Содержание работы

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы диссертации, ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы цель и задачи, указаны положения, выносимые на защиту, приведены сведения о внедрении.

Глава 1 содержит описание основных проблем разработки современных систем класса CRM и SRM и обоснование необходимости построения открытых распределенных систем. В ней отмечается потребность в организации автоматизированного диалога между поставщиками, заказчиками и агентами системы. Для решения этих проблем предлагается строить системы CRM и SRM на основе многоагентного подхода. Предлагается также использовать аппарат неклассических, в первую очередь, многозначных логик в интересах организации взаимодействия предприятия с поставщиками и заказчиками.

В первой главе дан обзор существующих систем управления взаимодействием с поставщиками и заказчиками. Такие системы работают, как правило, на основе механизма заявок с изначально заданным потоком заданий. При необходимости внесения изменений в обработку или добавления нового типа заявки требуется вмешательство в систему со стороны разработчиков. Кроме того, в каждом отдельном регионе обычно устанавливается свой экземпляр системы. Тогда в сложных случаях, требующих участия систем из разных регионов, выполнение запроса клиента возможно только с активным участием операторов и служб технической поддержки. Это происходит в силу следующих причин: в разных регионах, как правило, используются собственные БД; в разных регионах могут использовать различные версии системы; в разных регионах применяются различные настройки, используются разные механизмы, тарифы и стратегии.

Выделены основные недостатки централизованных RM-систем, для преодоления которых предлагается использовать агентно-ориентированный подход к построению систем этого класса. Предлагаемая архитектура такой системы представлена на рис.1. Схема работы следующая: пользователь (заказчик, поставщик или оператор) формирует запрос при помощи GUI, запрос переводится на формальный язык системы и поступает на обработку агенту-координатору; агент-координатор обеспечивает его выполнение и обращается к агентам бизнес-логики, которые отвечают за выполнение конкретных частей запроса; взаимодействием агента-координатора и агентов бизнес-логики управляет агент-субординатор, выполняющий функции контроля и оптимизации взаимодействия, определения приоритетов задач.

Рис. 1. Общая архитектура агентно-ориентированной RM-системы.

В первой главе также анализируются задачи, возникающие в системах управления взаимодействием с поставщиками и заказчиками, выявляются качественные значения функциональных характеристик таких систем. Так без сохранения контактов, невозможно вообще любое обращение к клиентам со стороны компании, сохранение истории взаимодействия позволяет различать агентов, их интересы и потребности, а управление приоритетами и ресурсами позволяет сосредоточить свои усилия на наиболее перспективных и важных для компании направлениях.

В диссертации обосновывается, что в любых МАС, необходима подсистема управления взаимодействиями между агентами, в той или иной мере реализующая все перечисленные уровни функциональности. При отсутствии такой системы или замещающего ее механизма (например, архитектуры доски объявлений, или иного механизма координации) взаимодействие между агентами становится невозможным, как и само существование системы как единого целого. Наличие полнофункциональной RM-системы выводит МАС на новый уровень самоорганизации, упрощая взаимодействие между агентами системы, масштабирование системы, интеграцию различных МАС, позволяя агентам формировать и использовать коллективные мнения, что, несомненно, делает их коммуникацию и кооперацию более эффективными. Очевидно, что основным направлением исследования при построении RM-систем должен стать анализ и формализация процессов коммуникации, диалога, переговоров между агентами.

Глава 2 содержит обзор текущего состояния исследований в области моделирования диалогового взаимодействия в МАС. Проведена формализация понятия диалога, дана классификация типов и моделей диалога, исследованы лингвистические и формальные модели диалога, исследована специфика диалога в системах управления с поставщиками и заказчиками.

