《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于Agent的集成體系結(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)

2008-06-10
作者:王建飛,,王麗芳,,蔣澤軍

  摘 要: 提出基于Agent的集成體系結(jié)構(gòu)AIA(Architecture of Agent-based Integration)實(shí)現(xiàn)中小型企業(yè)級應(yīng)用集成" title="應(yīng)用集成">應(yīng)用集成,解決目前集成系統(tǒng)" title="集成系統(tǒng)">集成系統(tǒng)出現(xiàn)的被動(dòng),、靜態(tài)和無序狀態(tài),。
  關(guān)鍵詞: Agent AIA 企業(yè)級應(yīng)用集成


  隨著分布式人工智能(DAI)研究的深入,,Agent以及MAS(Multi Agent System)已經(jīng)成為研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。由于Agent具有自主能力,、社交能力,、反應(yīng)能力和行為理性等特點(diǎn),利用它能為建立企業(yè)應(yīng)用集成平臺提供一條嶄新的途徑,。本文提出基于Agent的集成體系結(jié)構(gòu)AIA,,采用分層的思想,對企業(yè)級應(yīng)用集成平臺進(jìn)行分層,,每層均由Agent組成,。由于該體系結(jié)構(gòu)清晰的層次性以及Agent所具有的特點(diǎn),,不僅使該平臺具有清晰的結(jié)構(gòu),而且具有良好的開放性,、集成性和靈活性,,有利于解決目前集成系統(tǒng)出現(xiàn)的被動(dòng)、靜態(tài)和無序狀態(tài),,實(shí)現(xiàn)中小型企業(yè)級應(yīng)用集成,。
1 基于Agent的集成體系結(jié)構(gòu)AIA
  充分利用Agent的特性和面向?qū)ο蠹夹g(shù),提出了基于Agent的集成體系結(jié)構(gòu)AIA,,在AIA中,,Agent與Object相比,它是一種粗粒度" title="粗粒度">粗粒度的,、可重用的,、可能包含心智狀態(tài)(BDI),并能通過與外界通信進(jìn)行感知或根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)的變化獨(dú)立地決定和控制自身行為的軟硬件綜合實(shí)體,。企業(yè)級應(yīng)用集成平臺實(shí)際上是一個(gè)交互系統(tǒng),,因此能夠抽象為三層:界面層、協(xié)調(diào)層和模型層,。
  (1)界面層:界面層由一組個(gè)人助理Agent(AssAgent)組成,,用戶AssAgent與系統(tǒng)中其他Agent進(jìn)行通信和協(xié)同工作。AssAgent的外在表現(xiàn)形式和功能主要由用戶的業(yè)務(wù)特征和工作習(xí)慣決定,。本層的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于:用戶業(yè)務(wù)特征和工作習(xí)慣的研究,、AssAgent學(xué)習(xí)和訓(xùn)練方法以及知識來源的確定、人機(jī)相互激勵(lì)環(huán)境的建立等,。由于界面層的相對獨(dú)立性,,已抽象和定義好的界面框架和AssAgent可以方便地運(yùn)用于其他問題領(lǐng)域。
  (2)協(xié)調(diào)層:協(xié)調(diào)層中每一個(gè)業(yè)務(wù)處理Agent-BuA對應(yīng)于企業(yè)中的粗粒度的,、具有穩(wěn)定性和原子性的業(yè)務(wù)處理過程或企業(yè)組織結(jié)構(gòu)中的一個(gè)部門,。協(xié)調(diào)層是企業(yè)經(jīng)營活動(dòng)的反映,它位于模型層和界面層之間,,用于連接界面層和模型層,,負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行界面層傳來的消息,使模型層的Agent協(xié)調(diào)運(yùn)作,,完成用戶所要求的動(dòng)作。本層的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于:企業(yè)經(jīng)營活動(dòng)的模型化,、BuA之間的層次結(jié)構(gòu)及協(xié)調(diào)關(guān)系,、BuA連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)調(diào)整算法等。其目標(biāo)在于不僅滿足企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程,,更適應(yīng)企業(yè)流程再造的需要,。
  (3)模型層:模型層是企業(yè)固有數(shù)據(jù)模型的反映,。模型層的建立是從用戶需求分析入手,將顯示問題空間映射到計(jì)算機(jī)空間,。模型層包括如圖1所示的兩類Agent:DA,、SA和LR的結(jié)合體。DA是新構(gòu)筑的數(shù)據(jù)模型Agent,,來實(shí)現(xiàn)企業(yè)級應(yīng)用集成,。LR是“遺產(chǎn)”信息資源,SA為語義描述Agent,,SA是集成異質(zhì)信息資源的重要橋梁,。本層的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于:分析并獲取問題域模型、SA的設(shè)計(jì)和抽象,、如何將對象模型轉(zhuǎn)換為Agent模型,。其中,OpA為個(gè)人助理Agent,,BuA為業(yè)務(wù)處理Agent,,DA為數(shù)據(jù)模型Agent,SA為語義描述Agent,,LR為遺產(chǎn)資源,。


