Взаимодействие агентов – это первое, что выступает, когда говорят о создании многоагентной системе. Взаимодействие означает установление двусторонних и многосторонних динамических отношений между агентами. При этом оно является одновременно источником и продуктом некоторой организации. Иными словами, взаимодействие представляет собой не только следствие каких-либо действий, выполняемых агентами в
многоагентной системе в одно и то же время, но и необходимое условие формирования виртуальных коллективов и искусственных сообществ. Один из лозунгов синергетического искусственного интеллекта гласит: «нет знаний без взаимодействиями».
Взаимодействие – это не просто связь, взаимообусловленность между сосуществующими агентами, но и предпосылка для взаимных превращений: модификаций как самих агентов, так и отношений между ними.
Когда-то Платон утверждал, что необходимыми условиями взаимодействия являются соразмерность и согласованность вступающих в него объектов. Аристотель подчеркивал, что взаимодействовать могут тела, находящиеся в определенном (возбужденном) состоянии и вблизи друг от друга. Еще одним атрибутом взаимодействия нередко выступает ритмичность, выражающее соотношение между аспектами его устойчивости и изменчивости.
Главными характеристиками любого взаимодействия являются направленность, избирательность, интенсивность и динамичность. Все это в полной мере относится и к взаимодействиям агентов.
Во-первых, взаимодействия между агентами имеют определенную направленность – положительную или отрицательную, т. е. носят характер содействия или противодействия, притяжения или отталкивания, кооперации или конкуренции, сотрудничества или конфликта, координации или субординации, и т.п. Так содействие агентов друг другу означает их взаимопомощь, когда действия одних агентов помогают действиям других. Происходит согласование индивидуальных действий в интересах усиления конечного эффекта (достижения синергии). Содействие перерастает в кооперацию при наличии общей цели, взаимной адаптации и широком использовании возможностей друг друга. Наоборот, в случае противодействия агенты мешают друг другу, препятствуют достижению индивидуальных целей каждого.
Помимо этих базовых полярных видов взаимодействия возможны промежуточные ситуации. Наиболее очевидной представляется ситуация взаимного уклонения от взаимодействия, например, ввиду антипатии агентов. Кроме того, содействие может быть не только двунаправленным, но и однонаправленным (вырожденный случай). При этом один агент способствует достижению целей другого, а второй уклоняется от взаимодействия. Примером может служить ситуация обучения, когда один агент (учитель) стремится обучить другого, а второй отказывается обучаться и лишь имитирует понимание. Нередко встречается и «зеркальная» ситуация однонаправленного противодействия, когда один агент препятствует действиям другого, а тот, в свою очередь, уклоняется от встречи с первым. Наконец, при контрастном взаимодействии получаем противоречие: один агент старается содействовать другому, а тот активно ему противодействует.
В контексте анализа взаимодействия агентов и их групп представляет интерес концепция групповой динамики К. Левина, опирающаяся на его теорию поля. Подобно тому, как индивидуальный агент и его окружение формируют психологическое поле, группа агентов и ее окружение образуют социальное поле. Групповое поведение в любой момент времени является функцией общего состояния социального поля. Оно определяется конкурирующими подгруппами в группе, отдельными агентами, ограничениями и каналами общения. В групповой динамике введено понятие валентности, близкое к направленности. Здесь валентность характеризует взаимное притяжение или отталкивание агентов: положительная валентность отражает стремление агентов в определенный район «силового поля», отрицательная – движение в обратную сторону.
В одной из книг Горского анализируются такие виды взаимодействия как кооперация и конкуренция. Выделяются две разновидности кооперативных отношений: союзничество (аддитивный эффект объединения агентов) и партнерство (мультипликативный эффект объединения агентов). Важным показателем степени кооперации служит количество включенных в нее агентов. Конкуренция характеризуется отрицательным эффектом объединения агентов, а конфликт чреват приближением к гомеостатическим границам агентов.
Во-вторых, взаимодействия между агентами избирательны. При формировании многоагентной системы взаимодействуют лишь такие агенты, которые некоторым образом соответствуют друг другу и поставленной задаче. При этом агенты могут быть связаны в одном отношении и независимы в другом. Одни агенты могут взаимодействовать друг с другом с большей легкостью, а другие – с меньшей. Например, взаимодействие облегчается в случае пространственного сближения агентов, их гомогенизации, предварительного знакомства друг с другом и т.п.
В-третьих, взаимосвязи и взаимозависимости между агентами обычно не сводятся к дихотомическому случаю («связь присутствует» или «связь отсутствует»), а характеризуются некоторой силой или интенсивностью.
В-четвертых, взаимодействия между агентами динамичны. В зависимости от ситуации может изменяться их интенсивность и направленность, происходить эскалация (дезэскалация) сотрудничества или конфликта. Например, при необходимости совместного использования ресурсов ради решения сложной задачи степень взаимозависимости агентов возрастает, а сближение целей и достижение компромисса в процессе переговоров может привести к смене знака отношений между агентами – переходу от противодействия к содействию.
Социальные нормы выступают как важнейшие ориентиры взаимодействия агентов. Особым видом социальной нормы в многоагентной системе является соглашение между агентами. Преимущество такого соглашения состоит в его устойчивости. Нет смысла заключать соглашение, если предварительно известно, что кто-нибудь из агентов уклонится от его выполнения.
Отметим, что когда агенты эгоистичны, заключенные между ними соглашения взаимовыгодны. Соглашение выгодно для всех агентов, если оно максимизирует функции полезности агентов на множестве допустимых соглашений. Однако, взаимовыгодность представляет собой необходимое, но не достаточное условие для устойчивости соглашений в
мультиагентной системе. Поэтому традиционные модели распределенного искусственного интеллекта, состоящие из эгоистичных агентов, следует дополнить более гибкими моделями, включающими альтруистичных агентов. Агенты-альтруисты, ориентированные на учет совместных интересов, способствуют достижению большей автономности и устойчивости многоагентной системы по сравнению с эгоистичными агентами.
Общая проблема анализа взаимодействий между агентами включает следующие задачи:
- идентификация ситуации взаимодействия агентов;
- выделение основных ролей агентов в многоагентной системе и распределение их между агентами;
- определение числа взаимодействующих агентов;
- определение типов взаимодействующих агентов;
- построение формальной модели взаимодействия;
- определение набора возможных стратегий агентов;
- определение множества коммуникативных действий.
В целом, многообразные ситуации взаимодействия агентов необходимо анализировать на различных уровнях. Сложная ситуация реального взаимодействия, в которой всегда переплетены кооперативные и конфликтные аспекты, распадается на более простые ситуации. В частности, следует отличать макроситуацию, когда учитываются взаимодействия всех агентов многоагентной системы, от микроситуаций, в которых подлежат рассмотрению лишь отдельные, локальные взаимодействия. При таком подходе можно ранжировать по значимости различные виды взаимодействий и точно определить их место в многоагентной системе. Например, развитие сотрудничества агентов в мультиагентной системе может стимулироваться отношениями локального соперничества.
08.05.2012