Диапазон реального взаимодействия агентов очень широк: в частности, на полярной шкале «конкуренция – кооперация» он может определяться парой чисел, характеризующих степень соперничества - сотрудничества, например, (1, 0) при полном антагонизме агентов и (0, 1) при полном сотрудничестве. Здесь средняя точка «серой» (по терминологии Д.А.Поспелова) шкалы (0.5, 0.5) есть точка наиболее противоречивого (двусмысленного) взаимодействия, а соответствующая точка разрыва на «черно-белой» шкале дает нам неопределенность (?, ?). Из этих соображений в результате получаем четырехзначную базовую логику взаимодействия . Удачный выбор исходного набора организационных критериев (базиса полярных шкал) и использование признака«централизация–децентрализация» позволяет социально структурировать МАС. Здесь исходными критериями могут быть, например, а) тип организации в зависимости от уровня согласования целей агентов (шкала унитарная - федеральная); б) тип управления (шкала иерархия - гетерархия); в) тип мировосприятия агентов (шкала эгоцентризм - полицентризм).

Понятие кооперации агентов играет центральную роль в МАС. Кооперация – это основная форма организации взаимодействия между агентами, характеризующаяся объединением их усилий для достижения совместной цели при одновременном разделении между ними функций, ролей и обязанностей. В общем случае это понятие можно определить формулой: кооперация = сотрудничество + координация действий + разрешение конфликтов (см. табл.2). Кооперацию можно рассматривать двояко: а) извне, с точки зрения внешнего для данной МАС наблюдателя; б) изнутри МАС как форму поведения агентов, решивших работать совместно. В первом случае, наблюдатель, начего не знающий о ментальных состояниях или намерениях агентов, стремится установить измеримые, квантифицируемые показатели кооперации. Здесь исходными критериями служат эффективность групповой деятельности агентов в МАС и наличие механизмов разрешения конфликтов.

Более детально, уровень кооперации агентов в МАС можно определить на основе следующих показателей: 1) высокая степень распределения ресурсов (в том числе знаний); 2) избегание (или малая длительность конфликтов; 3) координация действий, включая согласование направления действий агентов в пространстве и во времени; 4) высокая степень запараллеливания (совмещения) задач, решаемых различными агентами; 5) неизбыточность действий, довольно малое число дублирующих, повторяющих друг друга действий; 5) устойчивость, понимаемая как способность МАС пережить отказ или потерю агента.

В свою очередь, примерами типичных ограничений на кооперацию агентов служат: их удаленность друг от друга; повышенный уровень автономии агента по отношению к группе; малая интенсивность коммуникации агентов; сильная взаимозависимость решаемых задач (например, когда один агент не может начать свою задачу без другого).

Во втором случае, когда кооперация как совместная деятельность отождествляется с формой преднамеренного поведения, базовую формулу можно записать в виде: кооперация = общая цель + обязательства агентов. Примерами использования подобной формы могут служить уставы различных ассоциаций, члены которых принимают общую цель и берут на себя обязательства совместно участвовать в некоторой работе. Очевидно, что кооперация зависит не только от установки, намерения сотрудничать, но и от поведения, а главное, от результатов совместной деятельности.

В контексте кооперации остановимся подробнее на вопросах распределения задач между агентами и согласования их действий. Можно указать три типичных способа централизованного распределения задач: 1) командное управление или система «господин-раб» (master-slave), когда агент-менеджер самостоятельно распределяет все задачи между заранее определенными агентами-исполнителями и контролирует их выполнение; 2) распределение по принципу торгов (или «объявление конкурса»), когда агент-менеджер распространяет объявление об общем задании, а потенциальные агенты-исполнители предлагают свои услуги, т.е. исполнители заранее не определены, а отбираются в результате конкурса; однако и распределение отдельных задач, и контроль остаются прерогативой менеджера; 3) распределение путем соревнования, когда агенты-исполнители дают свои предложения уже на уровне отдельных задач, т.е. происходит подбор исполнителя под конкретную задачу, а роль менеджера сводится к контролю и координации их действий.

