Мультиагентні технології

Мультиагентні технології 21.07.2014 08:19

Тема 1. Програмні агенти: визначення, типологія та класифікація

 

         Суть поняття “агенти”. Таксономія натуральних видів агентів. Автономні агенти: біологічні агенти, агенти-роботи та обчислювальні агенти. Різновиди обчислювальних агентів: програмні агенти  та агенти штучного життя.

         Визначення поняття “програмні агенти”. Співвідношення понять “агент” та “обєкт”. Аспекти програмних агентів. Основні характеристики програмних агентів: здатність до реагування, автономність, розважливість, раціональність, комунікативність, адаптивність та ін. Типологія програмних агентів. Основні ознаки типології: здатність до співпраці (кооперація), здатність до навчання та автономність роботи. Класифікація програмних агентів: партнерські агенти, інтерфейсні агенти, рухливі (мобільні) агенти, інформаційні/INTERNET- агенти, реагуючі  (реактивні) агенти, гібридні агенти та інтелектуальні (“думаючі”) агенти.

         Основні сфери використання програмних агентів в економіці та бізнесі.

 

Тема 2. Мультиагентні  технології та системи

 

         Суть мультиагентних систем  (МАС). Основні поняття, що повязані з МАС. Архітектура агентів. Архітектура системи агентів. Інфраструктура агентів: онтології, протоколи зв”язку, протоколи взаємодії. Основні задачі окремих агентів в МАС: пошук агентів для співробітництва та взаємодія агентів. Різновиди програмних агентів в складі МАС: агенти – помічники (facilitators), агенти – посередники (mediators), агенти – брокери (brokers), агенти – мейчмейкери (або “жовті сторінки”), агенти – блекборди (blackboards), агенти – локальні зонні координатори, агенти – сервери доменного співробітництва та ін.

         Елементи реалізації мультиагентних систем: зв”язок, взаємодія, когерентність та координація. Види зв”язку в МАС: прямий зв”язок, федеративна система, трансляційний зв”язок, зв”язок на основі блекбоард – систем.

         Питання взаємодії агентів в МАС: теорія мовної дії та взаємодії, компоненти мовної взаємодії – перформативності, основні види перформативностей (“відстоювати”, “стверджувати”, “запитувати”, “замовляти”, “наказувати” та ін).

         Когерентність та координація в МАС. Різниця між поняттями “когерентність” та “координація”. Причини необхідності координації взаємопов”язаних  індивідуальних цілей агентів, потреба в подоланні глобальних обмежень, синергетичний ефект.

         Переваги мультиагентних систем: відказостійкість, модульне програмне забезпечення та масштабована архітектура, можливість самоконфігурування, гнучкість та ін.

 

Тема 3. Моделювання діалогових взаємодій агентів в МАС

 

         Мотивація взаємодії програмних агентів. Термінологія взаємодії програмних агентів. Мовні дії програмних агентів та їх різновиди.

         Основні положення теорії мовних (комунікативних) взаємодій між агентами. Формалізми (формальні процедури) для представлення міжагентних взаємодій (діалогів): зразки діалогу, (протоколи), моделі діалогів, ролі учасників діалогу, стан та імплементація діалогу, графічне представлення діалогу та ін.

         Основні підходи до моделювання діалогових взаємодій в мультиагентних системах: метод детерміністичних кінцевих автоматів (ДКА), метод удосконалених графів Дулі (Dooley), метод розширених UML-діаграм, метод розфарбованих мереж Петрі (РМП).         Моделювання діалогових взаємодій агентів на основі РМП. Основні елементи моделювання : протокол, діалог (розмова), політика діалогу. Багатошарова архітектура діалогу між агентами при використанні РМП. Переваги від використання РМП для моделювання діалогових взаємодій.

        Порівняльний аналіз підходів щодо моделювання діалогових взаємодій агентів в МАС.

 

Тема 4. Мови спілкування агентів в МАС

 

         Мотивація щодо організації переговорів між агентами. Формальне визначення переговорів. Концептуальне дерево переговорів та його основні елементи: мова, семантика, протоколи, об”єктна архітектура, премітиви, ініціатори, реактори, запити, задачі, план, контекст, граматика, послідовність дій, модельна логіка та ін. Методи ведення переговорів: теорія ігор, матриця рішень, оптимізація проблем, неконфліктне планування, мінімізація ризику, кооперація. Елементи циклу переговорів: процедури, процеси, поведінка учасників. Основні складові переговорів: мова, рішення та процес.

         Мови спілкування агентів: мова онтологій (онтолігва), мова запиту та маніпулювання знаннями  (M3M3- KQML), мова зв”язків агентів Фонду інтелектуальних фізичних агентів (ФІФА- FIPA), мова формату обміну знаннями між агентами (ФОЗ-КIF).Порівняльний аналіз мов спілкування агентів в МАС.