Существующие формальные модели диалога можно условно разделить на три группы (см. рис. 2). К первой группе относится теория речевых актов и теория диалоговых сетей. Работы второго направления связаны, в первую очередь, с идеями теории игр и ее приложениями к задачам синтеза диалога. Третье направление включает логические модели, основанные на теоретико-игровой семантике, в соответствии с которой общезначимость формулы обычно понимается как существование выигрышной стратегии для пропонента, то есть участника игры, доказывающего истинность. Анализ прагматических аспектов взаимодействия на основе принципов кооперации, известных как максимы Грайса позволяет заключить, что такие семантики плохо подходят для разработки диалоговых логик, предназначенных для описания конструктивного диалога между агентами МАС.

Рис 2. Классификация моделей диалога

В главе 2 построены формальные модели диалога агентов в RM-системе на основании протоколов коммуникации, а также разработана автоматная модель этого взаимодействия. Анализ построенных моделей позволил сделать вывод об их применимости для моделирования простых диалогов. Необходимо, однако, заметить, что такие модели неэффективны при наличии противоречивых неполных или нечетких знаний агентов, а также в диалогах убеждения, принятия решений, выявления знаний.

В заключительной части главы содержится критический анализ логических методов моделирования диалога. Анализируются варианты построения диалоговых игр как системы, основанной на правилах взаимодействия. Однако эти модели задают лишь структуру взаимодействия, позволяя строить диалоги различной сложности. Такие модели представляют собой усовершенствованный механизм построения сценариев взаимодействия, который не пригоден для определения семантики переговоров и установления соглашений.

Глава 3 включает основные теоретические результаты работы. Для решения проблемы установления истинности при ведении переговоров, а также для построения адекватного механизма разрешения конфликтов и достижения соглашений предложен подход на базе произведений многозначных логик, лежащих в основе диалогового процесса, и операций смешивания (согласования). Основные отличительные черты диалоговых логик это многомерность семантики (отдельное семантическое измерение для каждого агента) и распределенность истинностных значений (ни один агент не обладает монополией на истину).

В основе любой диалоговой семантики может лежать диалоговая решетка, подобная аппроксимационной решетке Скотта. Вначале построим минимальнозначную диалоговую логику L_dmin на основе произведений двузначных логик двух агентов 1 и 2 – участников диалога. Множество логических значений можно представить графически в виде диалоговой решетки D4, представленной следующей диаграммой Хассе (рис 3).

Рис.3. Диаграмма Хассе для диалоговой решетки D4.

Четырехзначная семантика диалога L_dmin строится как произведение семантик агентов – участников диалога. Интерпретация полученных истинностных значений интуитивно вполне понятна: (F₁,F₂) – «ложь для обоих агентов», (T₁,F₂) – «истина для первого агента, ложь для второго», (F₁,T₂) – «ложь для первого агента, истина для второго», (Т₁,T₂) – «истина для обоих агентов». Здесь пары (F₁,F₂), (T₁,T₂) можно понимать как точки согласия, а пары (T₁,F₂),(F₁,T₂) как точки противоречия.

Если цель диалога формулируется как достижение соглашения, то соответствующее отношение порядка можно понимать как порядок cоглашения _С. Например, (F₁,F₂) _С (T₁,F₂) _С (Т₁,T₂) означает, что ситуация «истина для обоих агентов», равнозначная наличию соглашения между ними, будет предпочтительнее ситуации «истина одного агента – ложь другого», когда соглашения между агентами нет, но оно считается возможным. Последняя ситуация предпочтительнее, чем «ложь для обоих агентов», которая здесь отождествляется с невозможностью заключения соглашения (или отказом от него). Итак, в логике соглашения выделенным значением является (Т₁,T₂) = T (cм. таблицу 1).

Таблица 1. Истинностные значения четырехзначной логики L_dmin

Значение в бирешетке D4	Обозначение	Интерпретация
(T1,T2)	T	Подтвержденная (согласованная) истина
(T1,F2)	I	Внутренняя истина (истина для первого агента)
(F1,T2)	E	Внешняя истина (истина для второго агента)
(F1,F2)	F	Подтвержденная ложь

Данная логика предназначена для согласования мнений агентов в процессе диалога, т.е. соответствует диалогам убеждения.

