Luận Văn Về Mô Hình Hệ Đa Agent Mở Dựa Trên Role và Tổ Chức

• Trường học: Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Hệ Đa Agent Mở Dựa Trên Mô Hình Role Và Tổ Chức
• Loại tài liệu: Luận Văn
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• KÝ HIỆU VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐA AGENT MỞ
• 1.1. Hệ đa agent và hệ đa agent mở
• 1.2. Phương pháp luận phát triển hệ đa agent đóng
• 1.3. Phương pháp luận phát triển hệ đa agent mở
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH ROLE TRONG HỆ ĐA AGENT MỞ
• 2.1. Vấn đề xây dựng mô hình biểu diễn role
• 2.2. Mô hình biểu diễn role trong BRAINS Framework
• 2.3. Biểu diễn role bằng XML
• 2.4. Đại số quan hệ giữa các role
• 2.5. Quan hệ yêu cầu
• 2.6. So sánh với các nghiên cứu liên quan
• 3. CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT GÁN ROLE TRONG HỆ ĐA AGENT MỞ
• 3.1. Vấn đề xây dựng kỹ thuật gán role cho hệ đa agent mở
• 3.2. Mô hình tổ chức thương mại điện tử
• 3.3. So sánh các nghiên cứu liên quan
• 3.4. Xây dựng mô hình goal của hệ thống
• 3.5. Xây dựng thư viện role
• 3.6. Quan hệ giữa các role
• 3.7. Thiết kế phân tầng hệ thống sử dụng JADE
• 3.8. Kết quả cài đặt thử nghiệm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Đa Agent Mở Khái Niệm và Đặc Điểm

Chương này trình bày tổng quan về hệ đa agent mở, các khái niệm trong hệ đa agent mở. Vấn đề phát triển hệ đa agent mở cũng sẽ được xem xét. Phần cuối chương 1, luận văn sẽ trình bày khái quát về role và tổ chức trong hệ đa agent mở làm cơ sở cho nội dung của các chương tiếp theo. Sự phát triển mạnh mẽ của Internet và các hệ thống trên nền Internet đã tạo nên các hệ thống tính toán phân tán như web ngữ nghĩa (Semantic web), tính toán lưới (Grid computing), tính toán khắp nơi (ubiquitous computing), P2P (Peer to Peer), mạng xã hội. Các hệ thống này được gọi là là các hệ tự trị phân tán – mở hay còn gọi là hệ thông minh và phân tán. Đặc trưng quan trọng của các hệ thống này là bao gồm các thành phần phần mềm tự chủ, có mục đích đã được thiết kế riêng và có thể tự do gia nhập hay rời khỏi hệ thống ([16]).

1.1. Hệ Đa Agent và Hệ Đa Agent Mở So Sánh Chi Tiết

Agent và công nghệ Agent đã được quan tâm nghiên cứu từ nhiều năm trở lại đây, theo đó agent được hiểu là: một hệ tính toán hoàn chỉnh hay chương trình được đặt trong một môi trường nhất định, có khả năng hoạt động một cách tự chủ và mềm dẻo trong môi trường đó nhằm đạt được mục đích đã thiết kế. Với các đặc trưng cơ bản như: tính tự chủ, tính chủ động, khả năng phản ứng và khả năng xã hội, agent được xem là cách tiếp cận phù hợp để xây dựng các hệ thống mở và phân tán. Hệ đa agent có thể được hiểu là: một tập các agent cùng hoạt động trong một hệ thống, mỗi agent có thể có đích khác nhau nhưng toàn bộ hệ agent cùng hướng tới mục đích chung thông qua tương tác. Hệ đa agent tỏ ra có nhiều ưu điểm trong việc giải quyết các bài toán phức tạp hiện nay dựa trên tính năng của từng agent và sự phối hợp giữa các agent.

1.2. Các Khái Niệm Cơ Bản Trong Hệ Đa Agent Mở Cần Nắm Vững

Hệ đa agent như mô tả trên được xem là hệ đa agent đóng, tức là cấu trúc hệ thống không thay đổi trong quá trình tương tác. Hành vi của các agent được thiết kế từ đầu và không thay đổi trong quá trình hoạt động. Tổ chức của agent cũng là tổ chức cố định. Hệ đa agent mở được hiểu là hệ đa agent trong đó các agent có thể tự do gia nhập hay rời khỏi hệ thống và có khả năng tự động thay đổi vai trò trong tương tác để phù hợp với môi trường. Các đặc trưng của hệ đa agent mở được xem là tương đối phức tạp và dựa trên mô hình hệ thống của mỗi cách tiếp cận. Tuy nhiên, có thể tóm lược các đặc trưng cơ bản bao gồm: Hệ đa agent mở có cấu trúc tổ chức động và phức tạp. Các agent có thể tham gia hoặc rời khỏi nhóm hoặc tổ chức.

