Классификация агентов

Можно предложить немало различных оснований для построения классификаций агентов. Наиболее очевидными являются критерии классификации, связанные с полярными шкалами «естественное – искусственное» и «материальное – виртуальное». По первому критерию, выделяются:

  • натуральные агенты – животное, человек, стада животных, коллективы людей;
  • искусственные агенты – роботы, коллективы автоматов, сложные компьютерные программы.

Согласно второму критерию, все искусственные агенты подразделяются на:

  • материальных, физически существующих и работающих в реальном пространстве, например, интегральные роботы, наделенные различными средствами «очувствления», манипуляторами или педипуляторами;
  • виртуальных, существующих лишь в некоторой программной среде (виртуальном пространстве), которых нередко можно представить как роботов, занятых не физической, а информационной работой; такие «программные роботы» (software robots) называют сокращенно софтботами (softbots).

Еще одна пара взаимосвязанных критериев классификации опирается на дихотомии «сосредоточенное – распределенное» и «неподвижное – подвижное». Примером неподвижного агента служит промышленный манипуляционный робот, а примером мобильного – программный поисковый агент, мигрирующий по компьютерной сети в целях отыскания нужной информации. Подчас мобильные программные роботы трактуются как распределенные, чисто коммуникативные агенты, которые не имеют собственных средств восприятия и осуществления действий (поэтому они не манипулируют никакими объектами), а лишь используют располагаемые ресурсы для коммуникации с другими агентами и миграции по сети в поисках релевантных данных и процедур. Наоборот, точно локализованные агенты в некотором смысле противоположны коммуникативным: они не могут двигаться по сети и обычно не обладают способностью к представлению среды, а их общение с другими агентами происходит не напрямую, а косвенно, через механизмы восприятия и действия.

Важным основанием для классификации служит наличие (отсутствие) у агентов характеристик обучаемости или адаптивности. У обучаемых агентов поведение основано на предыдущем опыте.

Еще одним важнейшим основанием для классификации искусственных агентов служит принятие либо психологической, либо биологической метафоры при рассмотрении природы их действий (дихотомия «психологическое – биологическое»). В одном случае, речь идет о трактовке агентов как квазисубъектов, самостоятельно решающих встающие перед ними задачи, а в другом они уподобляются простейшим организмам, непосредственно реагирующим на изменения среды в интересах выживания и адаптации.

В целом данная типология агентов тесно связана с классической проблемой взаимодействия «субъект – объект». Уровень субъектности агента непосредственно зависит от того, наделен ли он символьными представлениями, требующимися для организации рассуждений, или в противоположность этому он работает только на уровне образов (субсимвольном), связанных с сенсомоторной регуляцией. Тогда классификацию агентов можно построить по следующей схеме:

Классификация агентов

По первому признаку, выделяются интеллектуальные (когнитивные, рассуждающие, коммуникативные, ресурсные) и реактивные агенты. Интеллектуальные агенты обладают хорошо развитой и пополняемой символьной моделью внешнего мира, что достигается благодаря наличию у них базы знаний, механизмов решения и анализа действий. Близкий термин «рассуждающий» зарезервирован для обозначения агента, который на основе символьной модели внешней среды способен проводить собственные рассуждения, например, используя метод сравнения по образцу, и на их основе принимать самостоятельные решения или выполнять действия, изменяющие среду.

Небольшое различие между этими типами интеллектуальных агентов связано с расстановкой акцентов на тех или иных интеллектуальных функциях: либо на получении знаний о среде, либо на рассуждениях о возможных действиях. У коммуникативных агентов внутренняя модель мира превращается главным образом в модель общения, состоящую из моделей участников, процесса и желаемого результата общения. Наконец, база знаний ресурсного агента содержит в основном знания о структуре и состоянии ресурсов, определяющих различные формы поведения.

У полноценного интеллектуального агента обязательно должны присутствовать как минимум четыре перечисленных функции: когнитивная, рассуждающая (а, в более общем контексте, регулятивная), коммуникативная и ресурсная.