В свою очередь, повернув диалоговую решетку D4 по часовой стрелке на 90 градусов, получаем решетку диспута (спора) K4 с отношением порядка _G (порядок выигрыша). Здесь можно использовать аргументационную семантику, например, T – «аргумент найден», а F – «возражение не найдено». При этом (T₁,F₂) интерпретируется как победа в споре первого агента и поражение второго, поскольку первый агент нашел неопровержимый аргумент, (F₁,T₂) – как обратная ситуация, (Т₁,T₂) – как ничья (аргументы обоих агентов взаимно опровергаемы), а (F₁,F₂) – как отказ от спора. Тогда, например, имеем (F₁,T₂) _G (F₁,F₂) _G (T₁,F₂), т.е. в логике диспута K₄ значение (T₁,F₂) следует брать в качестве выделенного значения.

Рис.4. Переход от диалоговой решетки D4 к решетке диспута K4.

На основе решеток D4 и K4 легко построить диалоговую бирешетку. Обозначим через V=(V₁,V₂) множество логических значений, используемых в диалоге агентов a₁ и a₂. Тройка V, _С, _G  образует биупорядоченное множество. В случае, когда его компоненты V, _С и V, _G  формируют полные решетки, биупорядоченное множество превращается в предбирешетку. Наконец, когда два различных отношения порядка связаны между собой с помощью специальной операции отрицания ¬₂, удовлетворяющей условиям: 1) v₁,v₂V, v₁_Сv₂  ¬₂v₂_С¬₂v₁; 2) v₁,v₂V, v₁_Gv₂  ¬₂v₁_G¬₂v₂; 3) vV, ¬₂¬₂v=v; получаем диалоговую бирешетку (рис.5).

Рис.5. Примеры диалоговых бирешеток 4 и 9

В диссертации вводятся различные варианты операций отрицания, конъюнкции, дизъюнкции и импликации и исследуются их свойства. Доказывается, в частности, что система операций {¬₂, é₄,₁} образует базис логических операций над L_dmin.

Для построения вывода формул из L_dmin применяется метод аналитических таблиц (см. рис. 6).

F X1Y

I X1Y

T X1Y

FX

IX

IX

FX

IX

EX

TX

TY

FY

IY

FY

IY

EY

IY

T¬2X

I¬2X

E¬2X

F¬2X

E X1Y

TX

IX

FX

FX

EX

EX

FX

EY

FY

EY

Té4X

Ié4X

Eé4X

Fé4X

IX

TX

FX

EX

Рис 6. Правила декомпозиции базисных функций в логике L_dmin

Так как операции {¬₂, é₄, ₁} образуют базис в L_dmin, то набор приведенных выше правил достаточен для декомпозиции произвольной формулы Ф  L_dmin. Для удобства использования в диссертации аналогичным образом построены правила вывода для некоторых производных операций. В диссертации дано формальное определения дерева вывода и доказано, что для любой ППФ L_dmin существует такое дерево. Для определения возможных значений формулы необходимо построить деревья вывода для всех вариантов означивания и определить их замкнутость.

Построение механизма вывода для L_dmin удобно для описания логики малой размерности, однако, с увеличением мощности множества истинностных значений конструирование и использование правил вывода для каждого случая становится достаточно трудоемким. Рассматривается подход, связанный с определением вывода в произведении логик через композицию выводов в базовых логиках. Пусть логиками L₁ и L₂ пользуются два разных агента – участника диалога. Пусть существует формула Ф, она является тавтологией в логиках обоих агентов, будет ли она тавтологией в логике L₁L₂ со значениями истинности <v¹,v²>? Чтобы ответить на этот и другие вопросы, вводится ряд определений.

