論計算機應(yīng)用透視智能代理和協(xié)作學(xué)習(xí)
一. 有關(guān)Agent的基本概念
1. Agent的定義
在計算機和人工智能領(lǐng)域中,Agent可以看成是一個實體。它通過傳感器感知環(huán)境,通過效應(yīng)器功能于環(huán)境。Agent為了達(dá)到一定的目標(biāo),有著自成規(guī)律地執(zhí)行任務(wù)的工作模式。
聞名Agent理論探究者、英國的Wooldridge博士和Jennings教授認(rèn)為摘要:Agent是一個具有自主性、社會能力、反應(yīng)性和能動性等性質(zhì)的基干硬件或(更經(jīng)常的)基于軟件的計算機系統(tǒng),該定義答應(yīng)在更寬范圍的環(huán)境中設(shè)計Agent,而且其中增加了通信要求。
2. Agent的性質(zhì)
(1)代理性(Agent)
a它是"代表用戶"工作的;
b它可以把其他資源包裝起來,引導(dǎo)并代替用戶對這些資源進行訪問,成為便于通達(dá)這些資源的樞紐和中介。
(2)智能性(Intelligence)
在這方面,智能Agent可以做很多有高技術(shù)含量的工作。例如,理解用戶用自然語言表達(dá)的對信息資源和計算資源的需求;幫助用戶在一定程度上克服信息內(nèi)容的語言障礙;捕捉用戶的偏好和喜好;推測用戶的意圖并為其代勞;等等。
(3)自主性(Autonomy)
一個智能Agent應(yīng)該是一個獨立自主的計算實體。它應(yīng)能在無法事先建模的、動態(tài)變化的信息環(huán)境中,獨立規(guī)劃復(fù)雜的操作步驟,解決實際新問題,在用戶不參和的情況下,獨立發(fā)現(xiàn)和索取符合用戶需求的可利用資源和服務(wù)。最近J.McCarthy等人正在探索如何構(gòu)造能對自身狀態(tài)有所感知的智能Agent。
(4)機動性(Mobility)
在網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境下,一個Agent可以看成是代表用戶駐網(wǎng)絡(luò)的常設(shè)機構(gòu),它可以在網(wǎng)絡(luò)上靈活機動地訪問各種資源和服務(wù),還可以就完成特定任務(wù)同其他智能Agent進行協(xié)商和合作,甚至把自己"遷移"到網(wǎng)絡(luò)中的其他主機上去執(zhí)行任務(wù)。這樣的"精靈"在網(wǎng)絡(luò)上游弋 ,是對網(wǎng)絡(luò)平安性、個人隱私性和管理方面的巨大挑戰(zhàn)。
3. Agent的基本結(jié)構(gòu)
(1)。目標(biāo)模塊
(2)。感知器
(3)。信息處理器
(4)。效應(yīng)器
(5)。通訊機制
4、Agent功能的實現(xiàn)
要求摘要:跨平臺一致語法,最小資源代價,支持移動語義
面向Agent的編程技術(shù)(AOP,Agent Oriented Programming)
Java
Telescript
5.智能Agent的應(yīng)用意義
智能Agent在許多方面有著重要的應(yīng)用意義。
信息服務(wù) 信息服務(wù)是最廣大的用戶群接觸網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的首要渠道。對于信息內(nèi)容已經(jīng)相當(dāng)豐富的英語文化圈來說,進一步提高信息服務(wù)的質(zhì)量,改變目前信息服務(wù)中存在的 "信息過載"和"資源迷向"的狀況,是信息服務(wù)業(yè)所面臨的最緊迫的任務(wù)。智能Agent正好可以適應(yīng)這方面的需要。具體地說,用于信息服務(wù)的智能Agent主要完成以下功能摘要:1導(dǎo)航 ,即告訴用戶所需要的資源在哪里;2解惑,即根據(jù)網(wǎng)上資源回答用戶有關(guān)特定主題的新問題 ;3過濾,即按照用戶指定的條件,從流向用戶的大量信息中篩選符合條件的信息,并以不同級別(全文、具體摘要、簡單摘要、標(biāo)題)呈現(xiàn)給用戶;4整理,即為用戶把已經(jīng)下載的資源進行分門別類的組織;5發(fā)現(xiàn),即從大量的公共原始數(shù)據(jù)(比如股票行情等)中篩選和提煉有價值的信息,向有關(guān)用戶發(fā)布。這些都是使信息服務(wù)走向個性化主動服務(wù)不可缺少的功能。目前在此方面已經(jīng)有了一些能夠使用的系統(tǒng),但智能化的程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,且主動有余過濾不足已經(jīng)造成了一些負(fù)面的影響,亟待盡快發(fā)展更先進的人工智能技術(shù)予以解決。