 

Тема 5. Методи проектування (інжинірингу)  мультиагентних систем

         Термінологія агентно-орієнтованого інжинірингу (проектування): агентно – орієнтоване обчислення, агентно - орієнтоване конструювання, агентно – орієнтоване програмування.

         Агентно–орієнтована методологія аналізу і проектування Gaia. Структура агентів.  Агентна спільнота та організаційна структура. Міжагентні взаємозв”язки. Визначення ролей агентів в системі. Модель взаємодій між ролями. Перенесення ролей на типи агентів та створення зразків агентів.

         Методологія інжинірингу мультиагентних систем (MaSE). Визначення цілей. Установлення ролей. Створення класів агентів. Конструювання діалогів між агентами. Об”єднання класів агентів. Проектування систем.

         Методологія моделювання систем агентів з допомогою розширених формалізмів UML. Протоколи взаємодії агентів: комунікаційний протокол, протоколи взаємодій (послідовність, співпраця, діаграми взаємодій та станів), протокол внутрішньої роботи агентів (діаграми дій та станів).

         Порівняльний аналіз методологій проектування МАС.

 

Тема 6. Інструментальні засоби для побудови мультиагентних систем

 

         Інтегрований інструментальний набір для побудови інтелектуальних агентів та мультиагентних систем AgentBuilder та його функціональні засоби: набір графічних інтерфейсів для проектування, засоби управління онтологіями, засоби управління агентами, засоби    управління протоколами. Мова, що використовувалась в наборі для моделювання  діалогів між агентами (KQML).

         Інстументальний засіб побудови мультиагентних систем ADE (Середовище для створення МАС) та його функціональність: об”єктно – орієнтоване графічне серидовище, графічна мова AdeGrafcet для визначення поведінки агентів, засоби симуляції та імплементації.

         Інструментальний засіб для побудови розподілених мультиагентних систем ZEUS та його функціональності: трьохшарова модель системи агентів (шар визначення організаційних ролей шар побудови діалогві та координаційний шар), графічний інтерфейс, бібліотека міжагентних взаємодій (соціальна взаємодія, мультиагентна координація, планування взаємодій).

         Інструментальний набір побудови структури розподіленого агентного середовища (DECAF)  та його функціональності: інтерфейс користувача для опису поведінки агентів, дизайнер мультиагентних систем , діалоги та мови спілкування агентів.

         Інструментальна система побудови мультиагентних виробництв для віртуальних підприємств (MASSYVE) та їх функціональність: засоби конфігурування, модифікації та створення мультиагентних систем, інтерфейс користувача та дизайнер процесів.

         Інші інструментальні засоби (JADE, KaoS, Bond та ін).

         Порівняльний аналіз існуючих інструментальних засобів для побудови мультиагентних систем.

 

Тема 7. Використання мультиагентних технологій і систем в економіці і бізнесі

 

         Використання мультиагентних технологій в електронній комерції. Основні елементи МАС в електронній комерції: агент споживача, агент постачальника, ринок, ринкова сесія, ринкова онтологія, агент–менеджер пропозицій, агент-ресурсний менеджер та ін. Основні етапи торгівельного циклу (ідентифікація потреб, торговий брокерінг, продуктовий брокерінг  та ін.) та їх реалізація за допомогою МАС. Сценарії та алгоритм взаємодії агентів МАС в електронній комерції. Приклади МАС, що використовуються в електронній комерції (MAGNET, Tet-a-Tet, Kasbah та ін).

         Мультиагентна система для підтримки прийняття рішень при торгівлі цінними паперами (MASST). Організаційна структура та архітектура. Обмін інформацією та знаннями в системі.  Взаємодія агентів в процесі пошуку інформації щодо цінних паперів. Взаємодія агентів в процесі моніторингу сегментів ринку цінних паперів та управління ризиками. Взаємодія агентів в процесі прийняття рішень щодо купівліта продажу акцій.

         Мультиагентна система для управління фінансовими портфелями RETSINA. Інфраструктура системи. Операційне середовище. Інфраструктура комунікацій. Інфраструктура мови спілкування агентів. Взаємодія агентів.

         Мультиагентна система для управління бізнес-процесами ADEPT. Архітектура системи. Міжагентні комунікації. Міжагентні переговори. Імплементація агентів для    ADEPT- середовища.

         Мультиагентні системи як основа віртуальних підприємств. Архітектура МАС в складі віртуальних підприємств. Ролі та функції агентів в складі віртуальних підприємств. Приклади віртуальних підприємств на основі МАС (AARIA, JIVE, JAFMAS та ін). Використання МАС в голоністичних виробничих системах.

 

Тема 8. Агентно-орієнтоване моделювання соціально-економічних процесів та систем

 

       Моделювання як спосіб вирішення проблем в реальному світі. Імітаційне моделювання та його основні парадигми.

