معرفی

[سارا-افشار 36437]

تو این بخش قصد داریم در مورد agent و سیستم های multi-agent بحث کنیم

هرچیزی که به agnet ربط دارد از مفاهیم پایه شروع کرده و به تدریج جلو میرویم

[سارا-افشار 36437]

عامل چیست ؟برای اینکه بتوانیم به تعریف درستی از عامل برسیم به سراغ منابع مختلفی می رویم. درواقع برای عامل تعریف های مختلفی ارایه شده و متاسفانه هیچ تعریف واحد ,جامعی که کلیه افراد روی ان توافق داشته باشند وجود ندارد.

[سارا-افشار 36437]

تعاریف:

فرهنگ لغات Webster: عامل هر چيزي است كه عمل مي‌كند و قادر به تأثيرگذاري است به طوري كه منجر به فعاليت و يا تغيير حالت مي‌شود.

 

فرهنگ لغات : The American Heritageعامل عبارت است از موجوديتي كه واكنش دارد و به طور خودمختار كنش انجام مي‌دهد.

 

تعریف Brustloni(1991) : عامل سیستمی خود مختار و هدفمند در دنیای واقعی است.

تعریف Shoham(1993) :يک عامل، موجوديتی است که وضعيت آن شامل اجزای ذهنی نظير باورها، انتخابها و تعهدات است. اين اجزا به صورتی دقيق تعريف می شوند و تقريبا معادل همتاهای خود در باور عمومی هستند.

 

تعریف Smith(1995) : عامل را به صورت يک موجوديت نرم افزاری پایدار(دائمی)، که به يک منظور خاص تخصيص داده شده است تعريف می کند: دائمی“ بودن، عاملها را از زيربرنامه ها متمايز می سازد.

 

تعریف Pattie Maes(1995) : عاملهای خودکار، سيستمهای محاسباتی هستند که در محيط محاسباتی پيچيده ای حضور داشته، به صورت خودکار در محيط خود حس و عمل می کنند، و بدين وسيله مجموعه ای از اهداف يا وظايف را که برای انجام آن طراحی شده اند، به انجام می رسانند

 

تعریف Russel and Norvig(1995) : عامل هر چيزی است که بتوان آن را به صورت دريافت کننده ادراکات از محيط از طريق حسگرها و عمل بر روی محيط از طريق عملگرها مشاهده نمود.

 

تعریف Etzioni and Weld(1995) :يک عامل بايد دارای مشخصات زير باشد:

• خودمختاری ( Autonomy )

• تداوم زمانی Temporal continuity

• شخصيتPersonality

• توانايی برقراری ارتباط Communication ability

• تطبيق پذيری Adaptability

• قابليت تحرک Mobility

• عامل , رفتار خود را از راه های زیر کنترل می کند

 

· هدف گرایی (Goal-oriented)

· هماهنگی (Collaborative)

· انعطاف پذیری (Flexibility)

· خوداغازی (Self-starting)

 

تعریف Hayes-Roth (1995) : سیستمهای هوشمند بطور پیوسته در حال انجام سه عمل هستند:

· ادراک(perception)شرایط پویا در محیط،

· عمل(action) به منظور تاثیر بر شرایط در محیط

· استدلال (reasoning)برای تفسیر ادراکات، حل مسائل، استنتاج و تعیین اعمال

 

تعریف Wooldridge and Jennings(1995) : عامل یک سیستم کامپیوتری است که ویژگی های زیر را دارا است :

 

• خود مختاری( Autonomy ): عامل ها بدون مداخله مستقیم انسانها یا دیگران عمل می کنند و نوعی کنترل بر اعمال و حالات داخلی خود دارند.

• اجتماعی بودن(social ability) : عاملها با عاملهای دیگر (و شاید انسانها) از طریق نوعی زبان ارتباطی فعل و انفعال می کنند.

• قابلیت واکنشی(reactivity): عاملها محیط خود را ادراک می کنند و به تغییراتی که در آن رخ می دهد در زمان معینی پاسخ می دهند.

• کنش گرایی(pro-activeness): عامها در پاسخ به محیط خود رفتار هدف گرا نشان می دهند.

 

تعریف Franklin and Graesser(1997) :عاملهای هوشمند موجودیت های نرم افزاری ای هستند که مجموعه ای از اعمال را در ورای یک کاربر یا یک برنامه دیگر با درجه ای از استقلال یا خودمختاری انجام می دهند و در انجام آن از دانش یا نمایشی از اهداف و خواسته های کاربر استفاده می کنند.