系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理 計算機系統(tǒng)本身的資源量就非常巨大,系統(tǒng)管理的整個趨向正在朝著"傻瓜化"的方向發(fā)展,其中很大一部分原來由系統(tǒng)管理員手工干的事情,現(xiàn)在已經(jīng)由計算機代管了。系統(tǒng)管理的界面變得更加友好,在系統(tǒng)本身的復(fù)雜性不斷提高的情況下,駕馭系統(tǒng)資源的復(fù)雜性反而在不斷降低,代管系統(tǒng)的自主性也在逐步提高。在網(wǎng)絡(luò)管理方面,隨著Client/Server計算成為主流,完成固定功能的Agent的存在和應(yīng)用已經(jīng)成為事實,分布在不同設(shè)備上"監(jiān)視"設(shè)備狀況,并隨時向主機報告數(shù)據(jù)的Agent,已經(jīng)是當(dāng)今網(wǎng)管系統(tǒng)中很平常的一部分了。但是, 這些從事部分系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)管理的Agent目前還不能稱為"智能Agent",它們的智能化程度仍然有待提高。即使作為非系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)管理員和操作員的用戶,也會有為系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)定常規(guī)服務(wù)、向系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)預(yù)約非凡服務(wù)的需要,智能Agent是滿足用戶這種需要的最合適的幫手。
電子商務(wù) 越來越多的人看好Internet上的商業(yè)機會。網(wǎng)上的商品越多,在網(wǎng)上尋找商品就越是買方的一大負(fù)擔(dān);同時,賣方商品的推銷也有一個對客戶實行因人而宜的主動服務(wù)新問題。因此,采用智能Agent系統(tǒng),代表買方去網(wǎng)上查看"廣告牌"、逛"商店"尋找商品甚至討價還價,代表賣方分析不同用戶的消費傾向,并據(jù)此向特定的潛在用戶群主動推銷特定的商品,都是非常有誘惑力的。
協(xié)同工作 把Internet引入企業(yè)和機構(gòu)、建立所謂"Intranet"的努力正方興未艾。深層次的Intranet最終要改變的是人們的工作方式、企業(yè)和組織機構(gòu)的運作方式,把一切具有信息屬性的、可以用符號等價物替代實物的工作流程,統(tǒng)統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境中予以實現(xiàn)。在這樣的大目標(biāo)下,企業(yè)、機構(gòu)的相當(dāng)一部分管理職能,完全可以由網(wǎng)絡(luò)上自主工作的一組智能Agent來協(xié)同實現(xiàn);涉及到設(shè)計、寫作、數(shù)據(jù)操縱、軟件開發(fā)等許多符號性的工作崗位之間的協(xié)同工作,也同樣可以靠智能Agent來協(xié)調(diào)并代理完成一些輔助性的工作。 "虛擬企業(yè)"、"虛擬車間"、"虛擬協(xié)同工作平?quot;、"電子秘書"等新鮮事物已經(jīng)或正在網(wǎng)上出現(xiàn)。