     Агентно-орієнтоване моделювання (АОМ). Суть АОМ. Побудова агентних моделей. Засоби розробки систем АОМ. Інструментальний засіб для агентно-орієнтованого моделювання Repast.

     Приклади агентно-орієнтованого моделювання соціально-економічних процесів та систем. Використання агентно-орієнтованого моделювання в страховій діяльності. Агентно-орієнтоване моделювання діяльності на фондовому ринку. Агентно-орієнтоване моделювання ланцюгів постачань на підприємствах. Використання агенно-орієнтованого моделювання в банківській діяльності.

 

4. ПЛАНИ ПРАКТИЧНИХ/ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТЬ

     З метою закріплення теоретичних матеріалів  курсу “Мультиагентні  технології” передбачається виконання наступних лабораторних робіт:

      1) Лабораторна робота №1 “Знайомство, використання та порівняльний аналіз інформаційно-пошукових агентів”

      Мета роботи: знайомство з інформаційно-пошуковими агентами та проведення їх порівняльного аналізу.

     Компетенції: уміння збирати або здобувати інформацію; уміння здійснювати пошук інформації в неелектронних та електронних базах даних і сховищах даних; уміння працювати в мережі Інтернет з його основними сервіcами; уміти інтерпретувати отримані результати; уміння збирати або здобувати інформацію.

 

      2) Лабораторна робота №2 “Знайомство, використання та порівняльний аналіз функціонально-орієнтованних (торгових) та  універсальних (багатофункціональних) агентів”;

     Мета роботи: знайомство з функціонально-орієнтованими агентами   та проведення їх порівняльного аналізу.

     Компетенції: уміння збирати або здобувати інформацію; уміння здійснювати пошук інформації в неелектронних та електронних базах даних і сховищах даних; уміння працювати в мережі Інтернет з його основними сервіcами; уміти інтерпретувати отримані результати; уміння збирати або здобувати інформацію.

 

      3) Лабораторна робота №3 “Розробка власного інформаційно-пошукового агента”;

      Мета роботи: знайомство з інструментальними засобами для побудови пошукових агентів та їх практичне використання. 

     Компетенції: мати уявлення про сутність інформації, інформаційних процесів, засоби опрацювання інформації; уміння здійснювати пошук інформації неелектронних та електронних базах даних і сховищах даних; володіння базовими поняттями теорії алгоритмів; володіння навичками конструювання алгоритмів розв’язання прикладних задач; уміти планувати діяльність щодо пошуку, збирання, зберігання, опрацювання інформації;

 

     4) Лабораторна робота №4 “Розробка мультиагентної системи за допомогою інструментального засобу MadKit ”;

     Мета роботи: знайомство з інструментальними засобами для побудови мультиагентних систем та їх практичне використання.

     Компетенції: мати уявлення про сутність інформації, інформаційних процесів,

засоби опрацювання інформації;  уміння використовувати визначення, тлумачення, логічний аналіз аргументів і доведень;  описувати інформаційні об’єкти у відповідності до заданої системи; володіння базовими поняттями теорії алгоритмів; володіння навичками конструювання алгоритмів розв’язання прикладних задач; уміти будувати інформаційні моделі економічних об’єктів і використовувати їх; володіння навичками роботи з готовими імітаційними економічними моделями.

 

     5) Лабораторна робота №5 “Розробка мультиагентної системи за допомогою інструментального засобу INGENIAS”;

     Мета роботи: знайомство з інструментальними засобами для побудови мультиагентних систем та їх практичне використання.

     Компетенції: мати уявлення про сутність інформації, інформаційних процесів,

засоби опрацювання інформації;  уміння використовувати визначення, тлумачення, логічний аналіз аргументів і доведень;  описувати інформаційні об’єкти у відповідності до заданої системи; володіння базовими поняттями теорії алгоритмів; володіння навичками конструювання алгоритмів розв’язання прикладних задач; уміти будувати інформаційні моделі економічних об’єктів і використовувати їх; володіння навичками роботи з готовими імітаційними економічними моделями.

 

     6) Лабораторна робота №6 “Агентно-орієнтоване моделювання економічних процесів та систем”.

     Мета роботи: знайомство з інструментальними засобами для агентно-орієнтованого моделювання економічних процесів і систем   та їх практичне використання.

     Компетенції: володіння базовими поняттями теорії алгоритмів; володіння навичками конструювання алгоритмів розв’язання прикладних задач; уміти будувати інформаційні моделі економічних об’єктів і використовувати їх; володіння навичками роботи з готовими імітаційними економічними моделями; уміти інтерпретувати отримані результати.

     Детальний порядок виконання кожної  із лабораторних робіт визначається окремими методичними вказівками. За результатами виконання кожної із лабораторних робіт слід підготувати індивідуальний звіт встановленого зразка  та захистити його.