22

На правах рукописи

Смагин Степан Викторович

Модели, методы и программное обеспечение для уПравления взаимодействием с поставщиками и заказчиками на основе агентно-ориентированного подхода и диалоговых логик

Специальность 05.13.11 – Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена на кафедре Прикладной математики Московского энергетического института (Технического университета).

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент

Тарасов Валерий Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

Горбатов Вячеслав Афанасьевич

кандидат физико-математических наук

доцент

Виноградов Дмитрий Вячеславович

Ведущая организация: РОСНИИ Информационных технологий и систем автоматизированного проектирования

Защита состоится 27 февраля в 16 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.157.01 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д.17, аудитория Г-306.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (Технического университета).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., д.14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан « » 2009 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук,

доцент Фомина М.В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы.

В современном бизнесе набирают силу тенденции клиентоцентризма, заключающиеся в развитии индивидуального подхода к клиенту. Эти тенденции объясняют необходимость построения новых средств математического и программного обеспечения вычислительных комплексов и компьютерных сетей, используемых в бизнесе, в частности, разработки программных систем управления взаимодействиями предприятиями с клиентами (CRM) и поставщиками (SRM). Такие системы должны не только уметь выполнять базовые запросы клиентов, но также замещать менеджера по работе с клиентами в случае, если требования клиентов носят нечеткий характер. В идеале, система должна выполнять любые запросы в автоматическом режиме, допуская вмешательство оператора лишь в наиболее критических или особо важных для бизнеса ситуациях. В диссертации предлагается использовать агентно-ориентированный подход к разработке и внедрению систем класса CRM и SRM (RM-систем). Центральной проблемой при разработке таких систем является организация диалога между агентами системы. В диссертации рассматриваются различные подходы к решению этого вопроса, в частности модели, основанные на протоколах коммуникации, автоматные модели, логические модели, диалоговые игры и др. В результате анализа различных вариантов, автор приходит к выводу, что необходимо построение новой модели диалогового взаимодействия, основанной на использовании многозначных и многомерных логик диалога. Одним из основных результатов диссертационной работы является разработка специальных диалоговых логик, пригодных для моделирования диалога между агентами в многоагентных системах.

Среди наиболее известных работ в области теории агентов и многоагентных систем следует отметить публикации К.Хьюитта, М.Вулдриджа, И.Демазо, Н.Дженнингса, Д.Клини, П.Маэс, Ж.Фербе, И.Шоэма, В.И.Городецкого, И.В.Котенко, Д.А.Поспелова, П.О.Скобелева, А.В.Смирнова, В.Б.Тарасова, В.Ф.Хорошевского и др.

Поддержка управления взаимодействием включает в себя в качестве подзадачи элементы принятия решений. Общие проблемы построения систем поддержки принятия решений рассмотрены в монографиях О.М.Ларичева, А.И.Тихонова и В.Я.Цветкова, Э.А.Трахтенгерца и др., а конкретные примеры разработки таких систем даны в работах А.А.Башлыкова, В.Н.Вагина, А.П.Еремеева, И.Б.Фоминых и др.

В работе используется логический аппарат моделирования диалога в RM-системах, опирающийся на методы многозначной логики (логическую семантику Данна-Белнапа, логические матрицы Тарского-Лукасевича, вывод по аналитическим таблицам Смаллиана). Большой вклад в развитие многозначных логик внесли Я. Лукасевич, Ч.Пирс, Э. Пост, Д.А. Бочвар, Х. фон Вригт, А. Гейтинг, С.К. Клини, Р.Мак-Нотон, Н. Решер, Н. Белнап, М.Гинсберг, М.Фиттинг, А.В.Кузнецов, С.В.Яблонский, В.К. Финн, О.М.Аншаков, А.С.Карпенко, и др. Логическим средствам в ИИ посвящены монографии В.Н.Вагина с сотр., Дж.Минкера, А.Тейза и др., Э.Тернера, а логическим подходам к разработке автономных агентов и многоагентных систем – работы Дж.Аллена, М.К.Валиева, М.Дженесерета, М.Джорджефа, К.Конолиге, П.Коэна, А.Левека, Дж.Мозеса, А.Рао, Г.С.Плесневича, В.Б.Тарасова, Р.Фагина, Дж.Халперна, и др.

Объектом исследования являются распределенные системы управления взаимодействием с поставщиками и заказчиками, разрабатываемые как многоагентные системы (МАС).

Предмет исследования составляют методы представления взаимодействий (диалога) между агентами на основе многозначных логик, а также модели мнений и оценок автономных агентов.

Целью диссертационной работы является разработка моделей, методов и программного обеспечения для поддержки управления взаимодействием с поставщиками и заказчиками на основе агентно-ориентированного подхода и многозначных диалоговых логик.

Отличительной особенностью предлагаемого подхода является реализация требований открытости и распределенности системы, применение логических методов искусственного интеллекта при организации диалога внутри системы и межсистемного взаимодействия, а также эффективная обработка неопределенностей и разрешение возникающих конфликтов.