Операция j, определенная¹ на L₁L₂ является дистрибутивной относительно декартова произведения логик, если существуют такие j₁^* и j₂^*, что j (<v¹₁,v²₁>,<v¹₂,v²₂>,…,<v¹_n,v²_n>) = <j₁^*(v¹₁,v¹₂,…,v¹_n), j₂^*(v²₁,v²₂,…,v²_n)>.

Диалоговым произведением L₁L₂ логик L₁ и L₂ назовем следующее отображение

 : (L₁,{₁,…, _n},T₁)(L₂,{₁,…,_m},T₂)  (L₁L₂,{₁^*,…,_k^*},T₁T₂), такое что {₁^*,…,_k^*} – базис для функций, дистрибутивных относительно L₁L₂.

В диссертации показано, что для любой формулы Ф, составленной из связок, дистрибутивных относительно L₁L₂, существует эквивалентное представление (Ф₁,Ф₂). Кроме того, любая система функций, дистрибутивных относительно декартова произведения нетривиальных логик L₁L₂, не полна функционально. Таким образом, доказано, что система функций диалогового произведения не является функционально полной: не хватает «смешивающих», не дистрибутивных относительно L₁L₂ операций, результат которых не может быть декомпозирован на базовые логики. Примером такой функции может служить операция ¬₂ в L_dmin. Если в некоторую формулу входит такая операция, то вывод этой формулы нельзя будет основывать на независимом выводе в базовых логиках.

Для определения в работе введен термин выбранные истинностные значения многозначной логики L, под которыми понимаются два граничных значения истинности T и F таких, что T  F.

Обобщенной операцией «и» назовем произвольную операцию  такую, что для любых v  L выполняется: T  v = v, F  v = F.

Обобщенной операцией «или» назовем произвольную операцию  такую, что для любых X  L выполняется: T  v = T, F  v = v.

Пусть существуют многомерные логики L₁ и L₂. Пусть на обеих логиках определены выбранные истинностные значения: на L₁  T₁ и F₁, на L₂  T₂ и F₂, соответственно. Операцией смешивания назовем такую операцию & : L₁L₂ L₁L₂, что

&( <x,y> ) = <T₁,T₂>, если x=T₁ и y=T₂,

<F₁,F₂>, если xT₁ или yT₂ (в противном случае).

В диссертации доказана следующая теорема.

Теорема. Пусть существует система функций , которая является базисом диалогового произведения конечнозначных логик L₁L₂, тогда {&} будет являться функционально полной системой операций, определенных на L₁  L₂.

Иными словами, добавление единственной смешивающей функции & к множеству функций, дистрибутивных относительно декартова произведения логик, позволяет строить произвольные логические функции на множестве L₁ x L₂.

Полным диалоговым произведением L₁L₂ логик L₁ и L₂ назовем следующее отображение

: (L₁,{₁,…,_n},T₁)(L₂,{₁,…_m},T₂)  (L₁L₂,{₁^*,…,_k^*}{&},T₁T₂), такое что {₁^*,…,_k^*} – базис для функций, дистрибутивных относительно L₁L₂.

Решить проблему построения вывода для полного диалогового произведения логик поможет метод комбинированного вывода на базе аналитических таблиц. Для построения комбинированного вывода на полном диалоговом произведении логик необходимы: правила табличного вывода для базовых логик и специальные правила вывода для “&”. Также, с целью повышения удобства, возможно использование дополнительных правил вывода для других недистрибутивных относительно произведения логик связок.

Приведем процедуру построения аналитической таблицы для формулы  в L₁  L₂:

1. Представим формулу покоординатно в виде <₁,₂>. Для этого все дистрибутивные относительно  связки *(₁,₂,…,_n) расписываем в виде <*₁(₁,₂,…,_n), *₂(₁,₂,…,_n)>, где *₁,*₂ – соответствующее дистрибутивное представление; а недистрибутивные связки &() просто заменяем <&(),&()>.