 

تعریف Weiss(1999) : عامل یک واحد محاسباتی مانند یک برنامه نرم افزاری یا یک روبات است که می توان آن را به این صورت در نظر گرفت که در محیط خود ادراک و عمل می کند و خودمختار است از آن جهت که رفتار آن حداقل بصورت جزیی به تجربه اش بستگی دارد.

[سارا-افشار 36437]

با توجه به تعاریف بالایی می تونیم بگوییم اگر عاملی دارای خصوصیات زیر نباشد دیگر نمی توانیم نام عامل بدان اطلاق کنیم

· خودمختاری

· موقعیت گرا

· واکنشی

· هدف گرا

[سارا-افشار 36437]

مقایسه عامل با یک شی (object) : عامل ها را از دو منظر میتوان متمایز از اشیا دانست : از لحاظ عملکرد و از لحاظ ساختار . از دید عملکردی عامل ها مفهوم قوی تری از خودمختاری را نسبت به اشیا دربردارند و بطور خاص آنها خودشان تصمیم گیری می کنند که آیا یک عمل یا یک درخواست از عامل دیگر را اجرا کنند یا خیر.یک سیستم چند عامله بصورت ذاتی چند رشته ای می باشد که در آن فرض می شود که هر عامل حداقل یک رشته کنترل فعال دارد. عامل مستقل از دیگران و بدون نیاز به کنترل توسط عامل های دیگر قادر به ادامه حیات است. عامل ها هدف گرا هستند.

از لحاظ ساختاری , عامل ها هوشمند هستند . انها قادر به رفتار انعطاف پذیر(واکنشی، کنش گرایی و اجتماعی) می باشند ولی مدل استاندارد شیئ در مورد این نوع از رفتارها چیزی برای گفتن ندارد.

 

تفاوت عامل با سیستم های خبره(expert system) : عامل ها نیز از دو جهت عملکرد و ساختار با سیستم های خبره متفاوت هستند; عامل ها با محیط پیرامون خود در ارتباط است درحالی که سیستم خبره از دنیای بیرون خود خبری ندارد

سیستم خبره خصوصیتهای عامل ها یعنی پیش کنشی و واکنشی را ندارد همچنین نمی توان دران صفتی از اجتماعی بودن پیدا کرد از لحاظ ساختاری نیز سیستمهای خبره دانش خود را در زمان طراحی بدست می آورند در صورتیکه عامل ها عموما دانش خود را در تعامل با محیط بدست می آورند.سیستم های خبره عموما توزیع شده نیستند و اگر بناست توزیع شوند توزیع شدگی در دانش استو نه در کنترل.

[سارا-افشار 36437]

عامل ها و محیط :برای طراحی عامل هوشمند باید محيط انجام وظيفه آن را مشخص کنيم. در واقع باید این سوال را از خود بپرسیم که محیطی که قرار است عامل دران فعالیت کند دارای چه مشخصات و ویژگی هایی است شناسایی محیط درواقع رفتن راه تا نیمه هست بگذریم از این که بعضی محیط ها بنا به ماهیت شان همیشه قابل شناسایی و درک کامل نیستند. در ادامه اشاره ای به انواع محیط ها خواهیم داشت .

[سارا-افشار 36437]

موارد مشخص شده در توصيف محيط:

• معیار کارایی( Performance Measure)
  

که یک معیار برای سنجش موفقیت رفتار یک عامل است

• محیط (Environment )
  
• اعمال( Actions )
  
• حسگرها (Sensors)
  

[سارا-افشار 36437]

تعریف محیط عامل :محیط عملیاتی در سیستم های مبتنی بر عامل دارای ویژگی های متفاوتی می باشد و طبقه بندی مختلفی دارد و خصوصیات آن قابل تعریف می باشد. هر محیط از یک چهارتایی به صورت زیر تشکیل یافته است :

 

 

 

که در آن :

 

• E مجموعه وضعیتهای محیط است
  
• Vis تابع دید
  
• تابع تغییر وضعیت محیط
  
• وضعیت اولیه
  

می باشد.

[سارا-افشار 36437]

می توانیم عامل را به صورت یک قطعه کد نرم افزاری به سیستم معرفی کنیم برای اینکار لازم است تا مجموعه وضعیتها , تابع دید, مجموعه اعمال و تابع تغییر وضعیت و همچنین وضعیت اولیه را به سیستم اعلان و معرفی کنیم

[سارا-افشار 36437]

شبه کد زیر نمونه ای از انجام این کار است :

function Run-Environment (state, Update-Fn, agents, termination,Performance-Fn)

returns scores

static: scores - vector of scores for each agent

repeat

for each agent

agent.Percept ß Get-Percept(agent, state)

end

for each agent

agent.Action ß agent.Program(agent.Percept)

end

state ß Update-Fn(actions, agents, state)

scores ß Performance-Fn(scores, agents, state)

until termination(state)

return scores

[سارا-افشار 36437]

انواع محیط ها : محیط ها براساس ویژگی های محیطی که دران فعالیت می کنند از دیدگاه های مختلف به شش رده تقسیم میشوند:

 

·قابل دسترسی/ غيرقابل دسترسی (کاملاقابل مشاهده /مشاهده جزئی) ;

يک محيط قابل دسترسی است اگر تمامی جنبه های محيط که به انتخاب عمل مربوط می شوند، توسط حسگرها قابل دريافت باشند.به عبارتی تمام عامل ها به کل حالت های محیط دسترسی داشته باشند.

