多Agent宏观经济决策支持系统的开发.pdf

第3 0 卷第1 期 中国矿业大学学报v 0 1 ．3 0 N 。．1 2 0 0 1 年1 月 J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g ＆T e c h n o l o g y J a n ．2 0 0 1 文章编号i 0 0 0 ，i 9 6 4 2 0 0 1 0 1 0 0 5 60 3 多A g e n t 宏观经济决策支持系统的开发 胡代乎1 ，王浣尘，吴瑞明z 1 ．上海交通大学系统工程研究所．上海2 0 0 0 5 2F 2 ．中国矿业大学管理学院，江苏徐州2 2 1 0 0 8 摘要提出了一种基于目标实现的A g e n t 结构，它是通过V C 6 ．0 ，多线程技术以及专家系统 工具C L I P S 相结舍的方法而实现的有机体，在此基础上，又提出了利用多个软件A g e n t 来开发 宏观经济决策支持系统的基本方法．宏观经济决策支持系统是由多个实现不同目标的A g e n t 所 组成的多A g e n t 系统，它表现了复杂系统理论、决策理论、信息收集、知识发现技术、宏观经济预 测和仿真技术的有机结合．利用多个A g e n t 的通讯与合作，可以更好地帮助用户进行决策． 关键词软件A g e n t ；多A g e n t 系统；决策支持系统 中图分类号N9 4 5 ．2 5文献标识码A 宏观经济系统是一个开放复杂的巨系统，在有 关复杂巨系统的理论指导下“御，本文提出了利用 多A g e n t 技术开发宏观经济决策支持系统的基本 思想和方法．在系统中，通过A g e n t 可以将处理复 杂系统的理论方法、决策理论、信息收集与知识发 现技术、宏观经济预测与仿真等紧密地结合起来． 形成一个基于多A g e n t 的人机合作系统，帮助用户 进行宏观经济分析与决策． 1 关于A g e n t 与多A g e n t 系统 A g e n t ，国内学者将其译为智能体，最初形成 于分布式人工智能领域，虽然还没有统一确切的定 义，但大多数研究者认为，A g e n t 是一种具有知识、 目标和能力，并能单独或在人的少许指导下进行推 理决策的能动实体．通常人们研究的都是多A g e n t 系统意义下的A g e n t ，A g e n t 将推理和知识表示结 合起来，在创建智能系统、模拟智能行为中起到了 很重要的作用．单个A g e n t 主要用于模拟人的智能 行为，而多A g e n t 系统则是以模拟人类社会系统为 最终目标，它通过多个A g e n t 之间的通讯与合作形 成了一个多A g e n t 系统，因此，研究A g e n t 的真正 意义在于它们能构成多A g e n t 系统． 目前，人们非常重视A g e n t 的理论、结构及语 言方面的研究．在应用方面，利用A g e n t 方法研究 决策支持系统还处于起步阶段．T u n gB u i 等人o o 为研究基于A g e n t 的决策支持系统而提出了一种 生命周期法，并建立起了一个A g e n t 决策支持系统 的框架．根据对A g e n t 的智能、移动、交互等属性方 面的分析，本文研究并提出了利用软件A g e n t 进行 宏观经济决策支持系统的设计与实现方法． 2 系统设计 2 ．1 系统结构 多A g e n t 宏观经济决策支持系统由多种不同 类型的软件A g e n t 组成．系统包括1 负责系统管 理的管理A g e n t ；2 担负人机交互任务的交互A g e n t ；3 由可能度一满意度“3 等多目标决策方法以 及相应的决策知识所构成的决策A g e n t ；4 进行 决策方案评估的评估A g e n t ；5 利用已有的决策 方案生成新的决策方案的组合A g e n t ‘6 负责信 息收集、整理数据挖掘与知识发现的信息A g e n t ． 所有的A g e n t 均分布在网络计算机上．利用网络进 行通讯 如图1 所示 ． 从理论上讲，每个A g e n t 都可以分布在与I n t e r n e t 相连的任何计算机上，但一般采取的分布结 构是将除了专家交互A g e n t 以外的其它A g e n t 都 集中于宏观经济管理部门专用的I n t r a n e t 上，而专 家交互A g e n t 则通过I n t e r n e t 同其它A g e n t 进行 联系．这样一方面便于系统管理．另一方面也是出 于安全性和保密性考虑． 收鬟日期2 0 0 0 0 1 1 7 基盒项目t 国家自然科学基金资助项日 7 9 9 9 0 5 8 0 作者筒介胡代平 1 9 6 7 一 ，男，重庆市人，上海变通大学博士后，工学博士，从事系统工程理论与应用研芄 万方数据 第1 期 胡代平等多A g e n t 宏观经济决策支持系统的开发 图1 系统决策过程示意图 F i g ．1 T h ep r o g r a mo ft h em a e r oe c o n o m y d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m 2 ．2 系统决策过程 多A g e n t 决策支持系统进行决策的过程是一 个人 决策用户、专家 机合作的过程 见图1 ，其 内容主要包括1 决策用户通过交互A g e n t 将决 策问题输入给系统，并尽可能提供关于该决策问题 的一些定性、定量信息及决策用户的认识和看法； 2 交互A g e n t 通过与决策A g e n t 或专家交互A g e n t 通讯．使它们得知当前的决策问题；3 决策 A g e n t 和专家交互A g e n t 根据决策问题、自身能力 以及信息获取的难易程度等方面确定是否接受决 策任务；4 决策A g e n t 接受决策任务后从信息A g e n t 那里获取所需的信息，然后进行决策．