2. Строим деревья вывода по методу аналитических таблиц для обеих частей получившегося кортежа, для всех вариантов означивания <D₁,D₂><₁,₂>. При этом для связок & применяем следующие правила:

T&		D&		F&
T&				F&	F&	F&*
T&*				F	D	T&*
T						T

Здесь &_f и &_f^* - специальные переменные, дополнительно вводимые в универсумы базовых логик для обозначения условий соглашения.

Деревья вывода D₁₁ и D₂₂, считаются сопряженными, если проверяемая означенная формула есть <D₁,D₂>. Две ветви сопряженных деревьев считаются сопрягаемыми, если для каждого вхождения D¹_j^*&_i в одну из ветвей, не существует вхождения D²_j&_i в другую ветвь, такого что D¹_jD²_j

Формула  может принимать значение <D₁,D₂> тогда и только тогда, когда в деревьях вывода D₁₁ и D₂₂ существуют сопрягаемые открытые ветви. ₁ и ₁ построены в соответствии с приведенным выше алгоритмом

После построения деревьев вывода для всех возможных вариантов означивания выполняем следующую процедуру:

1. Для всех открытых ветвей ищем сопрягаемые им открытые ветви.

2. Если сопрягаемая ветвь не найдена, то помечаем ветвь как замкнутую.

3. Проверяем наличие незамкнутых ветвей, если таковые присутствуют, то дерево вывода для данного варианта означивания выполнимо, в противном случае дерево вывода для данного варианта означивания замкнуто.

1. Если деревья вывода замкнуты для всех вариантов означивания, кроме одного, то формула всегда принимает значения в соответствии с этим вариантом.

Построенный метод позволяет осуществлять табличный вывод на любой конечнозначной логике, являющейся диалоговым произведением логик, вывод на которых уже известен.

Несмотря на то, что операция & является достаточной для перехода к полной системе функций, использование также и других недистрибутивных относительно произведения логик операций может упростить построение и вывод формул в таких логиках. В связи с этим, в методе комбинированного табличного вывода возможно использование специальных правил и для других вариантов недистрибутивных связок. Примеры таких правил приведены в диссертации.

В главе 3 также рассматриваются примеры различных диалоговых логик построенных на базе диалогового произведения некоторых многомерных логик. Рассматриваются шестизначная логика диалога L_d6, девятизначная логика диалога L_d9 и другие. Предложены также различные варианты модализированных логик агентов-участников диалога, в частности удобной логикой для этой цели, по мнению автора, может служить восьмизначная логика возможности L_p8 (рис.7).

Рис 7. Восьмизначная логика L_p8.

Интерпретируются значения этой логики следующим образом: N- полная неопределенность, «ничего неизвестно»; B - полное противоречие, «необходима и истина и ложь одновременно»; F -потенциальная ложь, «возможна ложь»; T- потенциальная истина, «возможна истина»; F - однозначная ложь, «необходима ложь»; T-однозначная истина, «необходима истина»; U – неопределенность, «возможна как истина, так и ложь»; R – бивалентность, «либо всегда истина, либо всегда ложь». В силу того, что L_p8 является решеткой, возможна дефиниция операций дизъюнкции и конъюнкции как взятия наибольшей нижней и наименьшей верхней граней, соответственно. Операция отрицания вводится как инверсия порядка истинности.

В главе 3 также рассматривается бесконечнозначная логика диалога L_d, основанная на декартовом произведении двух пропозициональных нечетких логик Заде.

Рис 8. Бесконечнозначная логика диалога L_d = [0,1][0,1].

