I. Hệ Đa Agent Mở Tổng Quan Đặc Trưng Ưu Điểm
Sự phát triển của Internet đã thúc đẩy các hệ thống tính toán phân tán như web ngữ nghĩa (Semantic web), tính toán lưới (Grid computing), P2P và mạng xã hội. Những hệ thống này, còn gọi là hệ tự trị phân tán mở, đòi hỏi tính mở và phân tán cao. Hệ đa agent, với các thành phần phần mềm tự chủ, có mục đích riêng, đang được quan tâm nghiên cứu. Agent được xem là một hệ tính toán hoàn chỉnh, có khả năng hoạt động tự chủ và linh hoạt để đạt mục đích thiết kế. Với các đặc trưng như tính tự chủ, tính chủ động, khả năng phản ứng và khả năng xã hội, agent trở thành cách tiếp cận phù hợp để xây dựng hệ thống mở và phân tán. Theo ([16]), hệ thống bao gồm nhiều agent có thể cùng hướng tới mục đích chung thông qua tương tác.
1.1. Định Nghĩa Hệ Đa Agent và Hệ Đa Agent Mở
Hệ đa agent là tập hợp các agent hoạt động trong một hệ thống, mỗi agent có mục tiêu riêng nhưng hướng tới mục tiêu chung thông qua tương tác agent. Hệ đa agent giải quyết các bài toán phức tạp dựa trên tính năng và sự phối hợp của các agent. Hệ đa agent đóng (cấu trúc cố định) không phù hợp với hệ thống thông minh phân tán. Vì vậy, hệ đa agent mở ra đời, cho phép agent tự do gia nhập/rời hệ thống và thay đổi vai trò linh hoạt. Điều này tạo sự linh hoạt và khả năng thích ứng cao. Khả năng tự thích nghi và thay đổi linh hoạt trong quá trình hoạt động là một ưu điểm lớn của kiến trúc đa agent.
1.2. Đặc Trưng Cơ Bản Của Hệ Đa Agent Mở
Hệ thống đa agent mở có cấu trúc tổ chức động và phức tạp, với khả năng thích nghi cao. Các agent có thể tham gia hoặc rời khỏi nhóm, tổ chức. Tổ chức tự động thay đổi để phù hợp với môi trường. Agent có thể tự thay đổi role, dựa trên khả năng của mình. Tương tác agent được xây dựng dựa trên luật, giao thức, quyền hạn và sử dụng mô hình tích hợp ontology. Đây là những yếu tố then chốt giúp hệ thống hoạt động hiệu quả trong môi trường mở. Vấn đề xây dựng mô hình biểu diễn mô hình role và các kỹ thuật gán role cho agent là rất quan trọng.
II. Các Khái Niệm Cốt Lõi Trong Hệ Đa Agent Mở Chi Tiết
Trong hệ đa agent mở, ngoài các khái niệm cơ bản như trong hệ đa agent đóng, còn có các khái niệm quan trọng như goal, role, agent, group, organization, domain, protocol, capacity, plan, policy và ontology. Goal mô tả chức năng cần đạt được, với các quan hệ phức tạp như AND, OR. Role là thực thể hướng tới goal cụ thể, với tập khả năng yêu cầu và hành vi tương ứng. Agent là thực thể phần mềm độc lập, tự chủ và hướng đích, có thể thay đổi hành vi dựa trên role.
2.1. Role Vai Trò và Agent Thực Thể Trong Hệ Mở
Role đóng vai trò then chốt trong hệ đa agent mở, khác với hệ đóng. Mỗi role định nghĩa tập khả năng cần thiết và hành vi tương ứng. Mô hình hóa role và gán role là vấn đề quan trọng. Agent là thực thể phần mềm tự chủ, có thể thay đổi hành vi trong tương tác dựa trên role. Kiến trúc bên trong và tương tác ngoài giữa các agent phức tạp hơn do khả năng thích nghi và thay đổi linh hoạt. Agent có thể thay đổi vai trò trong quá trình tương tác dựa trên khả năng của agent đó.