Под координацией обычно понимается управление зависимостями между действиями. Здесь возможны такие случаи как зависимость от общих ресурсов, зависимость из-за требования одновременности действий и пр.

Взаимодействия между агентами могут иметь различную степень сложности. К простейшим видам взаимодействия агентов относится их связь через сообщения от среды, как это делается в моделях коллективного поведения автоматов. Следующими по уровню сложности являются отношения взаимодействия между слабо персонофицированными агентами (например, на основе «доски объявлений»). Сложнее организовать коммуникацию между персонофицированными агентами. Здесь ведущую роль начинают играть отношения кооперации, координации и коалиции. В такие отношения вступают агенты, занятые решением общей задач или планирующие свою деятельность с учетом деятельности других агентов. И наконец, отношения неоднородности и конфликтности на множестве агентов. Переход от однородных агентов к взаимодействию неоднородных агентов позволяет решать задачи, который однородный коллектив в принципе решить не может, а конфликты в ряде случаев могут рассматриваться как положительное явление при организации коллективного поведения агентов, способствуя достижению общей цели.

Коммуникация между искусственными агентами зависит от выбранного протокола, который представляет собой множество правил, определяющих, как синтезировать значимые и правильные сообщения. Механизмы коммуникации делятся на непосредственные и опосредованные. Непосредственная коммуникация связана с обменом информацией путем передачи сообщений, например, в русле модели акторов. Системы, основанные на посылке сообщений, характеризуются непосредственной коммуникацией, поскольку различные агенты прямо общаются, образуя децентрализованную систему с локальным управлением взаимодействием.

Механизм посылки сообщений был вначале исследован в рамках модели акторов. Двумя важными преимуществами систем, основанных на акторах, являются модульная структура и локализация знаний (отсутствие глобальной базы знаний, доступной для всех акторов).

1. Архитектура взаимодействия системы агентов

Основное назначение этой компоненты архитектуры состоит в том, чтобы обеспечить скоординированное поведение агентов при решении общей и/или своих частных задач. Здесь можно выделить два основных варианта архитектур. В одном из них агенты не образуют иерархии и решают общую задачу полностью в распределенном варианте. В другом варианте координация распределенного функционирования агентов в той или иной мере поддерживается специально выделенным агентом, который при этом относится к мета-уровню по отношению к остальным агентам. Существуют и, по-видимому, будут возникать более сложные иерархически организованные схемы взаимодействия агентов, однако мы ограничимся кратким рассмотрением названных двух вариантов.

1. Одноуровневая архитектура взаимодействия агентов

Ярким примером одноуровневой (полностью децентрализованной) архитектуры является архитектура системы для планирования совещаний (встреч)[3]. Это приложение является представителем довольно широкого круга задач, которые имеют много общего в формальной постановке. Это те задачи, которые имеют дело с динамическим составлением расписаний выполнения некоторого вида деятельности в условиях ограниченных ресурсов. Представителями задач подобного рода являются, например, задачи составления расписания обслуживания судов в морском порту, задачи диспетчерского обслуживания движения самолетов в аэропорту, планирование работ в гибких автоматизированных производствах и ряд других.

Особенность задачи планирования встреч состоит в том, что расписание всегда составляется в контексте уже существующих назначений каждого из участников планируемой встречи. Использование же этой информации неким централизованным образом в форме базы данных исключается, поскольку, как правило, эта информация носит личный характер и участники предпочитают ее не раскрывать. Они предпочитают также не раскрывать информацию о своих личных предпочтениях по поводу той или иной встречи. Таким образом, информация, которую нужно использовать в процессе планирования встреч, носит существенно распределенный характер и лишь ограниченно доступна каждому из участников. Наличие какой-либо хотя бы ограниченной централизации здесь исключается. Вообще говоря, подобная ситуация имеет место во многих распределенных задачах.