Для таких логик существует механизм вывода, основанный на аналитических таблицах. Метод пригоден для доказательства выполнимости (общезначимости) систем предложений вида c, c, >c, <c. Пусть  - множество – всех таких предложений, т.е.  = {c, c, >c, <c|, c[0,1]}, где  - множество всех формул логики. Доказательство выполнимости формул из  осуществляется при помощи следующих правил:

п1:	c	п2:	c	п3:	>c	п4:	<c
	1-c		1-c		<1-c		>1-c
п5:	c	п6:	c	п7:	>c	п8:	<c
	c c		c|c		>c >c		<c|<c
п9:	c	п10:	c	п11:	>c	п12:	<c
	c|c		c c		>c|>c		<c <c
п13:	c	п14:	c	п15:	>c	п16:	<c
	1-c|c		1-c c		<1-c|>c		>1-c <c

Автором добавлены следующие правила:

п1*:	&c		п2*	&c		п3*:	&>c		п4*:	&<c
	& c c	&*c		& c &*c c			& c c	&*c		& <c &*<c <c
п5*:	&c		п6*	&c		п7*:	&>c		п8*:	&<c
	& c &*c c			&c c	&*c		& >c &*>c >c			&<c <c	&*<c

Данные правила позволяют работать со следующими недистрибутивными связками, при помощи которых можно построить диалог в случае использования нечетких оценок:

_&(x,y) = (min{x,y}, min{x,y})

_&(x,y) = (max{x,y}, max{x,y})

Метод аналитических таблиц с использованием этих правил позволяет осуществлять вывод на L_ аналогично выводу на диалоговом произведении конечнозначных логик. Таким образом, алгоритмы и методы построения вывода для диалогового произведения нечетких пропозициональных логик почти полностью совпадают с конечнозначным случаем. Исключение составляет приведенные в диссертации правила определения сопрягаемых ветвей. Однако показано что, нечеткий вывод имеет ряд недостатков, которые не присущи выводу на конечнозначных логиках.

В конце третьей главы рассмотрен механизм построения рефлексивных рассуждений агентов на базе диалоговых логик. Переход к рефлексивным рассуждениям легко осуществим, так как такие рассуждения являются, по сути, одним из вариантов диалога – внутренним диалогом.

Разработка вышеизложенных методов и процедур вывода в многозначных логиках позволила перейти к моделированию диалога в реальных ситуациях функционирования систем управления взаимодействием с поставщиками и заказчиками.

В главе 4 содержатся алгоритмы и методы построения агентно-ориентированных систем, включающих осуществление диалога на базе диалоговых логик. Описаны основные шаги при решении задач с помощью диалоговой логики. Предложены алгоритмы построения дерева логического вывода и поиска сопрягаемых ветвей (см. рис 9).

Рис 9. Алгоритмы построения и поиска сопрягаемых ветвей дерева логического вывода формулы диалоговой логики с использованием аналитических таблиц.

Для разработанных алгоритмов даны оценки временной сложности, а также исследованы возможности параллельных вычислений.

На выходе алгоритмов получаем пары сопрягаемых ветвей, которые образуют множество возможных соглашений. Каждое соглашение из этого множества удовлетворяет требованиям, налагаемым агентами-участниками диалога, однако, некоторые из них могут быть избыточными или не удовлетворять иным критериям оптимальности, поэтому в диссертации формулируются условия задачи поиска оптимального соглашения и приводятся алгоритмы ее решения.

Часть главы 4 посвящена анализу различных агентно-ориентированных методологий, на основании анализа которых делается вывод о нецелесообразности разработки методики проектирования диалогового взаимодействия на основе логик диалога в контексте конкретной методологии проектирования МАС. В связи с этим, формулируется универсальная методика проектирования взаимодействий между агентами с использованием диалоговых логик. Методика включает шаги определения состава агентов, необходимости использования диалоговой логики, конструирования сценария взаимодействия, выбора диалоговой логики, установку общих правил и целей диалога, критериев оптимальности соглашений и механизма пересмотра мнений агентов-участников.

Четвертая глава также содержит краткое описание разработанной автором открытой интегрированной системы управления взаимодействием с клиентами и поставщиками. Система разработана с использованием технологий агентно-ориентированной разработки (beegent), основной язык реализации – Java. Построенные модели и алгоритмы диалоговой логики используются в системе для осуществления коммуникации между агентами. В главе также даны примеры применения системы логических рассуждений в рамках построенной системы.

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы и сделаны общие выводы.