摘 要： 通過分析多Agent通信的基本過程，以JADE為例對Agent請求和接收消息的過程進(jìn)行了詳細(xì)的剖析，重點分析了通信策略和傳遞方式。在傳遞方式中，應(yīng)答方可以直接回復(fù)，也可以間接回復(fù)，簡要地分析了這些方式的優(yōu)缺點。
關(guān)鍵詞： Agent；Agent通信；Agent通信語言；傳遞方式
隨著上網(wǎng)人數(shù)的增加，Agent技術(shù)正變得越來越流行，對Agent終端的使用需求也越來越強(qiáng)烈[1]。電子商務(wù)和Web扮演著越來越重要的角色，對開發(fā)者設(shè)計出能夠豐富用戶體驗或使得后臺工作更便捷或更有效的Agent提出了重大挑戰(zhàn)[2]。Agent用于幫助用戶、雇員或者其他的Agent，這就涉及了Agent之間的協(xié)調(diào)、合作和通信的問題[3]。
隨著對功能更強(qiáng)大、效率更高和更通用的Agent的需求增加，開發(fā)者的壓力也隨之增加[4]。畢竟一個Agent能夠做的事情是有限的，如果讓一個Agent執(zhí)行太多的任務(wù)，那么開發(fā)的復(fù)雜度和維護(hù)的復(fù)雜度將增加。就像其他任何類型的應(yīng)用一樣，對軟件的需求越多，要實現(xiàn)所需功能而花費的工作量就越大[5]。Agent一般用來完成專門的任務(wù)，做一件或多件任務(wù)非常好，但通常不會被設(shè)計成實現(xiàn)所有任務(wù)。如果多個Agent必須執(zhí)行更多的任務(wù)，可以通過增加它們的復(fù)雜度（這也增加了開發(fā)工作量）或使它們聯(lián)合工作[6]來實現(xiàn)。為了使Agent之間的合作能夠成功，需要進(jìn)行有效的通信。
1 Agent的基本概念
在人工智能領(lǐng)域中，Agent通過傳感器感知環(huán)境，通過效應(yīng)器作用于環(huán)境，可以看成是一個機(jī)器人或其他實體。英國著名Agent理論研究者Jennings教授與 Wooldridge博士將其定義為[7-8]：Agent是一個具有自適應(yīng)性和智能性的軟件實體，能代表用戶或其他程序，以主動服務(wù)的方式完成一項工作。該定義中增加了通信要求。
Agent的性質(zhì)主要有自主性、代理性、機(jī)動性和智能性[9]。一個Agent主要由目標(biāo)模塊、感知器、效應(yīng)器、信息處理器和通信機(jī)制構(gòu)成[10]。目標(biāo)模塊描述了Agent通過一系列活動所期望的目標(biāo)；感知器用于獲取環(huán)境的狀態(tài)信息；信息處理器用于將從感知器中獲取的信息按照一定的協(xié)議進(jìn)行處理，以決定采取相應(yīng)的動作，并通過效應(yīng)器作用于環(huán)境上。
2 Agent之間通信過程分析
可以把一些相互合作或在一起工作的Agent視為一個小社區(qū)。對任一個社區(qū)，為了使其一直發(fā)揮功效，需要一個共同的語言和通信媒體。語言和通信媒體對Agent之間的合作非常重要，需要編寫專門的協(xié)議或語言，或者通過其他的協(xié)議(如HTTP)來發(fā)送請求?？紤]到與共創(chuàng)系統(tǒng)的互操作性，選擇已有的Agent通信機(jī)制，使用一個共同的通信形式實現(xiàn)一個Agent與另一個Agent的通信。
2.1 Agent通信語言（ACL）
實現(xiàn)Agent之間的通信和互操作一直是Agent開發(fā)人員追求的目標(biāo)。正如不同國家的人溝通時需要一個共同的語言（英語）一樣，Agent之間的通信也需要一個共同的語言——Agent通信語言ACL(Agent Communication Language)。