В такой ситуации каждый участник предстоящей встречи представляется в процессе планирования своим агентом (“электронным секретарем”), который знает все о своем клиенте и совсем немного о других участниках встречи. Стратегия поиска решения в этом случае предполагает использование переговоров для поиска глобально согласованного решения. При этом, хотя агенты остаются равноправными участниками переговоров, каждому из них по специальному алгоритму назначается определенная роль, причем роли агентов могут динамически меняться. Поясним это кратко на примере.

1.Начальный вызов. Агент - инициатор встречи устанавливает контакт с агентами заданных участников потенциальной встречи для выяснения их интереса к ней, при этом он указывает параметры встречи: дату, время, длительность, тему. Каждый секретарь спрашивает своего пользователя о том, проявляет ли он интерес к встрече. Если пользователь отвечает положительно, то его секретарь отвечает инициатору встречи о заинтересованности и указывает при этом “фактор ограничений”, который рассчитывается как сумма весов уже запланированных встреч на тот период, который предлагает инициатор встречи. Веса формируются таким образом:

вес=1, если запланированная встреча может быть передвинута;

вес=2, если такая встреча передвинуты быть не может.

Если агент отказывается от встречи, то он просто удаляется из списка участников и далее не рассматривается в задаче планирования.

2.Схема переговоров. Самый простой случай - когда все согласившиеся встретиться агенты передали суммарный вес - фактор ограничений, равный 0. Это означает, что они принимают время, предложенное инициатором, и переговоры на этом завершаются.

В противном случае агент-организатор вычисляет роли участников в предстоящих переговорах.

Агент, который имеет наибольший фактор ограничений (он имеет меньше всех свободного времени для планируемой встречи и сокращает в наибольшей мере пространство поиска компромисса) получает статус МС (Most Constrained) и далее он берет на себя роль координатора переговоров. Фактически этому агенту назначается роль лидера в традиционной терминологии теории распределенных вычислений. Остальные агенты получают статусы МС2, МС3,... в порядке убывания их факторов ограниченности, последний из них - LC (Least Constrained).

Далее процесс переговоров выполняется в соответствии с некоторым алгоритмом (“протоколом”), при этом агенты ищут компромисс за счет сдвигов или отмен уже запланированных встреч с возможностью отказа от встречи, которая является темой переговоров. Роли агентов в зависимости от текущих результатов переговоров могут меняться, но алгоритм действий, отвечающий каждой из ролей, остается фиксированным. Переговоры продолжаются до того момента, когда будет найдено либо согласованное решение, либо встреча будет организована в ограниченном составе, либо она будет вообще отменена.

Описанный вариант взаимодействия агентов в одноуровневой архитектуре типичен в том смысле, что могут быть различные алгоритмы ведения переговоров, но основная суть, в частности, выражаемая назначением ролей агентов, в основном, сохраняется.

1. Иерархическая архитектура взаимодействия агентов

Рассмотрим простейший вариант иерархической организации взаимодействия агентов, который предполагает использование одного агента “мета-уровня”, осуществляющего координацию распределенного решения задач(и) агентами[3].

Агент, осуществляющий координацию, может быть привязан к конкретному серверу, и тогда он называется “местом встречи агентов”. Место встречи агентов (AMP - Agent Meeting Place) - это агент, играющий роль брокера между агентами, запрашивающими некоторые ресурсы, которыми обладают другие агенты, и теми агентами, которые эти ресурсы могут предоставить. Архитектура AMP есть архитектура обычного агента (см. далее), дополненная некоторыми вспомогательными компонентами, наличие которых обусловлено ролью этого агента как координатора взаимодействия других агентов. Эти вспомогательные компоненты должны, с одной стороны, содержать унифицированное описание множества доступных через AMP агентов и их возможностей (ресурсов, функций и пр.) и, с другой, организовать унифицированный доступ к ним. Это обеспечивается такими компонентами AMP .

1.Объекты базовых сервисов, в частности, это могут быть удаленный вызов объектов, упорядочение объектов, дублирование объектов и другие базовые возможности, которые обычно поддерживаются той или иной платформой открытой распределенной обработки, например, OMG/CORBA.

2. Связные порты, ответственные за прием и отправку агентов в AMP с помощью соответствующих протоколов.