Поскольку данная архитектура должна быть релевантной медицинским приложениям, агент должен обладать обоими типами поведения - как поведением на основе знаний (например, для выбора планов, декомпозиции задач, размещения задач), так и поведением на основе быстрой реакции на события (например, для формирования ответов в реальном времени на поступающие новые данные, изменение имеющихся данных, на изменение текущих соглашений с другими агентами).

В этой архитектуре интеллектуальное поведение поддерживается совместной работой таких компонент, как блок решающих правил для вычисления плана, блок правил для управления задачами, их декомпозицией и размещением, а также блок правил для поддержки соглашений с другими агентами при кооперативном решении задач. Реактивное поведение реализуется с помощью управляющего уровня, который реагирует на изменение состояния рабочей памяти (например, при поступлении новых результатов решения задачи, целей или сообщений, а также при изменении имеющихся данных, целей, межагентских соглашений или состояний задач). Ключевым моментом данной архитектуры является трехуровневая организация знаний, при этом выделяются следующие уровни:

Рис.4. Многоуровневая для распределенных приложений

1. Уровень специфических предметных знаний, в котором содержатся медицинские знания о болезнях, знания о планах управления лечением болезней (“протоколы”), база данных о пациентах (истории болезней) и база данных о доступных ресурсах. Однако предметные знания не содержат какой-либо информации о том, как их следует использовать, здесь представлены только свойства предметной области.

2. Уровень знаний о процедурах вывода; он содержит декларативные правила вывода, которые должны применяться к предметным знаниям о конкретном пациенте, чтобы вывести новые данные. Этот уровень - основной в архитектуре. В свою очередь он подразделяется на компоненты принятия решений в условиях неопределенности, управления задачами и управления кооперацией агентов. Например, модуль управления задачами содержит декларативную схему вывода для управления переходами состояний задачи. Особенности системы вывода решений состоят в том, что она не использует понятия ментального состояния агента (убеждения, желания, намерения) и не использует какой-либо логический язык для вывода, для этого она использует стратегии аргументации в условиях неопределенности. Это означает, что эта архитектура не является BDI-архитектурой.

3. Менеджер задач ответственен за декомпозицию задач на подзадачи и их распределение по соответствующим агентам, а также за управления переходами состояний задач. Управление кооперацией агентов использует механизм, основанный на взаимных обязательствах агентов (“любой агент согласен предпринимать схему действий, которая имеет целью исполнить задачу за подходящее время”), и соглашениях о том, при каких условиях агент вправе отказаться от своих обязательств и как он должен себя вести по отношению к другим агентам, когда такие обстоятельства возникнут.

4. Уровень управляющих знаний, который применяет знания о процессе вывода к предметным знаниям, чтобы генерировать схему вывода, если в рабочую память добавляются новые знания.

Авторы убеждены, что такое функциональное разделение знаний на предметные знания, знания о процедурах вывода и управляющие знания существенно упрощает их представление, повторное использование и эксплуатацию, поскольку эти компоненты могут создаваться и поддерживаться независимо. Кроме того, эта архитектура позволяет просто встраивать программы извлечения знаний, каждая из компонент которых может получаться и модифицироваться независимо друг от друга.

Другие три компоненты рассматриваемой архитектуры - это рабочая память, менеджер коммуникаций и человеко-машинный интерфейс.

Рабочая память служит для запоминания текущих данных, генерируемых уровнем управления, пользователя и менеджера коммуникаций. Типы информации, которая хранится в рабочей памяти, таковы: цели, которые должны быть достигнуты; состояния задач, которые находятся в текущем состоянии процесса выполнения соглашений с другими агентами. Фактически, в привычной нам терминологии, рабочая память есть ни что иное, как доска объявлений.

Менеджер коммуникаций содержит в себе сообщения, которые должны быть посланы другим агентам, представленные на языке коммуникаций с примитивами типа примитивов языка KQML: обратиться с просьбой, принять, отвергнуть, изменить, предложить, проинформировать, запросить данные, отказаться и подтвердить.

Человеко-машинный интерфейс определяет схему взаимодействия между системой и пользователем, поскольку данная многоагентная система не является автономной, что связано с личной ответственностью пользователя за здоровье пациента.

Эту архитектура основана на знаниях, имеет горизонтальную схему взаимодействия уровней. Главная ее особенность в том, что она достаточно сильно ориентирована на приложение.

