Введение к работе
Актуальность работы. Распределенный искусственный интеллект (РИИ) традиционно связывается с двумя направлениями исследований: распределенное решение задач и мульгиагентные системы. В распределенном решении задач функции полезности всех агентов задаются разработчиками программного обеспечения. Действуя совместно, агенты максимизируют сумму своих полезностей. Таким образом, кооперативное поведение агентов является встроенным и предварительно определенным.
В мультиагентных системах отсутствует понятие общественной функции полезности. Различные агенты могут быть разработаны различными разработчиками. Агентам разрешено составлять коалиции, входить и выходить из уже существующих коалиций. Каждая коалиция пытается максимизировать свою ожидаемую полезность. Таким образом, в мультиагентных системах кооперативное поведение является результатом взаимодействия между агентами.
Если ранние исследования в области РИИ основывались на предположении о благонамеренности (benevolence) агентов, то современные работы однозначно ориентированы на эгоистических агентов (self-interested agents).
В настоящее время кооперация является предметом интенсивных исследований в области распределенного искусственного интеллекта (РИИ). Вместе с тем, несмотря на большой объем исследований, ориентированных на эгоистических агентов, в области РИИ практически отсутствуют исследования по вопросам альтруистического поведения агентов.
Необходимость в разработке формальной модели альтруистического поведения обостряется в связи с появлением гетерогенных мультиагентных систем. Гетерогенный характер системы приводит к усложнению взаимодействия между агентами, что, в свою очередь, предъявляет особые требования к проектированию поведения агентов. Например, агенты одной группы должны проявлять альтруизм в отношениях между собой и одновременно с этим быть эгоистичными в отношениях с агентами других групп. Такігм образом, в обязанности разработчика программного обеспечения входит определение границ альтруизма для каждого агента. Более того, разработчик группы агентов, учитывая сходное поведение других разработчиков, должен сконструировать группу своих агентов таким образом, чтобы извлечь максимальную пользу из альтруистического поведения других групп. Следовательно, для эффективной разработки мультиагентных систем разработчики программного обеспечения нуждаются в формальной модели альтруистического поведения.
Другой, практически неисследованный в РИИ, вопрос связан с устойчивостью мультиагентных соглашений. Большинство работ в области РИИ ориентированны на разработку эффективных протоколов для заключения взаимовыгодных мультиагагпшх
4 соглашений. При этом соглашения в мультиагентных системах должны быть устойчивы по отклонениям.
Учитывая вышесказанное, разработка и исследование моделей устойчивых коопераций в мультиагентных системах является актуальной задачей в области РИИ. Целью диссертационной работы является:
Формализация понятия устойчивости и определение необходимых и достаточных условий стабильности мультиагентных соглашений.
Определение понятия альтруистического поведения и установление преимуществ применения альтруистических агентов в разработках мультиагентных систем.
Исследование разработанных моделей поведения. В данной работе решаются следующие задачи:
-
Разработка формальной модели устойчивых по отклонениям мультиагентных планов.
-
Разработка формальной модели альтруистической кооперации в мультиагентных системах.
-
Разработка программного обеспечения для моделирования устойчивости мультиагентной кооперации и процесса оказания помощи.
-
Проведение моделирования процессов образования коалиций и оказания помощи в мультиагентных системах.
5. Анализ результатов моделирования.
Объектами теоретического исследования являются модель устойчивых по отклонениям мультиагентных планов и модель альтруистической кооперации в мультиагентных системах.
Объектом практического использования является разработанная программная система COOP для моделирования устойчивости мультиагентной кооперации и процесса оказании помощи.
Методы исследования. При разработке вышеупомянутых формальных моделей применялись методы и математической аппарат экономической теории отношений, теории игр, социальной психологии и социальной биологии. В качестве основного метода при проектировании и реализации программной системы COOP выбран объектно-ориентированный подход.
Научная новизна данной работы состоит в следующим:
1. Впервые в области РИИ разработана формальная модель устойчивых мультиагентных планов.
2. Впервые в области РИИ разработана формальная модель альтруистической кооперации в мультиагентных системах.
Теоретическая значимость результатов работы. Применение разработанных моделей в качестве аппарата для анализа и построения мультиагентных систем позволяет обеспечить устойчивость мультиагентной среды и повысить эффективность ее функционирования.
Разработанная модель альтруистической кооперации создает условия для разработки агентов, способных автоматически максимизировать сумму своих полезностей.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
Европейская конференция по искусственному интеллекту (ЕСАГ96, Будапешт, Венгрия); Рабочая конференция Empirical Artificial Intelligence'96 (Будапешт, 1996); Международная конференция Information Technologies and Programming'95 (Пловдив, Болгария); Европейская конференция по искусственному интеллекту (ЕСАГ94, Амстердам, Голландия); Международная конференция по искусственному интеллекту (AIMSA'94, София, Болгария); Международная конференция Information Technologies and Programming'94 (София, Болгария); и семинарах:
Отдела проблем искусственного интеллекта, Вычислительный центр, РАН (Москва, Россия, 1998); Исследовательского Центра Искусственного Интеллекта ИПС РАН (Переславль-Залесский, Россия, 1998); Института математики и информатики, БАН ( София, Болгария, 1997); Лаборатории по искусственному интеллекту, Свободный Университет (Брюссель, Бельгия, 1996); Департамента информатики, Университет Лимбург (Маастрихт, Голландия, 1996);
Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 5 печатных работах.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и одного приложения. Основная часть диссертации содержит 122 страницы текста и 28 рисунков. Список цитированной литературы содержит 102 наименования.