В то же время реактивные агенты не имеют ни сколько-нибудь развитого представления внешней среды, ни механизма многошаговых рассуждений, ни достаточного количества собственных ресурсов. Отсюда вытекает еще одно существенное различие между интеллектуальными и реактивными агентами, связанное с возможностями прогнозирования изменений внешней среды и, как следствие, своего будущего. В силу вышеуказанных недостатков реактивные агенты обладают очень ограниченным диапазоном предвидения. Они практически не способны планировать свои действия, поскольку реактивность в чистом виде означает такую структуру обратной связи, которая не содержит механизмов прогноза. Тогда как интеллектуальные агенты, благодаря богатым внутренним представлениям внешней среды и возможностям рассуждений, могут запоминать и анализировать различные ситуации, предвидеть возможные реакции на свои действия, делать из этого выводы, полезные для дальнейших действий и, в результате, планировать свое поведение. Именно развитые когнитивные и делиберативные способности позволяют таким агентам строить виртуальные миры, работая в которых они формируют планы действий.

Интеллектуальные агенты, будучи значительно автономнее реактивных, имеют куда ярче выраженную индивидуальность и характеризуются целесообразным поведением в сообществе агентов, а также стремлением использовать ресурсы других агентов для достижения собственных целей. В то же время, реактивные агенты, как это видно из самого их названия, работают в основном на уровне стимульно-реактивных связей, обладая очень бедной индивидуальностью и сильной зависимостью от внешней среды (сообщества агентов). Результаты сравнительного анализа реактивных и когнитивных агентов представлены в таблице.

Характеристики Когнитивные агенты Реактивные агенты
Внутренняя модель внешнего мира Развитая Примитивная
Рассуждения Сложные и рефлексивные рассуждения Простые одношаговые рассуждения
Мотивация Развитая система мотивации, включающая убеждения, желания, намерения Простейшие побуждения, связанные с выживанием
Память Есть Нет
Реакция Медленная Быстрая
Адаптивность Малая Высокая
Модульная архитектура Есть Нет
Состав многоагентной системы Небольшое число автономных агентов Большое число зависимых друг от друга агентов

Далее, по типу поведения интеллектуальные агенты делятся на интенциональных и рефлекторных, а реактивные – на побуждаемых (импульсивных) и трофических. Большинство интеллектуальных (когнитивных) агентов можно отнести к числу интенциональных. Подобные агенты наделены собственными механизмами мотивации. Это означает, что в них так или иначе моделируются внутренние убеждения, желания, намерения и мотивы, порождающие цели, которые и определяют их действия.

В свою очередь, модульные или рефлекторные агенты не имеют внутренних источников мотивации и собственных целей, а их поведение характеризуется простейшими (одношаговыми) выводами или автоматизмами.

Таким образом, они представляют собой граничный случай понятия когнитивного агента и могут использоваться как «вспомогательные агенты». Данные агенты способны отвечать на вопросы и выполнять задания, которые ставят перед ними другие агенты, но решение этих задач не приводит к появлению у них собственных целей. Типичными примерами таких вырожденных агентов являются системы поиска в базах данных и простейшие логические регуляторы.

В свою очередь, реактивные агенты содержат как бы скомпилированные знания о требуемых действиях: им не надо строить подробное внутреннее представление внешней среды, поскольку вполне достаточными оказываются реакции на набор предъявляемых ситуаций, т.е. характер их реакций определяется только текущей информацией.

По сложности этих реакций и происхождению источников мотивации реактивные агенты подразделяются на импульсивных и трофических агентов. В случае трофических агентов поведение определяется простейшими трофическими связями (типа «кто кого ест»). Фактически оно сводится к ответу на стимулы, поступающие из внешней среды (собственных мотивов и целей нет), т. е. полностью определяется ее локальным состоянием. Типичной моделью подобных агентов являются клеточные автоматы, где основными параметрами выступают: радиус восприятия агента, количество условных единиц питания во внешней среде и энергетическая стоимость единицы. Здесь каждый трофический (по сути, ситуационный) агент обладает небольшим набором ситуационных правил, задающим его реакции на сигналы из среды. Примерами подобных правил служат выражения типа «если в радиусе восприятия есть единица питания, то направиться к ней» или «если в радиусе восприятия не обнаружена единица питания, то случайным образом выбрать один из свободных соседних квадратов и передвинуться в этот квадрат».