В диссертационной работе решаются следующие основные задачи:

1. разработка агентно-ориентированного подхода к построению RM-систем, и его реализация при построении конкретной многоагентной архитектуры для RM-системы, включающей реализацию отдельных агентов;

2. анализ методов моделирования диалога между агентами системы и построение автоматных моделей и моделей, основанных на правилах и протоколах взаимодействия;

3. построение логик диалога на основе декартова произведения логик агентов-участников диалога и новых операций смешивания;

4. исследование функциональной полноты диалоговых логик и разработка методов вывода на них;

5. построение методов представления знаний, мнений и целей агентов на языке диалоговой логики, а также алгоритмов вывода, поиска сопрягаемых ветвей, формирования списка соглашений и поиска оптимального соглашения;

6. анализ основных методологий построения агентно-ориентированных приложений и формулировка универсального методологического подхода к построению агентно-ориентированных систем на базе диалоговых логик;

7. разработка программной архитектуры RM-систем, разработка и внедрение агентно-ориентированной системы для электронной коммерции, основанной на взаимодействии с заказчиками и поставщиками.

Методы исследования. В диссертации использованы методы теории множеств и теории алгоритмов, теории решеток и бирешеток, математической логики и теории программирования, теории агентов и многоагентных систем.

Достоверность научных результатов подтверждена теоретическими выкладками, данными компьютерного моделирования, а также сравнением полученных результатов с результатами, приведенными в научной литературе, положительными результатами внедрения разработанной системы взаимодействия предприятия с поставщиками и заказчиками.

Научная новизна работы заключается в разработке логико-математического аппарата для представления диалогового взаимодействия в МАС, формализации модальных оценок и разрешения конфликтов в многоагентной системе на базе произведения логик.

Новыми в диссертации являются:

1. модель распределенной открытой системы управления взаимодействием с поставщиками и заказчиками на основе агентно-ориентированного подхода;

2. логико-математический аппарат описания диалога на основе диалогового произведения логик;

3. механизм комбинированного вывода на базе аналитических таблиц для логик диалога, построенных как диалоговое произведение многозначных логик или нечетких логик;

4. универсальный методологический подход к построению агентно-ориентированных систем на базе диалоговых логик.

Практическая значимость работы определяется широким распространением систем класса CRM и SRM и связана с разработкой методов, алгоритмов и программных средств поддержки управления взаимодействием с поставщиком и заказчиком. Она подтверждается результатами использования предложенных моделей и методов в агентно-ориентированной системы взаимодействия с заказчиками и поставщиками, а также пятью свидетельствами о регистрации созданных в ходе исследования программ для ЭВМ в Отраслевом фонде алгоритмов и программ государственного координационного центра информационных технологий Федерального агентства по образованию. Применение предложенной в работе распределенной агентно-ориентированной архитектуры позволило повысить скорость и качество работы с запросами клиентов, повысило уровень автоматизации взаимодействия с другими подсистемами и регионами. Практическая ценность разработанных моделей представления диалога как диалогового произведения и методов комбинированного вывода на базе аналитических таблиц, заключается в том, что их применение возможно не только в RM-системах, но и в других распределенных многоагентных системах при формализации диалога и разрешении возникающих конфликтов.

Реализация результатов. Автором разработана агентно-ориентированная система, которая представляет собой открытую распределенную систему управления взаимодействием с поставщиками и заказчиками.

Основные результаты диссертации были получены при выполнении работ по грантам Российского фонда фундаментальных исследований № 04-01-00306 и № 07-01-00656. Результаты работы были использованы в учебном процессе кафедры прикладной математики Московского энергетического института (технического университета), кафедры «Компьютерные системы автоматизации производства» МГТУ им.Н.Э.Баумана, а также Института информационных технологий, экономики и менеджмента. Акты о внедрении и использовании результатов работы прилагаются в диссертации.

Апробация работы. По основным положениям и результатам диссертации были сделаны восемь докладов на научных конференциях: десятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов (МЭИ, г.Москва, 2003г.), ХIII международный научно-технический семинар «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации» (СОЛ МАИ, г.Алушта, 2004г.), «Научная сессия МИФИ-2005» (МИФИ, г. Москва, 2005г.), ХIV международный научно-технический семинар «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации» (СОЛ МАИ, г.Алушта, 2005г.), III международный научно-практический семинар «Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте» (РАИИ, РАНС, г. Коломна, 2005), ХV международный научно-технический семинар «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации» (СОЛ МАИ, г.Алушта, 2006г.), ХVI международный научно-технический семинар «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации» (СОЛ МАИ, г.Алушта, 2007г.), ХVII международный научно-технический семинар «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации» (СОЛ МАИ, г.Алушта, 2008г.).

Публикации. Основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, опубликованы в 10 печатных работах из них 1 статья в журнале, рекомендуемом ВАК для публикации основных результатов диссертационных работ, получено 5 свидетельств отраслевой регистрации ОФАП федерального агентства по образованию.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (183 наименования). Диссертация содержит 171 страницу машинописного текста (без приложений и списка литературы). В работе имеется 35 рисунков и 21 таблицы.

На защиту выносятся:

1. агентно-ориентированная архитектура распределенной открытой системы управления взаимодействиями с поставщиками и заказчиками;

2. диалоговая решетка D4 и минимальнозначная логика L_dmin для работы с диалогами двух агентов;

3. диалоговое произведение логик, опирающееся на их декартово произведение и операции смешивания, как основа моделирования сложных диалоговых взаимодействий;

4. логика L_P8 для представления модальностей мнений агентов, участвующих в диалоге;

5. метод комбинированного вывода на диалоговом произведении многозначных и нечетких логик;

6. методология проектирования диалога агентов в агентно-ориентированных системах на базе диалоговых логик.