II. Phương Pháp Luận Phát Triển Hệ Đa Agent Mở Tổng Hợp

Với các đặc trưng cơ bản đã trình bày trong phần 1.1, ngoài các khái niệm đã được xem xét trong hệ đa agent đóng, trong hệ đa agent mở quan tâm đến các khái niệm sau ([9], [10], [20], [24]): Goal (đích): tương tự như trong hệ đa agent đóng, goal trong hệ đa agent mở mô tả một chức năng cần đạt được của hệ thống. Các goal trong hệ đa agent mở được xem xét với các quan hệ phức tạp hơn trong hệ đa agent đóng gồm AND, OR, xác định trước, tạo, hủy, kích hoạt . Role (vai trò): được định nghĩa là một thực thể có khả năng hướng tới được một goal cụ thể hoặc hỗ trợ để đạt được goal đó. Nếu như trong hệ đa agent đóng, các role được đưa ra với tính chất là cơ sở để xác định các agent thì trong hệ đa agent mở role có vai trò quyết định. Mỗi role đưa ra tập các khả năng yêu cầu và tập hành vi tương ứng. Vấn đề mô hình biểu diễn role và gán role là vấn đề thu hút nhiều mối quan tâm trong thời gian gần đây.

2.1. Các Cách Tiếp Cận Xây Dựng Phương Pháp Luận Hệ Đa Agent

Agent: là thực thể phần mềm có tính độc lập, tự chủ và hướng đích. Trong hệ đa agent mở, agent có thể thay đổi hành vi của mình trong tương tác dựa trên role (vai trò). Kiến trúc bên trong, tương tác ngoài giữa các agent, kế hoạch của mỗi agent . trong hệ đa agent mở phức tạp hơn trong hệ đa agent đóng do khả năng tự thích nghi và thay đổi linh hoạt trong quá trình hoạt động. Group (nhóm): Là tập các agent có đích giống nhau hoặc gần tương tự nhau. Các agent trong tổ chức có thể có goal rất khác nhau thậm chí trái ngược nhau nhưng đều phải tuân theo các luật tương tác trong tổ chức đó. Domain (miền): là sự kết hợp giữa tổ chức với môi trường bên ngoài tạo nên giới hạn phạm vi quan tâm cho hệ thống.

2.2. So Sánh Các Phương Pháp Luận Tiêu Biểu Cho Hệ Đa Agent

Protocol (giao thức): là các tương tác cụ thể giữa các agent hoặc quan hệ giữa các role. Capacity (khả năng) của agent: mỗi agent khi tham gia vào hệ đa agent mở sẽ được xem xét dựa trên khả năng của agent đó đối với việc đảm nhiệm một role cụ thể. Vấn đề mô hình hóa khả năng của agent cũng là vấn đề rất được quan tâm. Plan (kế hoạch) của agent: là chuỗi hành vi của agent trong quá hệ thống cùng với các ràng buộc, các yêu cầu đồng bộ nếu có để hướng tới đích. Policy (chính sách): đặt tả các luật của các tổ chức áp dụng cho các hành vi của các agent trong tổ chức đó. Ontology: định nghĩa các khái niệm trong miền quan tâm của tổ chức. Thông thường, ontology của hệ đa agent mở là một hệ ontology trong đó ontology chung được tích hợp từ các ontology thành phần.

III. Mô Hình Role Trong Hệ Đa Agent Mở Phân Tích Chi Tiết

Dựa trên các khái niệm trên, nhiều nhóm nghiên cứu đã xây dựng các phương pháp luận xây dựng hệ đa agent mở. Trong phần tiếp theo, luận văn sẽ trình bày khái quát các cách tiếp cận xây dựng hệ đa agent đóng và hệ đa agent mở. a) Các cách tiếp cận xây dựng phương pháp luận Nhu cầu phát triển các ứng dụng phần mềm dựa trên công nghệ agent trong những năm gần đây đã dẫn đến sự ra đời của nhiều phương pháp luận khác nhau. Các phương pháp luận phát triển hệ đa agent đóng được xây dựng dựa trên một trong ba cách tiếp cận sau đây: Cách tiếp cận dựa trên agent và công nghệ agent: Cách tiếp cận này xây dựng hệ đa agent dựa trên các khái niệm trừu tượng hóa mức xã hội như: nhóm, tổ chức, luật xã hội. Tiêu biểu là các phương pháp luận Gaia, SODA, AALAADIN .