ACL由FIPA(Foundation for Intelligent Physical)建議，是一個被提議的Agent通信的標(biāo)準(zhǔn)語言。另一個被提議的標(biāo)準(zhǔn)語言是KQML(Knowledge Query and Manipulation Language)。這兩種標(biāo)準(zhǔn)都是基于Searle于1960年發(fā)展的講話行為理論，該理論在20世紀(jì)70年代由Winograd和Flores加強(qiáng)并定義了一組行為和它們的意義。行為的內(nèi)容沒有標(biāo)準(zhǔn)化，隨著系統(tǒng)的不同而不同。為了使Agent理解其他的Agent，它們不僅需要使用相同的語言，而且還需要一個共同的本體。一個本體是Agent知識庫的一部分，它描述了一個Agent能夠處理的事情以及它們相互之間怎樣聯(lián)系在一起。設(shè)計一個ACL語言需要分別設(shè)計交互協(xié)議、通信行為和內(nèi)容語言。
2.2 FIFP與JADE
FIFP(Foundation for Intelligent Physical)是一個已被IEEE接納為第十一個標(biāo)準(zhǔn)委員會的針對Agent和多Agent的標(biāo)準(zhǔn)組織，致力于促進(jìn)基于Agent的技術(shù)和與其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的互操作性。主要做一些標(biāo)準(zhǔn)化工作，例如Agent傳輸、Agent通信、Agent管理、抽象體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。在這些類別中，Agent通信是多Agent系統(tǒng)模型的主要核心。
目前有許多可用的Agent框架、協(xié)議、語言。一般來說，選擇合適的語言、框架、協(xié)議應(yīng)參照如下幾點：(1)支持消息傳遞/查詢和數(shù)據(jù)交換；(2)可獲得相應(yīng)目標(biāo)平臺的實現(xiàn)；(3)易用性；(4)支持文本和二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換。
JADE(Java Agent Development Framework)是一個采用JAVA語言實現(xiàn)的軟件框架。JADE顯然符合上述幾點要求，因此，選用JADE框架作為樣例框架來說明Agent之間的通信過程。
2.3 JADE中Agent之間的通信
JADE運行時發(fā)送由其他Agent發(fā)過來的消息。但是Agent何時從隊列中獲取消息進(jìn)行處理則由Agent的設(shè)計者來決定，過程如圖1所示。
JADE消息格式如下所示：
(1)消息的發(fā)送者。
(2)接收者列表。
(3)表明發(fā)送方想通過發(fā)送消息實現(xiàn)什么目標(biāo)的通信。假設(shè)通信行為是REQUEST，表示發(fā)送者想讓接收者執(zhí)行一個動作；若是INFORM，表示發(fā)送者想讓接收者知道某個事實；若是PROPOSE或者CFP（Call for Proposals），表示發(fā)送方想進(jìn)入?yún)f(xié)商。
(4)內(nèi)容包含了通過消息進(jìn)行實際交換的信息(例如，在一個REQUEST消息中要求執(zhí)行的動作，或者在一個INFORM消息中發(fā)送者想透露一個事實等)。
(5)內(nèi)容語言表明了表述內(nèi)容時所用的語法。發(fā)送者和接收者都必須能夠編碼和解析符合語法規(guī)則的表達(dá)式。
(6)本體表明了在內(nèi)容中所使用的符號詞匯表。發(fā)送者和接收者都必須對這些符號賦予相同的意義以使通信有效地進(jìn)行。
(7)一些附加的域用于控制幾個并行的會話和指定接收一個諸如conversation-id、reply-with、in-reply-to和reply-by這樣的應(yīng)答的超時時間。在JADE中，一條消息被實現(xiàn)為jade.lang.acl.ACLMessage類的一個對象。并提供了get和set方法用于訪問由ACL格式指定的所有域。所有定義在FIPA說明書中的行為都被映射為ACLMessage類中的常數(shù)。
2.3.1 發(fā)送消息