 

·قطعی(معین)/ غير قطعی

در محيط قطعي، نتيجه هر عمل به شكل منحصر بفرد قابل تعيين است، يعني عدم اطمينان در مورد وضعيت نتيجه شده از عمل وجود ندارد

 

 

·مرحله ای(مقطعی) / متوالی

در يک محيط مرحله ای، تجربه عامل را می توان به مراحلی تقسيم نمود، به صورتی که در هريک از مراحل، حس و عمل عامل به صورت مستقل از مراحل ديگر می باشد. به بيان ديگر، انتخاب عمل در يک مرحله مستقل از ساير مراحل می باشدولیدر محیط های ترتیبی تصمیم جاری می تواند برروی تصمیمات بعدی تاثیر بگذارد.

 

·ايستا / پويا

اگر محيط، در زمانی که عامل در حال انتخاب عمل است، امکان تغيير داشته باشد، محيط را پويا گوييم. محيط شبه-پويا است اگر کارآيی عامل، حتی در زمانی که محيط ثابت باقی می ماند، تغيير کند.

 

·گسسته / پيوسته:

گسسته يا پيوسته بودن محيط، به نحوه بازنمايی وضعيت محيط، زمان، و ادراکات و اعمال عامل مربوط می شود.

اگر تعداد محدود و مجزايي از ادراك و اعمال وجود داشته باشد، دران صورت می گوئيم محيط گسسته است.

 

·يک / چند عامل

 

آيا محيط شامل عاملهای ديگری نيز می باشد که در حال به حداکثر رساندن معيار کارآيی خود باشند؟ آيا اين معيارهای کارآيی، به اعمال انجام شده توسط عامل مورد بررسی، بستگی دارد؟ البته اکثر محیطها جزو محیطهای چند عاملی هستند به ندرت می توان محیط تک عاملی پیدا کرد.

[سارا-افشار 36437]

انواع عامل ها

بسته به تعامل عاملها با محیط پیرامون خود, چهار نوع عامل را می توان دسته بندی کرد :

• عامل واکنشی ساده Simple Reflex Agents
  
• عامل واکنشی وابسته به محیط Reflex agents with state
  
• عامل مبتنی بر هدف Goal base Agents
  
• عامل مبتنی برفایده (ارزیاب) Utility based Agents
  

[سارا-افشار 36437]

همانطور که درشکل می بینید محيط از طريق حسگرها به عامل معرفي مي‌شود كه فرآيند تصميم‌گيری با استفاده از پردازش وضعيت داخلی و اطلاعات پس زمينه صورت مي‌گيرد.

[سارا-افشار 36437]

عامل واکنشی وابسته به محیط: اين نوع عامل‌ها با اخذ پيوسته دانش درباره چگونگي تغييرات محيط و اين كه رفتار آنها چه تأثيري بر روي محيط مي‌گذارد مي‌توانند عملكرد مناسبي روي محيط داشته باشند .شکل زیر

[سارا-افشار 36437]

عامل مبتنی بر هدف :در اين گونه عاملها آگاهي از وضعيت جاري محيط همواره براي تصميم‎گيري عمل نمي‎تواند كافي باشد.به عنوان مثال، يك راننده تاكسي در يك چهارراه ميتواند به سمت چپ و يا راست تغيير مسير دهد. تصميم صحيح وي بستگي به مقصدش خواهد داشت. برنامه نيز مي‌تواند اطلاعات هدف را با اطلاعات درباره اعمال ممكن تركيب كرده تا عمل مناسب را براي رسيدن به هدف انتخاب نمايد. عامل هدف‎گرا نسبت به رسيدن به مقاصد مختلف انعطاف‎پذيرتر است زيرا به سادگي با تعيين يك هدف تازه مي‎توان عامل هدف‎گرا را به رفتار تازه رساند.شکل زیر اجزای معماری عامل هدف گرا را نشان میدهد.

