9.2. Мультиагентные системы
Мультиагентные системы состоят из следующих компонентов:
множество системных единиц, в котором выделяется подмножество активных единиц-агентов, манипулирующих подмножеством пассивных единиц-объектов;
среда – некоторое пространство, в котором существуют агенты и объекты;
множество задач (функций, ролей), которые поручаются агентам;
множество отношений (взаимодействий) между агентами;
множество организационных структур (конфигураций), формируемых агентами;
множество действий агентов.
Возникновение, структура и динамика МАС как класса (сообщества агентов) определяются ситуацией взаимодействия агентов в зависимости от совместимости целей, уровня взаимных обязательств и ответственности, ограниченности ресурсов (рис. 9.1).
Рис. 9.1. Классификация МАС
Распределенный ИИ: МАС образуется для решения некоторой задачи. Осуществляется централизованное управление и координация действий нескольких интеллектуальных агентов.
Децентрализованный ИИ: исследуется деятельность автономного агента в динамической многоагентной среде.
Искусственная жизнь: исследуются и моделируются процессы децентрализованного управления, эволюции, адаптации и кооперации в МАС, состоящей из большого числа реактивных агентов.
Основными направлениями в разработке МАС являются распределенный ИИ и искусственная жизнь.
Главная проблема в РИИ разработка интеллектуальных групп и организаций, способных решать задачи путем рассуждений, связанных с обработкой символов. Групповое интеллектуальное поведение образуется на основе индивидуальных интеллектуальных поведений, в связи с чем необходимо согласование целей, интересов и стратегий отдельных агентов, координация их действий, разрешение конфликтов путем переговоров.
Системы РИИ определяются тремя основными характеристиками:
способ распределения задач между агентами;
способ распределения властных полномочий;
способ коммуникации агентов.
Искусственная жизнь (ИЖ) в большей степени связана с трактовкой интеллектуального поведения в контексте выживания, адаптации и самоорганизации в динамичной, враждебной среде. Глобальное интеллектуальное поведение всей системы рассматривается как результат локальных взаимодействий большого числа простых агентов. Основные положения:
МАС – популяция простых и зависимых друг от друга агентов;
каждый агент самостоятельно определяет свои реакции на события в локальной среде и взаимодействия с другими агентами;
связи между агентами являются горизонтальными, т.е. не существует агента-супервизора, управляющего взаимодействием других агентов;
нет точных правил, чтобы определить глобальное поведение агентов;
поведение, свойства и структура на коллективном уровне порождаются только локальными взаимодействиями агентов.
В децентрализованных ИИ управление происходит только за счет локальных взаимодействий между агентами. Наряду с распределенными знаниями и ресурсами описываются локальные задачи отдельных агентов, решаемые на базе локальных концептуальных моделей и локальных критериев.
В целом задачи агентов в МАС могут изменяться от чисто индивидуальных до совместных, а сами агенты от узкоспециализированных до универсальных (автономных). По этим критериям можно выделить следующие ситуации взаимодействия агентов в МАС: сосуществование (автономные агенты, индивидуальные задачи); сотрудничество (автономные агенты, совместная задача); совместная работа (специализированные агенты, совместная задача), распределенная работа (специализированные агенты, индивидуальные задачи).
Типичная схема распределенного решения задач несколькими агентами включает этапы:
декомпозиция исходной проблемы на отдельные задачи (агент-субординатор);
распределение задач между агентами-исполнителями;
решение подзадач;
интеграция частных результатов (агент-интегратор).
ИЖ в узком смысле есть раздел теории и приложений МАС, где изучаются вопросы возникновения интеллектуального поведения на основе локальных взаимодействий агентов. При этом сами агенты могут быть не обязательно интеллектуальными. Искусственный рой – множество агентов, способных взаимодействовать друг с другом, формировать и перестраивать функциональные паттерны (образы ситуации) и совместно решать различные задачи путем параллельных действий. Таким образом, рой представляет собой динамическую сеть взаимодействующих агентов, в которой происходят согласованное восприятие сигналов и воздействие на среду. Основные принципы формирования интеллекта роя: соседства; определения качества среды обитания; разнообразия ответных реакций в рое; устойчивости роя; адаптации.
ИЖ в широком смысле есть очень обширная междисциплинарная научно-техническая область, в которой проводятся работы по созданию и исследованию искусственных организмов и систем, реализующих принципы и механизмы организации живого.