教育 遠(yuǎn)程教育是促進教育機會平等的重要手段。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,可以調(diào)動多種教學(xué)手段,包括講解、演示、練習(xí)、實驗和考試等。其中,練習(xí)和實驗環(huán)節(jié)是智能Agent可以大有作為的地方。智能Agent可以作為虛擬的教師、虛擬的學(xué)習(xí)伙伴、虛擬的實驗室設(shè)備、虛擬的圖書館管理員等出現(xiàn)在遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中,增加教學(xué)內(nèi)容的趣味性和人性化色彩,改善教學(xué)效果。單機系統(tǒng)中各種軟件的"幫助"也可以設(shè)計成一個人性化的角色,實施對用戶進行導(dǎo)航這種模式。
娛樂 在網(wǎng)絡(luò)娛樂系統(tǒng)中引入智能Agent,可以增強娛樂效果,這也是娛樂系統(tǒng)開發(fā)新功能的一個很有希望的選擇。目前智能Agent在娛樂方面可以做的事情有摘要:1個性化的節(jié)目點播服務(wù);2游戲和虛擬現(xiàn)實中更加人性化的機器角色的設(shè)計,比如決策的智能化(戰(zhàn)爭或經(jīng)濟活動)、動作的人性化(體育比賽)和自然語言對話的使用;3網(wǎng)絡(luò)社交場合(如聊天室 )中用來招徠用戶,或以假亂真的機器對話角色的設(shè)計和使用,等等。
Agent在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用
基于agent的網(wǎng)上協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境
利用agent來構(gòu)建網(wǎng)上協(xié)作環(huán)境,就是在協(xié)作學(xué)習(xí)的環(huán)境中嵌入agent模塊來更好地實現(xiàn)各部分功能?;?agent 的網(wǎng)上協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境摘要:
1).基于agent的協(xié)作學(xué)習(xí)區(qū)
基于agent的協(xié)作學(xué)習(xí)區(qū)是一塊虛擬的共享區(qū)域,支持在線協(xié)作學(xué)習(xí)者在各自的計算機上觀看同一內(nèi)容和討論同一新問題,協(xié)作學(xué)習(xí)者可以通過文字、繪圖等形式進行信息交流。除了實現(xiàn)學(xué)習(xí)的協(xié)作外,協(xié)作學(xué)習(xí)區(qū)還可以實現(xiàn)總?cè)蝿?wù)的接受,據(jù)一定的原則劃分成子任務(wù),將所有登錄的學(xué)習(xí)者劃分成合理的協(xié)作學(xué)習(xí)小組等功能。協(xié)作學(xué)習(xí)區(qū)可以通過模擬現(xiàn)實工作中的黑板,即電子白板系統(tǒng)來實現(xiàn)。在此我們應(yīng)用基于agent的電子白板系統(tǒng)。其模型摘要:
管理agent摘要:負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的管理工作,包括用戶的加入、登錄,處理交互、協(xié)作信息,和存儲模塊相連進行數(shù)據(jù)的存儲和檢索。
消息路由agent摘要:主要提供agent的注冊服務(wù),記錄各agent的實際網(wǎng)絡(luò)地址,實現(xiàn)動態(tài)維護agent和網(wǎng)絡(luò)地址的聯(lián)系;提供路由轉(zhuǎn)發(fā)功能,分析KQML中的路由信息,依據(jù)注冊agent進行各種信息的轉(zhuǎn)發(fā);以及提供消息的緩存功能 。KQML是一種描述性的語言,定義了agent之間傳遞消息的格式和處理協(xié)議,通過提供一套標(biāo)準(zhǔn)的通信原語使得agent間可以交流和共享知識,已成為agent之間通信的事實上的標(biāo)準(zhǔn);KQML語言采用了"協(xié)議棧"的思想,它攜帶的消息內(nèi)容可以使用實現(xiàn)agent的語言表達(dá),即意味著KQML可以攜帶任何一種語言表示的信息。
協(xié)作小組agent