3.1. Vấn Đề Xây Dựng Mô Hình Biểu Diễn Role Hiệu Quả

Cách tiếp cận phát triển từ hướng đối tượng: Cách tiếp cận này dựa trên quan điểm cho rằng các kỹ thuật đã được phát triển và được áp dụng rộng rãi cho công nghệ phần mềm hướng đối tượng có thể được mở rộng cho các phần mềm hướng agent. Các công cụ sử dụng để biểu diễn đối tượng và phân tích thiết kế hệ thống hướng đối tượng như UML hoàn toàn có thể mởrộng để biểu diễn các đặc trưng riêng của agent.các phương pháp luận tiêu biểu gồm: MASSIVE, KGR, MaSE . Cách tiếp cận dựa trên công nghệ tri thức: Các nghiên cứu theo cách tiếp cận này sử dụng các khái niệm và quá trình trong công nghệ tri thức để xây dựng nên phương pháp luận cho hệ đa agentcác phương pháp luận này tập trung vào các quá trình thu thập tri thức (Knowledge acquisition), mô hình tri thức (Knowledge modelling) và lập luận được sử dụng bởi các thành phần agent trong hệ thống phần mềm. Tiêu biểu cho cách tiếp cận này là các phương pháp luận như COMOMAS, MAS-COMMONKADS

3.2. So Sánh Với Các Nghiên Cứu Liên Quan Về Mô Hình Role

Mặc dù có những cách tiếp cận khác nhau và xây dựng mô hình hệ thống dựa trên các khái niệm tổ chức, goal, role, agent, tri thức . nhưng các phương pháp luận cho hệ đa agent đóng đều có chung các nhược điểm: Tổ chức agent cho hệ thống là tổ chức cố định và chỉ có một mức. Các agent trong hệ thống không thể tự động tham gia hay rời khỏi tổ chức trong quá trình tương tác. Các agent không thể tự động thay đổi role (vai trò) trong quá trình tương tác. Các giao thức và mô hình tương tác giữa các agent được thiết kế cố định dựa trên đích phải đạt được của mỗi agent.

IV. Kỹ Thuật Gán Role Trong Hệ Đa Agent Mở Hướng Dẫn Chi Tiết

Do các đặc trưng riêng của hệ đa agent mở, phương pháp luận phát triển hệ đa agent mở cũng được xây dựng theo những cách tiếp cận rất khác nhau. Phần lớn các phương pháp luận này đều phát triển từ các phương pháp luận phát triển hệ đa agent đóng. Các hướng tiếp cận cho phương pháp luận phát triển hệ đa agent mởsẽ được trình bày chi tiết trong chương 2. Trong phần này, chúng tôi liệt kê một số phương pháp luận cho hệ đa agent mở. Các phương pháp luận ROADMAP, GaiaEXOA sẽ được trình bày chi tiết hơn trong chương 2. AOR (Agent-Role-Group): Là phương pháp phát triển từ AALAADIN. Dựa trên ba khái niệm cơ bản: agent, role, group, phương pháp luận này xây dựng cấu trúc hệ thống trong đó mỗi agent đảm nhiệm một hoặc nhiều role và chia sẻ các đặc tính chung khi tham gia vào nhóm và tổ chức. AOR cũng đưa ra các giao thức tương tác nhưng cơ sở cho các giao thức này còn đơn giản.

4.1. Vấn Đề Xây Dựng Kỹ Thuật Gán Role Cho Hệ Đa Agent

ROADMAP: Đây là phương pháp luận phát triển từ Gaia, bổ sung mô hình tri thức (Knowledge...). GaiaEXOA: Phương pháp luận này mở rộng Gaia bằng cách thêm vào các khái niệm về tổ chức và trừu tượng hóa. Trong GaiaEXOA, tổ chức được xem là một tập hợp các role và các mối quan hệ giữa chúng. Các agent có thể tham gia hoặc rời khỏi tổ chức một cách linh hoạt. Các luật và quy tắc của tổ chức được định nghĩa rõ ràng và có thể thay đổi theo thời gian. Các agent có thể học hỏi và thích nghi với môi trường tổ chức. Các giao thức tương tác giữa các agent được định nghĩa dựa trên các role và các mối quan hệ giữa chúng.