2.2. Tổ Chức Miền và Các Giao Thức Tương Tác Agent
Group là tập các agent có mục tiêu giống nhau. Organization là tập hợp các agent và group, tuân theo luật tương tác. Domain kết hợp tổ chức và môi trường, giới hạn phạm vi quan tâm. Protocol là tương tác cụ thể giữa agent hoặc quan hệ giữa role. Khả năng (Capacity) của agent quan trọng để đảm nhận role. Plan (kế hoạch) là chuỗi hành vi của agent. Policy (chính sách) đặc tả luật của tổ chức. Ontology định nghĩa khái niệm trong miền, thường là hệ ontology tích hợp từ các thành phần.
III. Phương Pháp Luận Phát Triển Hệ Đa Agent Tổng Quan
Phát triển ứng dụng phần mềm dựa trên công nghệ agent đã dẫn đến nhiều phương pháp luận khác nhau. Các phương pháp luận cho hệ đa agent đóng dựa trên một trong ba cách tiếp cận: dựa trên agent, phát triển từ hướng đối tượng, và dựa trên công nghệ tri thức. Cách tiếp cận dựa trên agent xây dựng hệ thống dựa trên khái niệm trừu tượng hóa mức xã hội. Cách tiếp cận hướng đối tượng mở rộng các kỹ thuật đã có. Cách tiếp cận dựa trên công nghệ tri thức sử dụng khái niệm và quá trình trong công nghệ tri thức.
3.1. Các Cách Tiếp Cận Xây Dựng Phương Pháp Luận
Có ba cách tiếp cận chính. Cách tiếp cận dựa trên agent và công nghệ agent xây dựng hệ đa agent dựa trên các khái niệm trừu tượng hóa mức xã hội nhƣ: nhóm, tổ chức, luật xã hội (ví dụ Gaia, SODA). Cách tiếp cận phát triển từ hướng đối tượng cho rằng các kỹ thuật đã đƣợc phát triển và áp dụng rộng rãi cho công nghệ phần mềm hƣớng đối tƣợng có thể đƣợc mở rộng cho các phần mềm hƣớng agent (ví dụ MASSIVE, MaSE). Cách tiếp cận dựa trên công nghệ tri thức sử dụng các khái niệm và quá tr ình trong công nghệ tri thức (ví dụ CoMoMAS).
3.2. Nhược Điểm Chung Của Phương Pháp Luận Hệ Đa Agent Đóng
Các phương pháp luận cho hệ đa agent đóng có nhược điểm chung: tổ chức agent là cố định và chỉ có một mức, agent không thể tự động tham gia/rời tổ chức, và agent không thể tự động thay đổi role. Các giao thức và mô hình tương tác giữa agent được thiết kế cố định. Điều này hạn chế tính linh hoạt và khả năng thích ứng của hệ thống trong môi trường mở. Khả năng mở rộng và khả năng tùy biến là những yếu tố quan trọng cần xem xét.
IV. Mô Hình Role Trong Hệ Đa Agent Mở Các Cách Tiếp Cận
Mô hình role trong hệ đa agent mở là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng. Các cách tiếp cận mô hình hóa role khác nhau dựa trên quan điểm về tổ chức đa agent và role, cách thức biểu diễn role và mô tả quan hệ giữa các role. Luận văn này sẽ phát triển một mô hình role và đại số tương tác trên role dựa trên mô tả role trong BRAIN Framework. Một thuật toán gán role cho agent trong hệ đa agent mở cũng sẽ được đề xuất và thử nghiệm.
4.1. Biểu Diễn Role Trong BRAIN Framework Chi Tiết
BRAIN Framework là một phương pháp tiếp cận để mô hình hóa role. Mô hình role trong BRAIN bao gồm các thành phần <Q, C, B>, trong đó Q là tập hợp các quyền, C là tập hợp các ràng buộc và B là tập hợp các hành vi. Role được biểu diễn bằng XML. Dựa trên mô hình biểu diễn này, có thể xây dựng đại số quan hệ trên tập role.