决策的 结果发送给评估A g e n t ；5 组合A g e n t 从评估A g e n t 那里取出一些决策方案后，通过一定的组合方 法得出新的决策方案，并将方案送给评估A g e n t f 6 评估A g e n t 依据一定的原则进行评估．然后将 决策方案发送给宏观经济经济仿真系统进行仿真， 并将仿真结果送至交互A g e n t } 7 决策用户根据 系统提供的决策方案及其评估和仿真结果，结合自 己的经验选取最终决策方案．如果没有用户满意的 决策方案，则在增大信息量后进行新一轮的决策， 直到得出用户满意的方案． 此外，专家除了直接接受决策任务，利用自己 的方法和经验进行决策外，授权的专家还可以直接 或利用交互A g e n t 同决策A g e n t ，评估A g e n t ，组合 A g e n t 进行交互来指导它们的运行． 3 系统的实现 3 ．1 基于目标实现的A g e n t 的组成 目标可以看作是A g e n t 的一种追求，事件处理 是A g e n t 实现目标的一种手段．为此，我们提出了 一种基于目标实现的方法来设计A g e n t 并籍此实 现宏观经济决策支持系统．基于目标实现的A g e n t 具有目标、知识、标识、精神状态等基本属性，它由 通讯、事务处理、推理决策、学习及人机交互等功能 模块所组成 如图2 所示 ，其组成结构如下 1 标识是一个A g e n t 区别于多A g e n t 系统 中其它A g e n t 的一种属性特征，一般包括A g e n t 的 名称、地址等； 2 目标A g e n t 不断运行所追求的具体目 标，由目标确定A g e n t 的责任和义务； 3 知识包括事实和规则，存储于A g e n t 的 知识库中； 4 精神状态包括A g e n t 的信念、承诺和处 理事务的能力； 5 通讯模块负责A g e n t 的通讯、消息接受 和发送，可以传递任务、运行结果和实现知识共享； 6 推理决策模块根据A g e n t 的目标、知识、 精神状态和能力以及最新信息进行推理和决策。作 用于消息处理、事务处理以及精神状态更新等，作 出的决策必须有利于目标的实现； 7 事务处理模块进行事务的处理，由事务 处理方法构成，它是A g e n t 实现目标的主体； 8 学习模块从A g e n t 的运行过程中总结经 验，为知识库增加新的知识，提高适应环境变化的 能力，A g e n t 一般通过信念转化、案例学习和集中 学习3 种方法获取知识； 9 人机界面拥有友好的图形用户接口 G U I ，人们利用它可以维护A g e n t 的属性和指导 A g e n t 的行为． 图2 基于目标实现的A g e n t 的结构图 F i g ．2 T h es t r u c t u r eo fg o a l a c h i e v i n ga g e n t 3 ．2 利用c 和多线程的A g e n t 实现方法 S h o h a m [ 53 最先提出了面向A g e n t 的程序设计 概念 A g e n tO r i e n t e dP r o g r a m m i n g ，简称A O P 并 开发了相应的语言．但是，A O P 语言远不如面向对 象程序设计语言 如C ，J a v a 那样成熟和通 用．一般在实现A g e n t 时仍常常采用成熟的程序设 计语言和技术．为此，本文提出了利用支持面向对 万方数据 中国矿业大学学报 第3 0 卷 象和多线程程序设计语言v c 6 ．0 与专家系统 工具C L I P S 相结合的方法，设计并开发在w i n d o w sN T 环境下运行的A g e n t ． 因为W i n d o w sN T 操作系统支持多线程程序 的运行，V c 6 ．0 中的M F C 类库可以实现多线 程程序的设计，所以在设计过程中，实际上是将A g e n t 作为W i n d o w sN T 环境下运行的一个应用程 序来开发的．在多线程的应用程序中，采用了并行 运行的方式，即一个进程中的所有线程是并行的， 同时，由于在进程的虚拟地址中使用全局变量和系 统资源，可以使线程之间的通讯比进程通讯更容 易，所以利用多线程来实现所有功能模块的并行运 行．在多A g e m 决策支持系统中。既包含自动刨建 和启动用户界面的主线程 这是c w i n T h r e a d 的派 生类C W i n A p p 的对象 ，也包含完成通讯、推理决 策、事务处理和学习功能的工作者线程，这些线程 在运行中还可以创建更多的线程． A g e n t 的人机界面就是应用程序的用户界面， 它有多个操作窗口，用于接受用户的操作和显示必 要的信息．通讯线程会创建2 个线程，一个用来与 其它A g e n t 建立直接通讯，一个用于邮箱信件的收 发工作，这两种通讯方式都采用K Q M L 格式的语 言来传递通讯内容；推理决策线程通过调用C L I P S 的动态连接库 D L L 所提供的函数进行推理，进而 作出A g e n t 内部的决策；事务处理线程由事务处理 方法或模型构成，需要的时候再行创建；学习线程 由学习方法构成，在A g e n t 进行学习时由主线程创 建．这些线程之间的通讯是利用P o s t T h r e a d M e s s a g e 函数进行的．用户既可以通过A g e n t 的用户界面直接对这些线程进行控制，也可以 通过交互A g e n t 以通讯的方式间接控制A g e n t 的 运行，进而指导A g e n t 的行为 4 结束语 多A g e n t 的宏观经济决策支持系统是在处理 复杂性问题的理论与方法指导下提出的，由成熟的 理论和方法封装而成，在计算机系统的辅助下，它 通过A g e n t 将决策用户和相关的专家联系起来，从 而实现了多学科理论方法、专家的知识经验和计算 机之间的相互结合，参与的专家不但可以利用自己 的方法作出决策，还可以指导系统中其它A g e n t 的 运行． 