4.3 IDS-архитектура

Архитектура имеет трехуровневую структуру и является гибридной[4]. Полагается, что IDS - система размещается в некотором мире (среде) и состоит из двух базовых частей - “Мыслящей части” (“Я”, “Ego”) и “Машины” (“Подвижной части объекта”, “тела”, “vehicle”). Автор интерпретирует понятие “Мыслящая часть” как интеллектуальную, основанную на знаниях часть автономного агента, его “мозг”, в то время как “машина” - это тело агента, т.е. его бессознательная часть, которая в порядке реакции на восприятие и приказы на исполнение что-то делает. IDS воспринимает внешнюю среду. Используя процесс восприятия, она редуцирует и существенно обобщает воспринимаемую информацию, и посылает выход в “Мыслящую часть”. В свою очередь, “Мыслящая часть” посылает команды на свою подвижную часть, которая их отрабатывает без какого-либо дополнительного управления или изменения, вызывая соответствующие изменения во внешнем мире (см. Рис.5).

Эта идея реализуется в виде трехуровневой архитектуры, представленной на рис.5. Разделение по уровням производится в соответствии с характером тех вычислений, которые на них выполняются. Первый уровень - это уровень процессов, на котором периодически выполняются с заданной частотой некоторые вычисления, а также осуществляется управление процессами восприятия и исполнения. Второй уровень, называемый уровнем ответной реакции, вычисляет ответную реакцию на асинхронные события, которые либо воспринимаются уровнем процессов, либо им генерируются. Уровень анализа выполняет символические рассуждения, такие, как предсказание, планирование и перепланирование, а также является тем местом, где располагается компонента обучения агента. Данная архитектура является типичным представителем многоуровневой архитектуры, которая относительно близка к архитектуре “Touring Machine” и отличается от нее вариантом распределения задач по уровням. Достоинства архитектуры, по мнению автора, следует рассматривать в трех аспектах:

Рис.5. IDS-архитектура

-в ней имеет место явное разделение задач, которые требуют различных концептуальных и вычислительных рамок;

-она позволяет при проектировании использовать различные инструментальные средства (языки, алгоритмы) для упрощения разработки;

-она позволяет поддерживать процесс проектирования простыми программными инструментальными средствами, обеспечивая простоту процесса прототипирования, которыми автор располагает.

5. Организации и организационное моделирование МАС

Организация наряду с взаимодействием – одно из ключевых понятий в теории и проектировании МАС. Организация часто выступает как механизм разрешения или запрещения взаимодействий между агентами[2]. В МАС задачи распределены между агентами, каждый из которых рассматривается как член группы или организации. Распределение задач предполагает назначение ролей каждому из членов группы, определение меры его ответственности и требований к опыту.

Сам термин «организация» многозначен: он выражает одновременно действие по организации чего-либо и результат этого действия. Иными словами, ОРГАНИЗАЦИЯ может рассматриваться двояко – как: 1) способ структурирования МАС; 2) действие по организации. Известный французский философ и поэт П.Валери предложил толкование организации как неразрывного триединства некой организованной структуры, продукта этой организации и организующей системы.

Из многозначности понятия «организация» вытекает тот факт, что МАС, как правило, носит динамический характер; это предполагает более или менее оперативную перестройку множества агентов и множества связей между этими агентами.

Важность рассмотрения понятия организации в русле агентно-ориентированного связана с возможностью изучения с единых позиций агента и МАС. Так агенты могут рассматриваться как индивидуальные организационные единицы, а МАС – как коллективные. Различие между этими двумя видами единиц состоит в наличии у первых своего рода мембраны: индивидуальная единица отграничивает свое внутреннее пространство от внешнего таким образом, что взаимодействия со средой (обмены) могут происходить в более узких границах. У коллективных единиц механизм типа мембраны отсутствует.

В свою очередь, и МАС, и виртуальные организации могут также рассматриваться как системы, основанные на индивидуальных и коллективных агентах соответственно.

Итак, когда говорят об организации, то предполагают, что существует множество единиц, образующих некоторую целостность. Иными словами, организация предполагает наличие отношений между неоднородными единицами, обеспечивающих их совместимость. Организация одновременно воздействует на среду и на саму себя. С одной стороны, она сама определяет свои цели и организует свои внешние связи (обмены). С другой стороны, организация устанавливает свои нормы и поддерживает свое равновесие, т.е. отношение со своими частями .

Соответственно, организация МАС определяется ее структурой, включающий связи коммуникации и управления между агентами, а также действиями по формированию этой структуры. В то же время, она выражает схему деятельности и взаимодействия агентов, задавая проблемную область, характер задач, полномочий и обязательств агентов, способы координации и синхронизации действий, а также определяет продолжительность жизни МАС, включая условия ее сохранения и устойчивости, несмотря на случайные возмущения. Таким образом, организация составляет и основу, и способ существования взаимоотношений между агентами.