  總之,采用上述的三層結(jié)構(gòu),,不僅能夠有效解決企業(yè)級應(yīng)用集成平臺的開放性問題,,而且能夠?yàn)橹С制髽I(yè)進(jìn)行業(yè)務(wù)流程再造提供一條新途徑,提高了平臺的靈活性,。界面層是人與系統(tǒng)的結(jié)合點(diǎn),;協(xié)調(diào)層是企業(yè)業(yè)務(wù)的反映,業(yè)務(wù)流程處理的柔性,、技術(shù)與組織的融合是本層的核心,;模型層是企業(yè)級應(yīng)用集成的基礎(chǔ),各種異質(zhì)信息資源在此層進(jìn)行融合,。
2 AIA中各層Agent的設(shè)計(jì)
2.1 AIA中Agent的一般定義

  這里首先給出在本系統(tǒng)中Agent的一般定義:
  Agent=<Agent類型,,自身模型,社會(huì)模型>
  Agent類型∈{界面Agent,,協(xié)調(diào)Agent,,過程管理" title="過程管理">過程管理Agent,模型Agent}
  自身模型=<業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),,專業(yè)能力,,專業(yè)行為>
  業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)∈{數(shù)據(jù)1,數(shù)據(jù)2...}
  專業(yè)能力∈{專業(yè)能力1,,專業(yè)能力2...}
  專業(yè)能力=<能力類型,,表現(xiàn)形式,,相關(guān)數(shù)據(jù)>   //其表現(xiàn)形式常常是某種專業(yè)行為;
  專業(yè)行為=<行為類型,,行為目標(biāo),,發(fā)生條件,反應(yīng)>
  行為目標(biāo)∈{目標(biāo)1,,目標(biāo)2...}
  社會(huì)模型=<社會(huì)知識,,社會(huì)能力,社會(huì)行為>
  社會(huì)知識∈{社會(huì)知識1,,社會(huì)知識2 ...}
  社會(huì)能力∈{社會(huì)能力1,,社會(huì)能力2...}
  社會(huì)能力=<能力類型,表現(xiàn)形式,,相關(guān)數(shù)據(jù)>    //其表現(xiàn)形式常常是某種社會(huì)行為,;
  社會(huì)行為=<行為類型,發(fā)生條件,,反應(yīng)>
  社會(huì)行為類型∈{接受,、拒絕、協(xié)作,、談判,、請求}
2.2 界面層Agent結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
  界面層Agent作為用戶與系統(tǒng)的中介,也是實(shí)現(xiàn)人機(jī)高度融合的關(guān)鍵,。界面層Agent主要負(fù)責(zé)和用戶交互,,記錄交互過程并寫入用戶模型,同時(shí)將交互信息傳遞給協(xié)調(diào)層Agent,。它的主要組成部分包括:學(xué)習(xí)方式,、用戶操作模型、熟人模型,,其結(jié)構(gòu)如圖2所示,。


  界面層Agent定義如下:
  nterfaceAgent=<AgentType,iSelfMode>
  AgentType=<InterfaceAgent_ID>
  iSelfMode=<iAction>
  iAction=<iActionType,,iActionGoal,,iActionCondition,iResponse>
  iActionType∈{Display,,Write}
  iActionGoal∈{UserMode,,ManagerAgent}
  iActionCondition∈{Condition1,Condition2……}
  iResponse=<Display,,Write>
2.3 協(xié)調(diào)層Agent結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
  業(yè)務(wù)Agent群是由協(xié)調(diào)Agent和多個(gè)業(yè)務(wù)處理Agent組成的一個(gè)微社會(huì)系統(tǒng),。每個(gè)業(yè)務(wù)Agent具有獨(dú)立解決問題所需要的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),負(fù)責(zé)具體的業(yè)務(wù),如增刪改業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),,進(jìn)行問題解決,根據(jù)用戶的要求提供相應(yīng)功能,,為用戶提出建議或幫助用戶完成部分工作,,如圖3所示。


  當(dāng)遇到超出其本身能力范圍的問題時(shí),,通過協(xié)調(diào)Agent,,由其他業(yè)務(wù)Agent完成任務(wù)。首先,,根據(jù)協(xié)調(diào)Agent傳來的指令信息,,一個(gè)Agent試圖解決一個(gè)問題,當(dāng)它能夠獨(dú)立解決時(shí)(符合其能力范圍和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)范圍條件),,它則獨(dú)立解決,,否則它向協(xié)調(diào)Agent發(fā)出求助信息,協(xié)調(diào)Agent的數(shù)據(jù)庫中存有關(guān)于每個(gè)Agent能力和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù),,通過推理它會(huì)選擇一個(gè)或多個(gè)能夠解決任務(wù)的Agent,。在業(yè)務(wù)的過程中,協(xié)調(diào)Agent還能根據(jù)業(yè)務(wù)過程管理Agent發(fā)送的對業(yè)務(wù)過程的監(jiān)視數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)策略數(shù)據(jù),,調(diào)整業(yè)務(wù)過程中的微策略,,例如:調(diào)整業(yè)務(wù)信息順序、改變數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式等,。
  協(xié)調(diào)層中Agent網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),、關(guān)聯(lián)關(guān)系構(gòu)成企業(yè)業(yè)務(wù)處理模型如圖4所示。


