分布式人工智能

第十章 分布式人工智能
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
1
内容
10.1 概述 10.2 分布式问题求解 10.3 主体 10.4 主体理论 10.5 主体结构 10.6 主体通信 10.7 主体的协调与协作 10.8 多主体环境MAGE
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
2
10.1 概述
▪ 全协作系统 ▪ 无协作系统 ▪ 半协作系统 常用的通信方式有：
▪ 共享全局存储器 ▪ 信息传递 ▪ 黑板模型
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
9
10.3 主体
多主体系统主要研究在逻辑上或物理上 分离的多个主体协调其智能行为，即知 识、目标、意图及规划等，实现问题求 解。可以看作是一种由底向上设计的系 统。
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
11
主体概念的出现
面向过程的方法
面向实体的方法
面向对象的方法
面向主体的方法
软件开发方法的进化
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
12
主体的定义
在计算机和人工智能领域中，主体可以 看作是一个实体，它通过传感器感知环 境，通过效应器作用于环境。
2020/11/23
▪ 一个规划库，描述怎样达到目标和怎 样改变信念；
▪ 一个意图结构，描述主体当前怎样达 到它的目标和改变信念。
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
17
BDI解释器
BDI-Interpreter
initialize-state();
do
options := option-generator(event-queue, B, G, I);
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
10
主体的思想
智能主体的几个典型的实例： ▪ Microsoft的Office助手 ▪ 计算机病毒（破坏主体） ▪ 计算机游戏或模拟中的智能角色 ▪ 贸易和谈判主体（如Ebay的拍卖主体） ▪ 网络蜘蛛Web Spider（搜索引擎中的数
据搜集和索引主体，如Google）
drop-impossible-attitudes(B,G,I);
until quit
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
18
10.4.3 RAO逻辑框架
目标：以一种自然的方式描述多主体系 统中关于别的主体的状态的推理过程。
系统的分类：由于多主体系统太复杂， 建立一种通用的推理模式的想法是不 现实的，有必要对系统分类以便区别 对待。
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
5
10.2 分布式问题求解
特点：
数据、知识、控制均分布在系统的各节 点上，既无全局控制，也无全局数据和 知识存储。
两种协作方式： ▪ 任务分担 ▪ 结果共享
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
6
10.2.1 分布式问题求解系统分类
根据组织结构，分布式问题求解系统可 以分为三类：
selected-options := deliberate(options, B, G, I);
update-intentions(selected-options, I);
execute(I);
get-new-external-events();
drop-successful-attitudes(B,G,I);
分布式人工智能主要研究在逻辑上或物 理上分散的智能系统如何并行的、相 互协作地实现问题求解。
两种解决问题的方法： ▪ 自顶向下：分布式问题求解 ▪ 自底向上：基于主体的方法
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
3
分布式人工智能系统的特色
1) 系统中的数据、知识, 以及控制不但在 逻辑上, 而且在物理上是分布的, 既没 有全局控制, 也没有全局的数据存储。
史忠植 高级人工智能
13
主体的特性
主体弱概念：
自治性、社会能力（可通信性）、反 应能力、自发行为 主体强概念： 知识、信念、意图、承诺等心智状态 其它属性：
长寿性、移动性、推理能力、规划能 力、学习和适应能力、诚实、善意、 理性
2020/11/23
史忠植 高级人工ห้องสมุดไป่ตู้能
14
10.4 主体理论
智能主体的理论模型研究主要从逻辑、 行为、心理、社会等角度出发，对智能 主体的本质进行描述，为智能主体系统 创建奠定基础。
形式化表示：
B1B2 ( ) (B1B2 B1B2 )
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
20
10.4.5 动作理论
情景演算是描述动作的主要的形式框架。 在情景演算中引入了状态和动作的概念， 并利用两条逻辑公理来描述动作与状态 的关系。一条公理描述一个动作在满足 什么条件的状态之下可能发生，另外一 条描述在一个状态之下某个动作发生以 后当前状态如何改变。
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
15
10.4.1 理性主体（BDI主体）
Belief——信念，主体对环境的基本看法。 Desire——愿望，主体想要实现的状态， 即目标。 Intention——意图，目标的子集。
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
16
10.4.2 BDI主体模型
BDI主体模型可以通过下列要素描述： ▪ 一组关于世界的信念； ▪ 主体当前打算达到的一组目标；
▪ 层次结构类 ▪ 平行结构类 ▪ 混合结构类
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
7
10.2.2 分布式问题求解过程
分布式问题求解过程可以分为四步： ▪ 任务分解 ▪ 任务分配 ▪ 子问题求解 ▪ 结果综合
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
8
分布式问题求解系统中协作的分类
按节点间协作量的多少，协作分为三类：
2) 各个求解机构由计算机网络互连, 在问 题求解过程中, 通信代价要比求解问题 的代价低得多。
3) 系统中诸机构能够相互协作, 来求解单 个机构难以解决, 甚至不能解决的任务。
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
4
分布式人工智能系统的主要优点
1) 提高问题求解能力。 2) 提高问题求解效率。 3) 扩大应用范围。 4) 降低软件的复杂性。
常识的获得：和单个主体情形一样，常 识问题是阻碍推理的大难题。
2020/11/23
史忠植 高级人工智能
19
10.4.4 换位推理
基本思想：为了对某个主体j的状况和行 为进行推理，推理者假想自己正处于 主体j所处的环境，然后推理者把他 自己在那种环境下的将要处于的状况 和行为作为推理者对于主体j的状况 和行为的推理结果。