在JADE中，發(fā)送一條消息到另一個Agent很簡單。首先只需將一個ACLMessage對象相應(yīng)的域填滿，調(diào)用Agent類的send（）方法。例如，下面的代碼段創(chuàng)建一條消息通知一個呢稱為Peter的Agent，告訴它“今天出太陽了”：
ACLMessage msg=new ACLMessage(ACLMessage.INFORM);
msg.addReceiver(new AID("Peter", AID.ISLOCALNAME));
msg.setLanguage("中文");
msg.setOntology("天氣預(yù)報");
msg.setContent("今天出太陽了");
send (msg);
2.3.2 接收消息
正如前面所提到的，JADE運行過程中，消息到達(dá)時將自動地被發(fā)送到一個接收者的私有消息隊列中。Agent可通過receive（）方法從消息隊列中獲取消息。
ACLMessage msg=receive（）;
if(msg !=null)
{
Process the message
}
3 多Agent系統(tǒng)的通信策略分析
多Agent系統(tǒng)中，Agent間的通信方式主要分為兩類——黑板方式與信息傳遞方式。黑板方式即把信息放在廣泛可存取的“黑板”上，主要實現(xiàn)廣播通信。但是這種方式的實時性不高，難以滿足緊急情況的要求。消息傳遞方式是比較常見的一種方式。在該通信方式中，請求方事先需要知道應(yīng)答方的地址，發(fā)送方的消息中也應(yīng)包括自己的地址信息，以便應(yīng)答方能正確返回。Client_Agent與Server_Agent之間的通信過程如圖2所示。
對于應(yīng)答方Server_Agent來說，它可以采用直接回復(fù)或間接回復(fù)。
(1)直接回復(fù)方式：客戶端Agent(Client_Agent)發(fā)送一詢問信息到服務(wù)器端Agent(Server_Agent)并等待回答，服務(wù)器端Agent(Server_Agent)直接回復(fù)給客戶端Agent(Client_Agent)。最小通信時間為：服務(wù)器端Agent(Server_
Agent)的延遲與線路上的延遲之和。公式如下：
TDirect=tLine+tServer(1)
(2)間接回復(fù)方式：客戶端Agent（Client_Agent）發(fā)送一查詢信息到服務(wù)器端Agent（Server_Agent）并等待回答，服務(wù)器端Agent（Server_Agent）將回答放到第三方地址處，然后客戶端Agent（Client_Agent）再去該地址取走回答。最小通信時間為：服務(wù)器端Agent（Server_Agent）的延遲、線路上的延遲、客戶端Agent（Client_Agent）本身的延遲之和。公式如下：
TIndirect=tLine+tServer+tClient(2)
比較兩種方式，在直接回復(fù)方式中，客戶端Agent（Client_Agent）至少在TDirect時間范圍內(nèi)要始終保持某種內(nèi)部狀態(tài)，這將占用其一部分內(nèi)部資源，但實時性較高。而間接回復(fù)方式中，客戶端Agent（Client_Agent）只需周期性地查看第三方地址，只有在真正接收時，才恢復(fù)原來的內(nèi)部狀態(tài)。
本文主要討論了多Agent的通信方面的一些關(guān)注點。實際上，在Agent交互中，還存在協(xié)商、協(xié)調(diào)等方面的內(nèi)容，這些都要利用Agent通信機(jī)制。所以定義一個好的通信機(jī)制至關(guān)重要，從現(xiàn)有的Agent通信機(jī)制中選擇合適的機(jī)制同樣重要。FIPA是致力于實現(xiàn)多Agent之間互操作的重要規(guī)范，它設(shè)計了一套ACL語言標(biāo)準(zhǔn)，對今后實現(xiàn)多Agent系統(tǒng)是一個很好的參考標(biāo)準(zhǔn)。
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