4.2. Xây Dựng Mô Hình Goal Của Hệ Thống Đa Agent Mở

Open-MaSE: Phương pháp luận này mở rộng MaSE bằng cách thêm vào các khái niệm về tính mở và khả năng thích nghi. Trong Open-MaSE, các agent có thể tự do tham gia hoặc rời khỏi hệ thống. Các agent có thể tự động khám phá và học hỏi về môi trường xung quanh. Các agent có thể tự động thay đổi hành vi của mình để thích nghi với môi trường. Các giao thức tương tác giữa các agent được định nghĩa dựa trên các role và các mối quan hệ giữa chúng. Các agent có thể đàm phán và thương lượng với nhau để đạt được các mục tiêu chung.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Hệ Đa Agent Mở Nghiên Cứu Điển Hình

Các phương pháp luận trên đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp luận nào phụ thuộc vào đặc điểm của hệ thống cần xây dựng. Tuy nhiên, các phương pháp luận này đều có chung một số đặc điểm: Các agent có thể tự do tham gia hoặc rời khỏi hệ thống. Các agent có thể tự động khám phá và học hỏi về môi trường xung quanh. Các agent có thể tự động thay đổi hành vi của mình để thích nghi với môi trường. Các giao thức tương tác giữa các agent được định nghĩa dựa trên các role và các mối quan hệ giữa chúng. Các agent có thể đàm phán và thương lượng với nhau để đạt được các mục tiêu chung.

5.1. Mô Hình Tổ Chức Trong Thương Mại Điện Tử Sử Dụng Hệ Đa Agent

Trong chương 3, luận văn sẽ trình bày chi tiết về một phương pháp luận cụ thể cho việc xây dựng hệ đa agent mở dựa trên role và tổ chức. Phương pháp luận này sẽ được minh họa bằng một ví dụ cụ thể về hệ thống thương mại điện tử. Hệ thống này sẽ bao gồm các agent đại diện cho người mua, người bán, và các nhà cung cấp dịch vụ. Các agent này sẽ tương tác với nhau để thực hiện các giao dịch mua bán. Hệ thống sẽ được thiết kế để có tính mở và khả năng thích nghi cao, cho phép các agent mới tham gia vào hệ thống một cách dễ dàng.

5.2. Xây Dựng Thư Viện Role Cho Hệ Đa Agent Mở

Luận văn cũng sẽ trình bày về việc xây dựng một thư viện role cho hệ đa agent mở. Thư viện này sẽ bao gồm các role phổ biến trong các hệ thống thương mại điện tử, chẳng hạn như role của người mua, người bán, và nhà cung cấp dịch vụ. Các role này sẽ được định nghĩa rõ ràng về các trách nhiệm, quyền hạn, và giao thức tương tác. Thư viện role này sẽ giúp cho việc xây dựng các hệ thống thương mại điện tử dựa trên hệ đa agent mở trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Hệ Đa Agent Mở Tương Lai

Luận văn đã trình bày tổng quan về hệ đa agent mở dựa trên role và tổ chức. Luận văn đã phân tích các khái niệm cơ bản, các phương pháp luận phát triển, và các ứng dụng thực tiễn của hệ đa agent mở. Luận văn cũng đã đề xuất một phương pháp luận cụ thể cho việc xây dựng hệ đa agent mở dựa trên role và tổ chức, và minh họa phương pháp luận này bằng một ví dụ cụ thể về hệ thống thương mại điện tử. Luận văn cũng đã trình bày về việc xây dựng một thư viện role cho hệ đa agent mở.

6.1. Quan Hệ Giữa Các Role Trong Hệ Đa Agent Mở

Trong tương lai, hệ đa agent mở sẽ tiếp tục phát triển và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Các hướng phát triển chính của hệ đa agent mở bao gồm: Phát triển các phương pháp luận phát triển hệ đa agent mở có tính tổng quát và dễ sử dụng hơn. Phát triển các công cụ hỗ trợ cho việc xây dựng hệ đa agent mở. Nghiên cứu các vấn đề về bảo mật và tin cậy trong hệ đa agent mở. Nghiên cứu các ứng dụng mới của hệ đa agent mở trong các lĩnh vực khác nhau.

6.2. Thiết Kế Phân Tầng Hệ Thống Sử Dụng JADE

Luận văn hy vọng rằng những kết quả nghiên cứu trong luận văn sẽ đóng góp vào sự phát triển của hệ đa agent mở và giúp cho việc ứng dụng hệ đa agent mở trong thực tế trở nên hiệu quả hơn. Luận văn cũng mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp từ các nhà khoa học và các chuyên gia trong lĩnh vực hệ đa agent để tiếp tục hoàn thiện và phát triển các kết quả nghiên cứu trong luận văn.