當初,人們在研究併發計算的過程中,為了刻劃若干個同時處於執行過程中的計算單位,引入了"程序"的概念,並逐步形成了具有特定技術內涵的程序結構。當今,人們在研究分佈計算的過程中發現,分散式系統中廣泛存在著用已有的計算機概念難以準確描述的自主行為實體,於是引入了"Agent"的概念。因此研究Agent的體系結構成為分佈計算領域的重要課題。
Agent的體系結構是指構造Agent的特殊方法學,它描述了組成Agent的基本成分及其作用、各成分的聯絡與互動機制、如何透過感知到的內外部狀態確定Agent應採取的不同行動的演算法,以及Agent的行為對其內部狀態和外部環境的影響等等。目前,人們已提出的Agent的體系結構大致可分為以下三類。
1. 審慎式體系結構(Deliberative Architecture)
該體系結構的特點是Agent中包含了顯式表示的世界符號模型,Agent的決策是透過基於模板匹配和符號操作的邏輯(或準邏輯)推理作出的,如同人們透過"深思熟慮"後作出決定一樣,因此被稱為審慎式的體系結構。該體系結構在(分散式)人工智慧領域占主導地位。我們可以認為構造經典的基於知識的系統,就是按照這種體系結構構造Agent的雛形的。因此,也可以說該體系結構的存在與現代人工智慧的歷史一樣長。
2. 反應式體系結構(Reactive Architecture)
該體系結構的特點是Agent中包含了感知內外部狀態變化的感知器、一組對相關事件作出反應的過程,和一個依據感知器啟用某過程執行的控制系統,Agent的活動是由於受到內外部某種"刺激"而發生的,因此被稱為反應式的體系結構。該體系結構在目前主流的分散式系統中占主導地位。本文列舉的分散式應用中所涉及的Agent基本上是反應式體系結構。
我們甚至可以認為一個計算機基本系統,也是一個按照這種體系結構構造的Agent的雛形。
因此,也可以說該體系結構的存在與現代計算機系統的歷史一樣長。
3. 混合式體系結構(Hybrid Architecture)
該體系結構的特點是Agent中包含了審慎式和反應式兩個子系統,通常這兩個子系統是分層次的,前者建立在後者的基礎之上。這種體系結構的研究與實驗目前在人工智慧領域較為活躍,我們認為有關成果將對分散式系統中Agent應用功能的增強產生直接影響。例如,已經有研究工作在模擬飛行員的Agent中加入基於符號表示和推理的各種規劃與決策能力,以提高模擬飛行員的適應性。
目前,我們正在研究開發一種具體的反應式Agent體系結構。在該結構中,Agent由事件處理系統、方法集和內部狀態集三個主要成分構成。其中,事件處理系統是Agent的行為控制系統。Agent的活性表現為它的事件處理系統,在該Agent的生命期內始終持續自主地工作著。在該結構中,事件是與Agent有特定關聯的特殊狀態(如外部某服務請求到達、內部某特定狀態被修改或超過設定的閾值等)。事件處理系統涉及事件感知、事件適配和事件處理分發3個環節的活動。Agent的事件感知器時刻捕捉其所關注的事件狀態的出現,並根據事件狀態的型別啟動相應的事件介面卡工作;事件介面卡獲取相關事件資訊作識別,並將識別結果提交給相應的事件處理分發器,啟動有關的事件處理方法執行。Agent的方法集體現了該Agent事件處理能力的成分,描述了Agent處理相關事件的方法。方法的執行由事件處理分發器引發,在其執行過程中可能影響Agent的內部狀態,從而導致新事件的發生。Agent的內部狀態集是表現該Agent當前狀態的成分,其中包括表徵事件的狀態。在Agent的行為過程中,該Agent的內部狀態可能會不斷髮生變化。
Agent之間的訊息傳遞機制透過訊息事件的處理實現。假設Agent A具有訊息事件的處理能力,其接收服務請求的典型工作過程如下:一個傳遞給A的服務請求導致訊息事件的發生。A的(訊息)事件感知器將及時檢測該事件的發生,從而引發A的(訊息)事件介面卡接收此訊息;訊息事件介面卡按照Agent之間的訊息傳遞協議,分析識別該訊息為服務請求型別,進而引發A的(請求)事件處理分發器,並將有關適配資訊提交給該分發器;(請求)事件處理分發器則根據適配資訊選擇相應的服務方法執行。
Agent的事件處理機制不僅可以有效地實現客戶/伺服器計算中傳統的客戶直接請求/伺服器被動服務的機制,而且為實現Agent之間以及Agent與外部環境之間更為主動靈活的互動機制奠定了基礎。例如,透過定義特定的故障事件,使擔負系統管理的Agent能夠主動向Manager報告關鍵故障的發生,甚至獨自處理故障;透過定義特定的時鐘事件,可以實現Agent之間以及Agent與使用者之間的定時服務;透過定義特定的內部狀態修改事件,實現Agent之間共有資訊副本的一致性維護;透過定義特定的資訊查詢事件,使Agent在收到與查詢相關的資訊後,主動向資訊需求者提供資訊服務等等。