[سارا-افشار 36437]

عامل ارزیاب :همانطور که درشکل زیر می بینید اهداف به تنهايي براي توليد رفتار با كيفيت بالا كافي نيستند. به عبارت ديگر اهداف همواره يك معيار خام بين وضعيت رضايت يا عدم رضايت را فراهم مي‌سازند. درضمن این مدل دارای تابعی بنام تابع سودمندی است كه يك عمل را در وضعيت موجود با عمل ديگر در همان وضعيت بصورت كمي مقايسه مي‌كند كه آن عدد درجه رضايت را توصيف مي‌كند.

[سارا-افشار 36437]

معماری های عامل

معماری های عامل مکانیسم های بنیادی هستند که شامل قطعات و مولفه های خودمختاری هستند که رفتارهای قابل اجرا دردنیای واقعی , محیط های پویا و باز را پشتیبانی می کنند به عبارت دیگر معماری عامل یک نقشه از عناصر داخلی عامل و ساختمان داده های ان, اعمالی که بر روی ان ساختمان داده ها انجام میگیرد وجریان کنترلی بین این ساختمان داده ها است با این تعریف چهار نو ع معماری را برای عامل می توانیم ارایه بدهیم :

• عامل های منطقی/ نمادین
  
• عامل های واکنشی
  
• عامل های bdi
  
• عامل های ترکیبی و چند لایه
  

[سارا-افشار 36437]

تاریخچه : در سالهای 1956 تا 1985 تقریبا تمام عامل هایی که در هوش مصنوعی طراحی می شدند بر مبنای استدلال بودند و از استدلال منطقی در این گونه عامل ها برای تصمیم گیری استفاده شده است.

در سال 1985 با توجه به مشکلات استدلال نمادین عامل های واکنشی مطرح شدند.

از سال 1990 به بعد تکنیک های معماری ترکیبی ارائه شدند که سعی در ترکیب بهترین معماری های استدلالی و واکنشی را داشته اند.

[سارا-افشار 36437]

معماری عامل منطقی (نمادین) :ساده ترین روش برای ساخت عامل ها این است که آنها را نوع خاصی از سیستم های مبتنی بر دانش بدانیم.) هوش نمادین )

یک معماری منطقی معماری ای است که در آن عامل شامل مدلی نمادین از دنیای واقعی باشد که به طور صریح بیان می شودو

تصمیمات آن بر مبنای استدلال نمادین یا استنتاج منطقی صورت می گیرد.

مشکلات عمده عامل های منطقی: تعریف تابع نگاشت محیط به ادراک به شکل نمادین مشکل است. به عبارت دیگر تعریف خصوصیات یک محیط پویا و واقعی در قالب مجموعه ای از قوانین استنتاج دشوار است همچنین زمان لازم برای تصمیم گیری این عامل ها قابل کنترل نبوده و احتمال دارد تابع تصمیم گیری هرگز پایان نگیرد.

[سارا-افشار 36437]

معماری عامل های واکنشی :مسائل حل نشده فراوانی در رابطه با هوش مصنوعی نمادین وجود داشت. این مشکلات باعث شد که تعدادی از محققین در پی یافتن جانشینی برای آن باشند دراین باره سه دیدگاه مطرح شد: دیدگاه اول به رد بازنمایی نمادین و تصمیم گیری براساس ساختار آن پرداخته است دیدگاه دوم این ایده را دارد که رفتار هوشمند عامل ناشی از تعامل با محیط است و بطور مستقل قابل تعریف نیست و در دیدگاه سوم رفتارهای هوشمند متشکل از رفتارهای ساده تر دانسته شده است. این دیدگاه عامل را مبتنی بر رفتارنیز می داند. زیرا هر عامل بر اساس مفهوم رفتار به فعالیت می پردازد. بنابراین شخصی بنام Rodney Brooks معماری جزء به کل را مطرح کرد. در این معماری رفتارها بصورت لایه های مختلفی ارائه می شوند که سطوح بالاتر رفتارهای انتزاعی تری را بروز می دهند و لایه های پایین تر قادر به جلوگیری از عمل لایه های بالاتر هستند یعنی تقدم بیشتری نسبت به آنها دارند.هر رفتار برای گرفتن کنترل عامل با دیگران رقابت می کند.

مزایا:از مزایای این معماری می توان به سادگی، مقرون به صرفه بودن، کامل و محکم بودن اشاره کرد

 

معایب :همواره باید اطلاعات کافی از محیط برای هر عامل بصورت محلی فراهم باشد. چون تصمیم گیری براساس اطلاعات محلی صورت می گیرد استفاده از این معماری در حالت های غیرمحلی عمومیت ندارد.همچنین یادگیری در این معماری با چنان وسعتی همراه خواهد بود که عملا از کارایی آن می کاهد.