Соответственно, организационные структуры могут формироваться двояким образом: либо проектироваться разработчиками, либо возникать спонтанно. В первом случае их называют предварительно заданными. Это означает, что абстрактные отношения, неважно – статические или динамические, – определены заранее. Во втором случае, когда организационные структуры определяются апостериори, соответствующие организации называют эмергентными («возникающими спонтанно»). Подобные организации обычно состоят из реактивных агентов и характеризуются отсутствием заранее спроектированной структуры, которая возникает именно в процессах взаимодействия между агентами. В этом случае положение и роли агентов не определены заранее, а формируются как продукты поведения этих агентов. Точнее говоря, распределение функций и задач происходит в процессе самоорганизации, позволяющем организации своевременно эволюционировать и легче адаптироваться к изменениям среды или потребностей группы агентов.

Таким образом, организации с фиксированной структурой в основном характерны для когнитивных агентов, а организации с возникающей структурой (эмергентного типа) обычно объединяют реактивных агентов.

5.1 Виртуальные организации

Задача разработки искусственных организаций и сообществ, состоящих из виртуальных агентов, является естественным развитием проблематики МАС. В виртуальных организациях (ВО) размываются границы между социальными и техническими системами. В общем случае, ВО можно рассматривать как сложную социотехническую систему, образованную из удаленных друг от друга групп людей (виртуальных коллективов), объединяемых на основе симбиоза ведущих сетевых и интеллектуальных технологий, например, сети Интернет и средств управления знаниями[10]. В частном случае, ВО может фигурировать как искусственная организация, состоящая исключительно из искусственных агентов. При этом одни и те же агенты могут одновременно входить в состав нескольких ВО.

Виртуальная организация может рассматриваться как своего рода метаорганизация, объединяющая цели, ресурсы, традиции и опыт ряда организаций-партнеров, а также управляющая их развитием[10]. В рамках агентно-ориентированного подхода виртуальную (искусственную) организацию можно трактовать как сообщество (группу) МАС, которое сформировано электронным путем и функционирует в виртуальном пространстве. Это – сетевая (или, даже, межсетевая), компьютерно интегрированная организация, состоящая из неоднородных, свободно взаимодействующих коллективных агентов (т.е. агентов, которые сами представляют собой многоагентные системы), находящихся в различных местах .

Центральная идея сети МАС заключается в организации различных взаимосвязей между интеллектуальными коллективными агентами, которые, вообще говоря, не являются постоянными и регулярными, а образуются, развиваются и трансформируются в зависимости от целей отдельных МАС.

Основные характеристики ВО как открытой, развивающейся сети неоднородных коллективных агентов таковы.

1. Наличие у агентов общих (совместимых) целей, интересов и ценностей, определяющих необходимые условия формирования ВО и правила принадлежности к ней.

1. Наличие у агентов потребности в дополнительных ресурсах для достижения целей, что приводит к установлению партнерских отношений между ними, в рамках которых осуществляется совместное использование географически распределенных средств и опыта (знаний), а также их быстрое приумножение.

2. Интенсивное использование средств телекоммуникации ввиду пространственной удаленности агентов, эффективное проведение совместной, компьютерно опосредованной, работы партнеров, включающей процессы кооперации и координации, на расстоянии.

3. Семиотическая природа коммуникации агентов, ведущая роль эволюционного семиозиса (включая семантические и прагматические аспекты циркуляции знаний) в ВО.

4. Формирование автономных виртуальных рабочих групп с гибким распределением и перераспределением функций и ролей агентов, взаимодействующих на расстоянии.

5. «Плоская структура», предполагаюшая максимизацию числа горизонтальных связей между агентами в рабочих группах.

6. Максимально широкое распределение полномочий управления, наличие многих центров принятия решений (сотовая сеть).

7. Временный характер, возможность быстрого образования, переструктурирования и расформирования, что обеспечивает реактивность и адаптивность к изменениям среды.

Сравнительный анализ особенностей классической (тейлоровской) и виртуальной организаций дан в табл.3.

В разработке технологии и инфраструктуры ВО первостепенную роль играют стандарты в области вычислительных сетей (сетевых коммуникаций), взаимодействия программных средств, инженерии знаний, моделирования разрабатываемых объектов и пр. Типичная инфраструктура ВО объединяет следующие компоненты.

1. Cеть Интернет

2. Средства быстрого построения распределенных приложений в неоднородных средах. Здесь наиболее популярной является CORBA-технология, основанная на архитектуре управления объектами OMA (Object Management Architecture). Данная архитектура следующие основные компоненты: а) собственно общую архитектуру брокера запросов объектов CORBA (Common Object Request Broker Architecture); б) объектные сервисы (Object Services); в) универсальные средства (Common Facilities); г) объекты приложений

(Application Objects).

1. Программные средства поддержки групповой деятельности (groupware), в частности, обеспечения процессов cотрудничества (collaboration software) и координации (coordination software)

2. Системы управления знаниями