協(xié)作小組agent實際上是由參和協(xié)作學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者和終端計算機進行交互后,形成協(xié)作學(xué)習(xí)者agent,協(xié)作區(qū)根據(jù)協(xié)作學(xué)習(xí)者agent中提供的有關(guān)學(xué)習(xí)者的個人特征,按照一定原則(如摘要:學(xué)習(xí)水平、思維方式傾向等)劃分而成的。其模塊圖如圖3所示。當(dāng)協(xié)作區(qū)分配任務(wù)時,按照協(xié)作學(xué)習(xí)小組agent的對外特性來確定任務(wù)的分配方式,而且,協(xié)作小組對外以一種整體的方式體現(xiàn)其功能。當(dāng)然,當(dāng)協(xié)作小組agent接到任務(wù)后,通常會進行再次分配,將任務(wù)具體到協(xié)作學(xué)習(xí)者agent,由學(xué)習(xí)者agent具體實施或通過協(xié)作完成任務(wù)。
協(xié)作學(xué)習(xí)者agent
協(xié)作學(xué)習(xí)者agent是指參和協(xié)作學(xué)習(xí)的個體agent,它是協(xié)作小組agent的組成成員?;赼gent的網(wǎng)上協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境為每一位學(xué)習(xí)者提供了一個個體agent。當(dāng)學(xué)習(xí)者在此學(xué)習(xí)區(qū)注冊時,個體agent隨之生成;當(dāng)學(xué)習(xí)者和協(xié)作學(xué)習(xí)區(qū)不斷交互進行學(xué)習(xí)時,個體agent將記錄下學(xué)習(xí)者的一些個人特征,如摘要:學(xué)習(xí)水平、前驅(qū)知識把握程度、知識接受能力、思維傾向方式等,并將這些信息紀(jì)錄入相應(yīng)的參數(shù)庫。當(dāng)學(xué)習(xí)者再次登陸時,個體agent的這些參數(shù)將為下一步的學(xué)習(xí)提供指導(dǎo),如學(xué)習(xí)內(nèi)容的提供、學(xué)習(xí)路徑的提供以及學(xué)習(xí)界面的提供等。如若學(xué)習(xí)者隨著學(xué)習(xí)的不斷深入,學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)水平、思維傾向性等積累到一定域值的變化,則個體agent中的參數(shù)將隨之更新。
控制器摘要:協(xié)調(diào)各部分的工作,并負(fù)責(zé)分配任務(wù)以驅(qū)動其它模塊工作;
任務(wù)接受器摘要:負(fù)責(zé)接受經(jīng)過分配后的子任務(wù);
規(guī)劃摘要:評判任務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)、方法和原則以及評判學(xué)習(xí)者的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則等;
處理器摘要:解決控制器分配給它需要自動處理的任務(wù);
參數(shù)庫摘要:存放小組或成員執(zhí)行、完成任務(wù)的情況,及學(xué)習(xí)小組或成員的學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)能力等信息。
通訊模塊摘要:和其它小組或成員進行信息交流和合作的渠道。
具體運作過程如下摘要:當(dāng)任務(wù)接受器接受到需要完成的子任務(wù)后,送至控制器;控制器即根據(jù)規(guī)劃庫中的規(guī)則評判任務(wù)或?qū)W習(xí)內(nèi)容的難易程度、難度系數(shù)、區(qū)分度等,并打上相應(yīng)標(biāo)記。通過通訊模塊將其傳送至學(xué)習(xí)者本人;當(dāng)學(xué)習(xí)者完成任務(wù)時,規(guī)劃模塊將評判學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)水平等,并給出評判結(jié)果,分?jǐn)?shù)值;若分?jǐn)?shù)值達(dá)到或超出可以改變參數(shù)庫域值得值,則修改參數(shù)庫中的參數(shù),否則不修改。
