基于黑板结构的多智能体系统实现方法的研究

论文摘要

目前对多智能体系统（Multi-Agent System, MAS）的研究是分布式人工智能领域中一个非常重要、研究活跃的内容之一。MAS是人工智能一次质的飞跃,其可以协调一组Agent的行为,以协同的完成一个复杂的任务或者问题。黑板结构中各知识源通过黑板进行通信,监控调度机制用来控制知识源对黑板的读写。黑板结构与MAS具有相似性,可以将二者进行结合。在基于黑板结构的MAS中各Agent通过黑板完成通信与协作。本文以黑板结构作为MAS协作通信的模型,研究应用黑板结构来实现MAS的方法,给出基于黑板结构的MAS实现框架,最后用一个监控MAS验证了该实现框架的可行性。本文主要研究工作包括：首先,本文在分析了MAS一般协作通信方法的基础上,给出黑板结构作为MAS协作通信一种方式的可行性分析。黑板结构作为一种协作模型可以较好的实现Agent之间的协调与交互。其次,本文给出了基于黑板结构的MAS实现框架,为了更好实现MAS的功能,将系统的黑板进行分区,利用基于黑板结构的合同网和引入调度状态的监控调度机制作为基于黑板结构的MAS协作方法。系统Agent之间的通信采用JADE平台实现,针对系统完全采用黑板进行通信可能产生通信量大和通信瓶颈的问题本文提出基于黑板通信熟人集的通信策略。框架也给出适合基于黑板结构MAS的Agent结构。最后,基于本文给出的实现框架应用一个具体的监控MAS进行说明,重点阐述了该MAS基于黑板结构的协作与通信以及系统中各Agent的实现。利用JADE平台和Java语言完成了整个系统的开发,实验运行结果说明基于黑板结构的MAS实现方法的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 Agent和多智能体系统
• 1.2.1 Agent概念和基本特征
• 1.2.2 Agent的结构
• 1.2.3 多智能体系统概念
• 1.3 基于黑板的多智能体系统研究现状及发展动态
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 多智能体系统的通信协作与黑板
• 2.1 多智能体系统的结构
• 2.2 多智能体系统的协作
• 2.2.1 多智能体系统的协作类型
• 2.2.2 多智能体的协作方法
• 2.3 多智能体系统的通信
• 2.3.1 多智能体的通信模式
• 2.3.2 各通信方式的比较
• 2.3.3 多智能体的通信语言
• 2.4 黑板结构
• 2.4.1 黑板结构的组成
• 2.4.2 黑板结构的特点
• 2.4.3 多智能体系统与黑板结构
• 2.5 多智能体系统的开发
• 2.5.1 多智能体系统开发语言
• 2.5.2 多智能体系统开发工具
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于黑板结构的MAS实现框架
• 3.1 系统框架中黑板结构的分区
• 3.1.1 初始数据区
• 3.1.2 任务处理区
• 3.1.3 通信信息区
• 3.2 系统基于黑板结构的协作
• 3.2.1 基于黑板结构的合同网任务分配
• 3.2.2 引入调度状态的系统监控调度机制
• 3.3 系统基于黑板结构的通信
• 3.3.1 基于JADE平台的Agent通信
• 3.3.2 改进的黑板结构MAS通信策略
• 3.4 系统框架中Agent的结构
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于黑板结构的监控MAS
• 4.1 TE过程简述
• 4.2 系统的开发环境
• 4.3 监控MAS的体系结构
• 4.4 系统基于黑板结构的任务分解与协作通信
• 4.4.1 系统任务的分解分配
• 4.4.2 系统基于黑板的协作通信
• 4.5 系统协作通信及各Agent的实现
• 4.5.1 多线程技术和Matlab Builder for Java的使用
• 4.5.2 系统的黑板初始数据区
• 4.5.3 系统的黑板通信信息区和监控调度机制
• 4.5.4 数据服务Agent的结构及实现
• 4.5.5 诊断算法Agent的结构及实现
• 4.5.6 参数趋势Agent的结构及实现
• 4.5.7 翻译解释Agent的结构及实现
• 4.5.8 人机交互Agent的结构及实现
• 4.6 系统运行及实验结果分析
• 4.6.1 系统运行界面
• 4.6.2 实验结果及分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文