Между тем, реактивные агенты, называемые импульсивные, также могут иметь примитивный механизм мотивации, толкающий их на выполнение задачи, например, удовлетворение набора жизненных потребностей. Речь идет о поддержании энергетического баланса или, в более широком плане, об условиях выживания агента. Действие механизма самосохранения у агента характеризуется способностями определения и увеличения расстояния границ своего существования. Побуждению к какому-нибудь действию импульсивного агента основывается на таких факторах, как отклонение некоторой жизненно важной переменной (потребности) от нормы и веса (субъективная важность) этой потребности.

Итак, когнитивные агенты, благодаря их сложности, наличию знаний и способностей к рассуждениям о своем поведении и внешней среде, могут быть более автономными, чем реактивные. Они работают относительно независимо, демонстрируя достаточно гибкое поведение. Но все та же сложность автономных агентов, выливающаяся в способность противиться внешним воздействиям, вызывает определенные трудности при организации их эффективного взаимодействия. Поэтому в составе многоагентной системы, включающей только интеллектуальных агентов, как правило, присутствует не более 7 + 2 автономных единиц.

Напротив, довольно простая структура реактивных агентов, обусловливает их жесткую зависимость от среды. Следовательно, их возможности сравнительно невелики, когда они функционируют в одиночку и ограничены своими собственными ресурсами. Однако им легче образовать группу или организацию, способную гибко адаптироваться к изменениям среды под действием механизма естественного отбора. Поэтому реактивные агенты представляют интерес не на индивидуальном, а на коллективном уровне, причем их способности к адаптации и развитию возникают спонтанно в результате локальных взаимодействий. Таким образом, реактивные агенты, которые почти не имеют индивидуальности, растворяясь в общей массе, за счет своего большого числа и избыточности могут решать сложные задачи. В пределе, соответствующие многоагентные системы могут формироваться в результате спонтанных взаимодействий без точной спецификации отдельных агентов. Подобные «тучи» или «рои» (swarms), состоящие из значительного числа подвижных, реактивных агентов, можно сравнить с неким сверхорганизмом. Взаимная адаптация и кооперация клеток в таком организме позволяет создать общую цепь обратной связи, обеспечивающую гомеостазис всей системы.

Интеллектуальные агенты по характеру информационного взаимодействия между собой могут подразделяться на правдивых (стремящихся к передаче истинной информации) и лживых (ориентированных на дезинформацию других агентов).

С уровнем «свободы воли», характером намерений и отношением к партнерам связаны, в частности, представления о благонамеренных (benevolent) и злонамеренных, эгоистических (self-interested) и альтруистических агентах. В частности, полагается, что благонамеренные (доброжелательные) агенты всегда пытаются делать только то, что от них требуется, и избегают конфликтных ситуаций.

Наконец, еще один вариант классификации, где дополнительно к биологическому и психологическому уровням агентообразования вводится социальный и используются аналогии с триадой «растение – животное – человек». По мнению П. Браспеннинга, реактивных, интенциональных и социальных агентов можно уподобить компонентам этой триады. Агенты, подобные растениям, характеризуются реактивностью, выполнением стереотипных программ и посылкой сообщений другим агентам и в среду. Агенты, подобные животным, способны выбирать цели, строить планы действий и обеспечивать их выполнение. Они координируют свои действия, обмениваясь информацией об индивидуальных предпочтениях или задачах. Наконец, гуманоидные агенты, обладая внутренними моделями других агентов (и способностью к рефлексии), характеризуются социальным (ролевым) поведением. Сложность внутренних моделей зависит от уровня знаний и опыта гуманоидного агента.

Это интересно

Смотрите также