2). 基于agent技術(shù)的網(wǎng)上協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境的運作方式
大致來講 ,整個基于 agent 的網(wǎng)上協(xié)作學(xué)習(xí)實施過程如下摘要:當(dāng)總?cè)蝿?wù)提交給基于agent的協(xié)作學(xué)習(xí)區(qū)后,基于agent的協(xié)作學(xué)習(xí)區(qū)或參和協(xié)作學(xué)習(xí)的教師,將任務(wù)劃分成相應(yīng)個數(shù)的子任務(wù),然后分配給各個協(xié)作學(xué)習(xí)小組agent;協(xié)作學(xué)習(xí)小組agent相互合作完成子任務(wù)后,將結(jié)果提交給協(xié)作區(qū),由協(xié)作學(xué)習(xí)區(qū)將所有結(jié)果有機匯總、綜合,形成最終成果,并提交給總?cè)蝿?wù)結(jié)果接受器,之后由教師組織全體協(xié)作學(xué)習(xí)者對結(jié)果進行分析、評價以及各小組解決新問題思路方式的評判、學(xué)習(xí)等。當(dāng)然,假如有多個協(xié)作學(xué)習(xí)區(qū),各協(xié)作區(qū)之間還可以進行交互、合作、交流等活動。
基于agent的網(wǎng)上的協(xié)作學(xué)習(xí)的具體實施過程主要有摘要:學(xué)習(xí)者登錄注冊、小組劃分、任務(wù)分配、協(xié)作學(xué)習(xí)的實施、成果匯總、評價幾個階段。
學(xué)習(xí)者登錄注冊
當(dāng)學(xué)習(xí)者進入?yún)f(xié)作學(xué)習(xí)區(qū)后,首先要進行注冊登記。具體過程是摘要:當(dāng)協(xié)作學(xué)習(xí)者agent首次進入?yún)f(xié)作系統(tǒng)時,需要向消息路由agent提交注冊信息,如摘要:agent的名字、密碼、IP地址等有關(guān)數(shù)據(jù),并記錄入agent注冊表中。
小組劃分
根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)水平、思維方式的傾向性等組成2-6人的協(xié)作學(xué)習(xí)小組。成員的分配一般采用互補的方式分配組員,這樣有利于提高協(xié)作學(xué)習(xí)效果。小組劃分有自主式和被動式兩種。自主式是指每個學(xué)員在了解了總體學(xué)習(xí)任務(wù)和所有其它登錄學(xué)習(xí)者的情況以后,自己做出和誰結(jié)組的判定,并通知消息路由agent,再由服務(wù)agent確認(rèn)形成正式的協(xié)作小組。被動式是指由服務(wù)agent根據(jù)消息路由agent中注冊登錄的學(xué)習(xí)者的情況,將學(xué)員按要求分組,或者由參和協(xié)作學(xué)習(xí)的教師來分組。一般分組應(yīng)注重學(xué)習(xí)者的優(yōu)劣搭配、不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的搭配等。
任務(wù)分配
任務(wù)劃分是協(xié)作學(xué)習(xí)的關(guān)鍵所在。當(dāng)總?cè)蝿?wù)到來時,運用KQML消息包,通過消息路由agent,將其送至管理agent,管理agent將按照一定原則將總?cè)蝿?wù)劃分成多個子任務(wù),并根據(jù)學(xué)習(xí)者agent提供的有關(guān)學(xué)習(xí)者的個人信息盡量將適合于學(xué)習(xí)者特性的任務(wù)內(nèi)容分配給學(xué)習(xí)者。
在任務(wù)劃分過程中要注重任務(wù)劃分的原則摘要:任務(wù)劃分要合理,一般應(yīng)該根據(jù)任務(wù)的內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)、知識點劃分等劃分任務(wù);任務(wù)劃分輕重、大小要適當(dāng),不能有輕有重;還要注重任務(wù)的前驅(qū)后繼等情況,并將此類信息通知相應(yīng)的協(xié)作學(xué)習(xí)小組agent;分配任務(wù)要根據(jù)各小組成員的個性特征進行,盡量做到符合學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)水平、思維方式傾向等等。