该系统既支持组织决策，也支持个体或群体决 策．系统中的A g e n t 分布于网络计算机上，以增强 系统的可靠性和鲁棒性．提高系统的运行效率．系 统的知识存储于各个A g e n t 当中．以便于知识的利 用与获取．该系统具有良好的可扩展性，呈现出一 种开放式的结构．可以非常容易地加入由新的理论 和方法构筑的A g e n t ，也可以非常容易地加人新申 请的专家． 参考文献 [ 1 ] 钱学森，于景元．戴汝为．一个科学的新领域一开 放的复杂巨系统及其方法论[ J ] ．自然杂志，1 9 9 0 ，1 3 i 31 0 ． [ 2 ] 王洗尘．系统方法论一旋进原刘l - J ] ．系统工程． 19 9 4 ，1 2 5 91 2 ． [ 3 ] T u n gB tJ i n t a eL ．A na g e n t ～b a s e df r a m e w o r kf o r b u i l d i n gd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s [ J ] ．D e c i s i o nS u p p o r lS y s t e m ，1 9 9 9 ．2 5 2 2 2 5 2 3 7 ． [ 4 ] 王浣尘．采用可能度和满意度的多目标决策方法 [ j ] ．系统工程理论与实践．1 9 8 2 ，2 1 1 4 2 2 ． E 5 2S h o h a mY ．A g e n t o r i e n t e dp r o g r a m m i n g I - J ] ．A r t i f i - c i a lI n t e l l 谊e n e e ，1 9 9 3 ，6 0 1 5 1 9 2 ． M e t h o df o rD e v e l o p i n gA g e n t B a s e dM a c r o - E c o n o m y D e c i s i o nS u p p o r tS y s t e m H UD a i p i n 9 1 。W A N GH u a n c h e n l ，W UR u i m i n 9 2 1 ．I n s t i t u t eo fS y s t e m sE n g i n e e r i n g ，S h a n g h a iJ i a o t o n gU n i v e r s i t y tS h a n g h a i2 0 0 0 5 2 C h i n a ； 2 ．C o l l e g eo fM a n a g e m e n t C U M T X u z h o u ，J i a n g s u2 2 1 0 0 8 ，C h i n a A b s t r a e t ．As t y l eo fg o a b a c h i e v i n ga g e n tw a sg i v e ni nt h i sp a p e r ．T h ea g e n ti sas y s t e mc o m b i n i n gv c 6 ．0l a n g u a g e ，m u l t i t h r e a dt e c h n i q u ea n dd y n a m i cl i n kh b r a r y D L L o fC L I P S ．B a s e do nt h ea g e n t ，a m e t h o df o rd e v e l o p i n gsm a c r o - e c o n o m yd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mu s i n ga u t o n o m o u sa n dc o o p e r a t i v es o f t w a r e a g e n t sw a sa l s op r e s e n t e di nt h ep a p e r ．T h em a c r o e c o n o m yd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mc o n s i s t so f t h ea g e n t s w i t hd i f f e t e n tg o a l s ．c h a r a c t e r i z e db yac o m b i n a t i o no fc o m p l e xs y s t e mt h e o r y ，d e c i s i o nt h e o r y ，i n f o r m a t i o n g a t h e r i n g ，k n o w l e d g ed i s c o v e r yi nd a t a b a s e s ，m a c r o e c o n o m yf o r e c a s t i n g ，a n ds i m u l a t i o n ．T h ec o l l a b o r a t i o n o ft h o s ea g e n t sc a nb eu s e dt oh e l pu s e r sm a k eb e t t e rm a c r o e c o n o m yd e c i s i o n ． K e yw o r d s s o f t w a r eA g e n t } m u k i A g e n ts y s t e m Id e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m 万方数据