9.2. Мультиагентні системи

Мультиагентні системи (МАС) набули найбільшого поширення в області розподіленого штучного (ШІ). В МАС задача розбивається на кілька підзадач, які вирішуються інтелектуальними підсистемами за допомогою взаємодіючих агентів. Також в МАС є можливість передавати знання.

Однією з областей застосування МАС є забезпечення взаємодії між агентами, коли один агент може виробити запит до іншого агенту на передачу деяких даних або виконання певних дій.

Побудова програмних систем за принципом МАС може бути обумовлено наступними факторами:

• в деяких предметних областях застосовують МАС в тих випадках, коли логічно кожного з учасників процесу представити у вигляді агента. Наприклад, соціальні процеси, в яких кожен з учасників грає свою роль;

• одночасністю виконання незалежних завдань, які можуть виконуватися різними агентами;

• стійкостю роботи системи: коли контроль і відповідальність за виконувані дії розподілені між декількома агентами. При відмові одного агента система не перестає функціонувати. Таким чином, логічно помістити агентів на різних комп'ютерах;

• модульність МАС, що дозволяє легко нарощувати і видозмінювати систему, тобто легше додати агента, ніж змінити властивості єдиної програми. Системи, які змінюють свої параметри, з часом можуть бути представлені сукупністю агентів. Модульність обумовлює легкість програмування МАС.

Концепція створення та використання засобів ШІ включає в себе розподілену обробку знань і розробку інтелектуальних МАС. При практичній реалізації розподілених систем виникли серйозні труднощі з проектуванням і описом об'єднаних в єдину мережу різнорідних локальних комп'ютерних вузлів. Останнім часом в рамках загального наукового напрямку "штучний інтелект" активно ведуться дослідження під об'єднаною назвою "мультиагентні системи".

МАС зародилися на перетині загальної теорії систем і теорії систем розподіленого штучного інтелекту (Distributed Artificial Intelligence – DAI-систем).

З одного боку, мова йде про відкриті, активні системи, що розвиваються, в яких головна увага приділяється процесу взаємодії агентів; це призводить до виникнення системи з новими якостями (концепція виникнення).

З іншого боку, багатоагентні системи можуть будуватися за принципами розподіленого інтелекту як об'єднання окремих інтелектуальних систем, що володіють своїми базами знань і засобами міркувань.

9.3. Технологія організації мультиагентних систем

Технологія організації мультиагентних систем – це нова парадигма інформаційної технології, орієнтованої на спільне використання наукових і технічних досягнень і переваг, які дають ідеї та методи ШІ, сучасні локальні і глобальні комп'ютерні мережі, розподілені БД та розподілені обчислення, апаратні і програмні засоби підтримки принципів розподіленості і відкритості. Головною відмінністю цієї парадигми побудови прикладних систем є те, що в ній визначальними є дані (факти), які вказують напрямок обчислень.

Залежно від концепції, обраної для організації МAC, зазвичай виділяються три базових класа архітектур:

• архітектури, які базуються на принципах і методах роботи зі знаннями;

• архітектури, засновані на поведінкових моделях типу "стимул-реакція";

• гібридні архітектури.

Архітектури МAC і їх характеристики, які широко використовуються в даний час, представлені в табл. 13.2.

Таблиця 13.2. Архітектури МAC і їх характеристики

Архітектура	Представлення знань	Модель світу	Рішатель
Интелектуальна	Символьне	Числення	Логичний
Реактивна	Автоматне	Граф	Автомат
Гібридна	Змішане	Гібридна	Машина виводу

Організація МАС на інтелектуальній архітектурі має переваги з точки зору зручності використання методів і засобів символьного представлення знань, розроблених в рамках ШИ. У той же час створення точної і повної моделі представлення світу, процесів і механізмів міркування в цій архітектурі істотно ускладнено. Цього недоліку позбавлена ​​реактивна МАС, проте використання в ній графів великої розмірності незручно.

Гібридні архітектури дозволяють гнучко комбінувати можливості двох підходів. Ось чому останнім часом явно простежується тенденція розробки і використання саме гібридних МАС-архітектур і систем агентів.

При дослідженні складних систем з використанням технології організації МАС реалізуються такі фундаментальні ідеї.

1. У складних системах існують автономні агенти, які взаємодіють один з одним при виконанні своїх визначених задач.

2. Агенти змінюють свою поведінку на основі отриманої інформації і реагують на своє середовище.

3. Структура складних систем формується в результаті взаємодії між агентами. Результати функціонування структури, що виникає, можуть бути як позитивними, так і негативними, в силу чого при розробці системи на базі агентів їх необхідно ретельно аналізувати.

4. Системи з виникаючими структурами часто існують в проміжному стані між порядком і хаосом.

5. При створенні систем на базі агентів необхідно враховувати їх паразитизм, симбіоз, репродукцію, генетику, природний відбір, тобто підходи, які склалися у природіи при вирішенні комбінаторних задач.

Агенти можуть працювати як неінтерактивні особини або як колектив. У першому випадку система дуже проста: агенти роблять те, що їм наказано. Для отримання результату більшого, ніж сума робіт, виконуваних індивідуально окремими агентами, необхідна їх взаємодія.

При взаємодії агентів створюються логічно пов'язані структури, які відображають їх динаміку. В даному випадку реалізуються такі властивості.

1. В виникаючих структурах агенти організовуються в ціле, яке більше, ніж просто сума складових (синергетичний ефект).

2. Прості правила можуть генерувати логічно пов'язане нове явище.

3. При проектуванні систем на базі агентів для слабопрогнозуємих ситуацій найбільш застосовується підхід знизу вгору, а не традиційний підхід зверху вниз. Такий підхід пояснюється тим, що більшість систем виникають з популяції більш простих систем.

4. Стійкі виникаючі структури можуть стати компонентами більш складних виникаючих структур і призводять до їх ієрархії і масштабованості.

5. Агенти і їх взаємодіючі структури можуть формувати двосторонній зв'язок, тобто взаємний вплив структури і агентів.

6. Явище виникнення – це, як правило, стійкі зв'язки з мінливими компонентами.

7. Множини агентів можуть бути гомогенними або гетерогенними. Більшість систем створюється на основі гетерогенності, використовуючи різні види агентів.

В даний час МАС розглядаються вже не тільки як принципово нова інформаційна технологія, сформована на базі злиття інформаційних і телекомунікаційних технологій, а й як нова парадигма програмування, в якійсь мірі альтернативна об'єктно-орієнтованому програмуванню.