具體協(xié)作學(xué)習(xí)的實施
協(xié)作學(xué)習(xí)的機制主要有摘要:①沖突和競爭機制、②自我解釋機制、③內(nèi)在化機制、④學(xué)徒機制、⑤共同承擔(dān)認(rèn)知任務(wù)機制、⑥共享規(guī)則機制。在此,我們不多加以區(qū)分,而看作幾種機制的綜合使用。
具體協(xié)作實現(xiàn)過程如下摘要:協(xié)作學(xué)習(xí)者agent通過任務(wù)接收器接受子任務(wù),并傳送給控制器,規(guī)劃模塊在控制器接受任務(wù)后幫助控制器分析任務(wù)、制訂解決任務(wù)的計劃等;然后由協(xié)作學(xué)習(xí)者操縱控制器,通過任務(wù)驅(qū)動處理器處理任務(wù)。在此過程中,有的任務(wù)由成員A完成,有的任務(wù)由成員B完成,也可能由A和B共同來完成,還有可能借助于其它協(xié)作小組或其成員來完成。另外,有些工作還要求使用其它小組所承擔(dān)任務(wù)的部分或全部成果,此時,要考慮到其它小組的任務(wù)實施和完成情況,及時互通信息、交流學(xué)習(xí)收獲等。
成果匯總
當(dāng)每一個協(xié)作小組或成員均完成任務(wù)時,就需要將所有成果匯集在一起,有機協(xié)調(diào)、組合后,形成一個總的學(xué)習(xí)成果,從而實現(xiàn)總?cè)蝿?wù)的完成。具體講就是摘要:協(xié)作學(xué)習(xí)者agent將其學(xué)習(xí)成果通過電子白板系統(tǒng)中的消息路由agent和服務(wù)agent傳送出去,和其它小組或成員的成果匯總在一起,形成總的成果。在此期間,還可以互相學(xué)習(xí)彼此的學(xué)習(xí)方法、解決新問題的思路等。
評價
任何學(xué)習(xí)到最后都有一個評價的過程,基于agent的網(wǎng)上協(xié)作學(xué)習(xí)也不例外。評價可以是組內(nèi)成員互相評價、可以是組間互相評價等?;竟ぷ鳈C制是運用基于agent的電子白板系統(tǒng)作為評價中介區(qū),象協(xié)同學(xué)習(xí)時交流新問題一樣進行評價信息的傳遞。
3).基于agent技術(shù)的網(wǎng)上協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境的特征
通過基于agent技術(shù)的網(wǎng)上協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境的運作方式可以看出摘要:整個過程中信息的交流、傳遞都是基于agent來實現(xiàn)的,由于agent能夠通過和學(xué)習(xí)者的交流了解學(xué)習(xí)者自身的特征,并做出反應(yīng),得出并紀(jì)錄和修改學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征、學(xué)習(xí)風(fēng)格及判定學(xué)習(xí)者的知識水平等,從而使整個學(xué)習(xí)環(huán)境具有個性化、智能性的特征。
個性化特征摘要:
通過使用學(xué)習(xí)者agent,記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)個性特征,如學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)的水平等等,此后根據(jù)這些參數(shù)組織學(xué)習(xí)內(nèi)容和生成學(xué)習(xí)界面提供給相應(yīng)的學(xué)習(xí)者,使得學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)界面均具有個性化的特征。
智能化特征摘要:
在引入agent之后,可以在沒有教師角色的情況下實現(xiàn)動態(tài)的智能分組、動態(tài)的組織學(xué)習(xí)內(nèi)容和動態(tài)的生成學(xué)習(xí)界面等,所有這一些都是智能化的特性。轉(zhuǎn)