  本文設(shè)計(jì)時(shí)受到人類分工合作的啟發(fā),,業(yè)務(wù)Agent群眾的協(xié)調(diào)Agent就相當(dāng)于項(xiàng)目經(jīng)理,,業(yè)務(wù)Agent相當(dāng)于每一個(gè)成員。由協(xié)調(diào)Agent負(fù)責(zé)調(diào)度和協(xié)調(diào)工作,。業(yè)務(wù)Agent屬于混合Agent的結(jié)構(gòu)形式,,它支持兩類反應(yīng):一是不需推理的立即反應(yīng),當(dāng)業(yè)務(wù)Agent檢測到環(huán)境負(fù)荷某種行為條件時(shí),,行為就被激活,。二是需要規(guī)劃、預(yù)測,、分析能力的控制反應(yīng),,這由協(xié)調(diào)Agent和業(yè)務(wù)Agent合作完成,協(xié)調(diào)Agent會(huì)對各種信息進(jìn)行分析,、判斷和推理,。
2.4 模型層Agent結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
  模型層包括兩類Agent:DA、SA和LR的結(jié)合體。
  模型層中的DA可抽象為兩層,,上層為變換器,,它由統(tǒng)一格式的本地?cái)?shù)據(jù)描述、方法,、知識組成,;下層是傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)" title="數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)">數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的表(Table)。若干表構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(DB),,直觀而言,,它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一種擴(kuò)展,如圖5所示,。


  模型層Agent的定義如下:
  ModelAgent=<AgentType,,mSelfMode,mSocialMode>
  AgentType=<ModelAgent_ID>
  mSelfMode=<mEntityData,,mCapability,,mAction>
  mEntityData∈{DatabaseColumn}
  mCapability=<mCapabilityType,mRepresentation,,mRelatedData>
  mAction=<mActionType,,mActionCondition,mResponse>
  mSocialMode=<mSocialCapability,,mSocialAction>
2.5 AIA系統(tǒng)的定義
  根據(jù)以上的分析,,本文最后給出AIA系統(tǒng)的簡略定義:
  Message=<Sender_ID,Receiver_ID,,MessageType,,MessageContent>
  MessageType∈{Require,Accept,,Refuse,,Cooperate,Display,,F(xiàn)eedback}
3 AIA體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
  本文將以某個(gè)企業(yè)的銷售審批流程來說明AIA企業(yè)集成結(jié)構(gòu)如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)作業(yè)流程,。如圖6所示傳統(tǒng)的銷售發(fā)貨流程存在部分不增值活動(dòng)。


  在圖6中,,為了保證往來單據(jù)的正確性,,銷售部門和會(huì)計(jì)部門需要花大量的人力核對許多冗余單據(jù)的往來,因此導(dǎo)致對客戶響應(yīng)速度遲緩,。假如企業(yè)一方面需要保證來往單據(jù)的正確性(保留原流程),,另一方面對于信用度好的客戶、重要客戶,、緊急合同等情況需要提高交貨速度,,從而將財(cái)務(wù)部門的審核置于發(fā)貨之后,。這樣,企業(yè)銷售發(fā)貨流程就需要?jiǎng)討B(tài)地改變,。設(shè)圖6中每一個(gè)業(yè)務(wù)處理點(diǎn)對應(yīng)協(xié)調(diào)層中的一個(gè)BuA,。為了支持業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)整,每個(gè)BuA的知識庫和事務(wù)處理描述器中應(yīng)加入相關(guān)的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)處理知識和業(yè)務(wù)描述,。如在發(fā)貨Agent知識庫和事務(wù)處理流程中分別對動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)處理知識以及快捷,、普通發(fā)貨流程進(jìn)行描述,便能實(shí)現(xiàn)對銷售發(fā)貨業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)支持,。以下為發(fā)貨Agent的知識庫中發(fā)貨流程選擇規(guī)則,發(fā)貨流程選擇:
  if 合同數(shù)據(jù)Agent優(yōu)先級(合同ID)> xx then 按快捷流程發(fā)貨,;
  if 合同數(shù)據(jù)Agent優(yōu)先級(合同ID)<= xx then 按普通流程發(fā)貨,;
  由于每個(gè)Agent既有關(guān)于它自身信息的統(tǒng)一描述,又有相關(guān)聯(lián)Agent的接口信息,,所以能非常自然,、方便地實(shí)現(xiàn)Agent之間的方法動(dòng)態(tài)調(diào)用。因此能夠較好地支持企業(yè)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù),。
  企業(yè)級應(yīng)用集成實(shí)際上是一個(gè)交互系統(tǒng),,將Agent技術(shù)與成熟的對象技術(shù)相結(jié)合,提出了一個(gè)企業(yè)應(yīng)用集成體系結(jié)構(gòu)AIA,。不僅具備良好的協(xié)調(diào)能力,,而且具備良好的集成擴(kuò)展能力。合理的分層設(shè)計(jì)和清晰的三層結(jié)構(gòu)使得各層的功能和分工非常明確,,易于設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),,提高了平臺的重用性。

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