當初,人們在研究併發計算的過程中,為了刻劃若干個同時處於執行過程中的計算單位,引入了"程序"的概念,並逐步形成了具有特定技術內涵的程序結構。當今,人們在研究分佈計算的過程中發現,分散式系統中廣泛存在著用已有的計算機概念難以準確描述的自主行為實體,於是引入了"Agent"的概念。因此研究Agent的體系結構成為分佈計算領域的重要課題。
Agent的體系結構是指構造Agent的特殊方法學,它描述了組成Agent的基本成分及其作用、各成分的聯絡與互動機制、如何透過感知到的內外部狀態確定Agent應採取的不同行動的演算法,以及Agent的行為對其內部狀態和外部環境的影響等等。目前,人們已提出的Agent的體系結構大致可分為以下三類。
1. 審慎式體系結構(Deliberative Architecture)
該體系結構的特點是Agent中包含了顯式表示的世界符號模型,Agent的決策是透過基於模板匹配和符號操作的邏輯(或準邏輯)推理作出的,如同人們透過"深思熟慮"後作出決定一樣,因此被稱為審慎式的體系結構。該體系結構在(分散式)人工智慧領域占主導地位。我們可以認為構造經典的基於知識的系統,就是按照這種體系結構構造Agent的雛形的。因此,也可以說該體系結構的存在與現代人工智慧的歷史一樣長。
2. 反應式體系結構(Reactive Architecture)
該體系結構的特點是Agent中包含了感知內外部狀態變化的感知器、一組對相關事件作出反應的過程,和一個依據感知器啟用某過程執行的控制系統,Agent的活動是由於受到內外部某種"刺激"而發生的,因此被稱為反應式的體系結構。該體系結構在目前主流的分散式系統中占主導地位。本文列舉的分散式應用中所涉及的Agent基本上是反應式體系結構。
我們甚至可以認為一個計算機基本系統,也是一個按照這種體系結構構造的Agent的雛形。
因此,也可以說該體系結構的存在與現代計算機系統的歷史一樣長。
3. 混合式體系結構(Hybrid Architecture)
該體系結構的特點是Agent中包含了審慎式和反應式兩個子系統,通常這兩個子系統是分層次的,前者建立在後者的基礎之上。這種體系結構的研究與實驗目前在人工智慧領域較為活躍,我們認為有關成果將對分散式系統中Agent應用功能的增強產生直接影響。例如,已經有研究工作在模擬飛行員的Agent中加入基於符號表示和推理的各種規劃與決策能力,以提高模擬飛行員的適應性。
目前,我們正在研究開發一種具體的反應式Agent體系結構。在該結構中,Agent由事件處理系統、方法集和內部狀態集三個主要成分構成。其中,事件處理系統是Agent的行為控制系統。Agent的活性表現為它的事件處理系統,在該Agent的生命期內始終持續自主地工作著。在該結構中,事件是與Agent有特定關聯的特殊狀態(如外部某服務請求到達、內部某特定狀態被修改或超過設定的閾值等)。事件處理系統涉及事件感知、事件適配和事件處理分發3個環節的活動。Agent的事件感知器時刻捕捉其所關注的事件狀態的出現,並根據事件狀態的型別啟動相應的事件介面卡工作;事件介面卡獲取相關事件資訊作識別,並將識別結果提交給相應的事件處理分發器,啟動有關的事件處理方法執行。Agent的方法集體現了該Agent事件處理能力的成分,描述了Agent處理相關事件的方法。方法的執行由事件處理分發器引發,在其執行過程中可能影響Agent的內部狀態,從而導致新事件的發生。Agent的內部狀態集是表現該Agent當前狀態的成分,其中包括表徵事件的狀態。在Agent的行為過程中,該Agent的內部狀態可能會不斷髮生變化。
Agent之間的訊息傳遞機制透過訊息事件的處理實現。假設Agent A具有訊息事件的處理能力,其接收服務請求的典型工作過程如下:一個傳遞給A的服務請求導致訊息事件的發生。A的(訊息)事件感知器將及時檢測該事件的發生,從而引發A的(訊息)事件介面卡接收此訊息;訊息事件介面卡按照Agent之間的訊息傳遞協議,分析識別該訊息為服務請求型別,進而引發A的(請求)事件處理分發器,並將有關適配資訊提交給該分發器;(請求)事件處理分發器則根據適配資訊選擇相應的服務方法執行。
Agent的事件處理機制不僅可以有效地實現客戶/伺服器計算中傳統的客戶直接請求/伺服器被動服務的機制,而且為實現Agent之間以及Agent與外部環境之間更為主動靈活的互動機制奠定了基礎。例如,透過定義特定的故障事件,使擔負系統管理的Agent能夠主動向Manager報告關鍵故障的發生,甚至獨自處理故障;透過定義特定的時鐘事件,可以實現Agent之間以及Agent與使用者之間的定時服務;透過定義特定的內部狀態修改事件,實現Agent之間共有資訊副本的一致性維護;透過定義特定的資訊查詢事件,使Agent在收到與查詢相關的資訊後,主動向資訊需求者提供資訊服務等等。