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一、引言
90年代,随着计算机网络、计算机通信等技术的发展,特别是Internet和World Wide
Web的普及,对于主体(Agent)以及多主体系统(MAS:MultiAgent System)的研究已成为分布
式人工智能(DAI)研究的一个热点。主体技术提供了一种新的计算和问题求解风范,这主要
是因为基于主体的系统具有许多优点。主体提供了一种远程智能程序设计的方法。多主体
系统放松了对集中式、规划、顺序控制的限制,提供了分散控制、应急和并行处理,并且,多
主体系统可以降低软件或硬件的费用,提供更快速的问题求解。
基于智能主体的概念,人们提出了一种新的人工智能定义:人工智能是计算机科学的一
个分支,它的目标是构造能表现出一定智能行为的主体。所以,主体的研究应该是人工智能
的核心问题。Stanford大学计算机科学系的Hayes-Roth,在IJCAI'95的特邀报告中谈到: "
智能的计算机主体既是人工智能最初的目标,也是人工智能最终的目标。"
在人工智能研究中,主体概念的回归并不仅仅是因为人们认识到了,应该把人工智能各
个领域的研究成果集成为一个具有智能行为概念的"人",更重要的是人们认识到了人类智能
的本质是一种社会性的智能,人类绝大部分的活动都涉及多个人构成的社会团体,大型复杂
问题的求解需要多个专业人员或组织协作完成。要对社会性的智能进行研究,构成社会的基
本构件"人"的对应物"主体"理所当然地成为人工智能研究的基本对象,而社会的对应物"多
主体系统"也成为人工智能研究的基本对象。
在MAS中,坚固性已取代最优性成为检测这类系统质量的主要准则。另一个需求是互操
作性,即不同的异构系统在快速变化的环境中交换信息、共同工作的能力。
关于主体和多主体系统的研究是一个具有广泛参与面且生机勃勃的研究领域。迄今,
已经有几个国际会议专门面向主体理论和多主体系统,并且许多著名的人工智能会议也把多
主体系统列为单独的主题。但是,总的来看,基本上所有的研究还都处于起步阶段,许多重要
的问题还有待于进一步研究。目前,对于主体和多主体的研究包括主体和多主体的理论、通
信和交互技术、主体体系结构和组织、主体语言、主体之间的协作和协商等方面。
二、主体认知模型和理论
由于对主体特性的描述大部分还只停留在自然语言的层次上,且描述很不严格,研究人
员试图从理论上用一种形式化的方法描述主体特性,再通过这种形式化的描述发现一些有用
的规律。具体地说,就是要研究如何用符号表示复杂现实世界中的主体,以及主体如何根据
各种信息对环境进行推理和决策。这种研究使用逻辑学作为工具,首先需要精确地定义关于
主体的各种概念,如知识、信念、愿望、意图等,以及一些更复杂的和带有感情色彩的概念
,如合作、协商、谈判、好、坏等等,然后对有关推理问题进行研究。
近年来,主体理论学家开发了许多表示主体特性的形式方法,主要有Bratman提出的BD
I(Belief-Desire-Intention Theory)理论、Kripke的可能世界语义模型、Moore对于知识
与动作的研究、Cohen和Levesque对信念和知道的探讨、Konolige的演绎模型等理论和方法
。这里只简单介绍BDI理论、Rao/Georgeff的工作和RAO逻辑。
1. Bratman 的BDI理论
传统的人工智能一般是针对具体问题由程序安排主体进行推理、计算的。这种方法不
适合于主体在开放、动态的环境中保持更强的解决问题的能力。1987年Bratman从哲学上对
行为意图的研究,对人工智能产生了广泛的影响,被公认为DAI的理论基础之一。
Bratman认为只有保持信念、愿望和意图的理性平衡才能有效地解决问题。他认为在
开放的世界中,"理性"主体的行为不能直接由信念与愿望以及由两者组成的规划驱动,在愿
望与规划之间应有一个基于信念的意图存在。在开放和分布式的环境中,一个理性主体的行
为是受制于意图的。主体不会无理由地随意改变自己的意图,也不会坚持不合实际的意图。
理性平衡的目的在于使理性主体行为符合环境的特性。
2. Rao和Georgeff的BDI模型
A. Rao和M. Georgeff给出了一个BDI的形式化模型,包括基础逻辑的定义、信念、愿
望和意图,作为模态操作符的描述、这些模态操作符的可能世界语义的定义、BDI操作符之
间关系定义的公理等。与大多数哲学理论相比,Rao和Georgeff把意图作为一类成员,即作
为与信念和愿望具有相同地位的概念。
在该模型中,世界采用时序结构描述,该结构是以未来为分支时间、以过去为线性的结
构,称为时间树。描述这些结构的形式语言是计算树逻辑CTL的改变,有两种公式:状态公式
(考虑在特殊的时间点)和路径公式(考虑时间树中一段路径)。
语义定义为3部分:状态和路径公式的语义、事件的语义以及意图、信念和目标的语义
。我们说主体相信某个公式,如果所有信念可达的世界中该公式为真。事件的语义提供了一
种定义事件变换时间点到另一点成功或失败的机制。信念、目标和意图的定义采用可能世
界语义。在每个情景中,存在信念可达、目标可达和意图可达世界的集合,它们分别用于刻
划主体相信可能、想要到达和已承诺要到达。信念的公理系统基于标准的弱S5(KD45)模态
系统,K和D公理用于目标和意图。这就是说在蕴含下目标和意图是封闭的,并且它们必须 是
一致的。
3.RAO逻辑
RAO逻辑是由史忠植研究员等提出的描述多主体系统的逻辑系统。在该框架中,引入了
信念算子、时态算子、宣称算子以及主体名算子等。该逻辑借鉴了言语动作理论和情景演
算的若干思想,最终目标是希望能够以一种自然的方式,描述多主体系统中关于其主体状态
的推理过程,这个研究对于提高主体的自治性和主动性具有重要的意义。在RAO中我们提炼
出了一种所谓的"换位规则",作为对于其主体状态推理的最重要规则。
三、主体体系结构的研究
主体体系结构是研究如何用软件或硬件的方式实现主体。在实现一个主体时,传统的
方式是将它作为一个基于知识的系统。这是从符号人工智能直接沿袭过来的。这种主体的
体系结构称为"慎思主体"。与之相对的有一种不使用符号知识的主体体系结构,被称为"反
应主体"。最近有一些综合了两者长处的主体结构出现,被称为"混合主体"。
1. 慎思主体
Wooldridge和Jennings定义慎思主体为:"包含世界显示表示的、符号的模型,并且其
决策(如执行什么动作)是通过逻辑(至少是伪逻辑)推理、基于模式匹配和符号操作"。根据
大多数通用的慎思方法,认知构件基本上由两部分组成:规划器和世界模型。
这种方法中有一个基本的假设:对认知功能进行模块化是可能的,即可以分开来研究不
同的认知功能(如感知、学习、规划和动作),然后把它们组装在一起构成智能自治主体。