4.2. Xây Dựng Đại Số Quan Hệ Trên Tập Role
Đại số quan hệ trên tập role cho phép định nghĩa các quan hệ giữa các role, ví dụ như quan hệ kế thừa, quan hệ yêu cầu và quan hệ loại trừ. Các quan hệ này giúp mô tả cấu trúc tổ chức của hệ thống đa agent. Việc xây dựng đại số quan hệ giúp cho việc phân tích và thiết kế hệ thống trở nên dễ dàng hơn.
V. Kỹ Thuật Gán Role Trong Hệ Đa Agent Mở Thuật Toán ARA
Kỹ thuật gán role cho agent là một vấn đề quan trọng trong hệ đa agent mở. Các cách tiếp cận gán role khác nhau phụ thuộc vào mô hình tổ chức. Luận văn này đề xuất một thuật toán gán role áp dụng cho mô hình tổ chức có agent lãnh đạo, gọi là thuật toán ARA. Thuật toán ARA xem xét khả năng của agent để gán role phù hợp. Các cách tiếp cận gán role khác nhau có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
5.1. Tổng Quan Về Các Cách Tiếp Cận Gán Role Cho Agent
Có nhiều cách tiếp cận khác nhau để gán role cho agent trong hệ đa agent mở. Một số cách tiếp cận dựa trên đấu giá, trong đó các agent cạnh tranh để đảm nhận role. Một số cách tiếp cận dựa trên hợp tác, trong đó các agent cùng nhau quyết định ai sẽ đảm nhận role. Thuật toán ARA thuộc loại cách tiếp cận hợp tác.
5.2. Đề Xuất Thuật Toán Gán Role ARA Chi Tiết
Thuật toán ARA gán role cho agent dựa trên khả năng của agent và yêu cầu của role. Thuật toán này phù hợp với mô hình tổ chức có agent lãnh đạo, trong đó agent lãnh đạo chịu trách nhiệm gán role cho các agent khác. Thuật toán đảm bảo rằng các role được gán một cách hiệu quả và công bằng.
VI. Ứng Dụng Thực Tế Thử Nghiệm Hệ Thống Đa Đấu Giá Mở
Luận văn thử nghiệm hệ thống đa đấu giá trong thương mại điện tử để minh họa ứng dụng của mô hình role và thuật toán gán role. Hệ thống đa đấu giá là một ví dụ điển hình về hệ đa agent mở, trong đó các agent (người bán, người mua) tự do tham gia và rời khỏi hệ thống. Phân tích, thiết kế hệ thống áp dụng mô hình biểu diễn và thuật toán gán role đã xây dựng. Kết quả cài đặt, thử nghiệm cho thấy tính hiệu quả của phương pháp.
6.1. Phân Tích Yêu Cầu và Thiết Kế Hệ Thống Đa Đấu Giá
Phân tích yêu cầu hệ thống đa đấu giá bao gồm mô tả hệ thống và xây dựng mô hình goal. Thiết kế hệ thống bao gồm xây dựng thư viện role và quan hệ giữa các role. Mô hình lớp agent và thiết kế phân tầng hệ thống sử dụng JADE được thực hiện. Các bước này đảm bảo hệ thống đáp ứng yêu cầu và hoạt động hiệu quả.
6.2. Kết Quả Cài Đặt và Thử Nghiệm Hệ Thống
Kết quả cài đặt và thử nghiệm hệ thống đa đấu giá cho thấy tính khả thi và hiệu quả của phương pháp. Hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng các yêu cầu đặt ra. Các agent có thể tự do tham gia và rời khỏi hệ thống, và role được gán một cách linh hoạt. Điều này chứng minh ưu điểm của hệ đa agent mở dựa trên mô hình role và tổ chức.
