論計算機應(yīng)用透視智能代理和協(xié)作學習

　　一. 有關(guān)Agent的基本概念

　　1. Agent的定義

　　在計算機和人工智能領(lǐng)域中，Agent可以看成是一個實體。它通過傳感器感知環(huán)境，通過效應(yīng)器功能于環(huán)境。Agent為了達到一定的目標，有著自成規(guī)律地執(zhí)行任務(wù)的工作模式。

　　聞名Agent理論探究者、英國的Wooldridge博士和Jennings教授認為摘要：Agent是一個具有自主性、社會能力、反應(yīng)性和能動性等性質(zhì)的基干硬件或(更經(jīng)常的)基于軟件的計算機系統(tǒng)，該定義答應(yīng)在更寬范圍的環(huán)境中設(shè)計Agent，而且其中增加了通信要求。

　　2. Agent的性質(zhì)

　　(1)代理性(Agent)

　　a它是"代表用戶"工作的;

　　b它可以把其他資源包裝起來,引導(dǎo)并代替用戶對這些資源進行訪問,成為便于通達這些資源的樞紐和中介。

　　(2)智能性(Intelligence)

　　在這方面,智能Agent可以做很多有高技術(shù)含量的工作。例如,理解用戶用自然語言表達的對信息資源和計算資源的需求;幫助用戶在一定程度上克服信息內(nèi)容的語言障礙;捕捉用戶的偏好和喜好;推測用戶的意圖并為其代勞;等等。

　　(3)自主性(Autonomy)

　　一個智能Agent應(yīng)該是一個獨立自主的計算實體。它應(yīng)能在無法事先建模的、動態(tài)變化的信息環(huán)境中,獨立規(guī)劃復(fù)雜的操作步驟,解決實際新問題,在用戶不參和的情況下,獨立發(fā)現(xiàn)和索取符合用戶需求的可利用資源和服務(wù)。最近J.McCarthy等人正在探索如何構(gòu)造能對自身狀態(tài)有所感知的智能Agent。

　　(4)機動性(Mobility)

　　在網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境下,一個Agent可以看成是代表用戶駐網(wǎng)絡(luò)的常設(shè)機構(gòu),它可以在網(wǎng)絡(luò)上靈活機動地訪問各種資源和服務(wù),還可以就完成特定任務(wù)同其他智能Agent進行協(xié)商和合作,甚至把自己"遷移"到網(wǎng)絡(luò)中的其他主機上去執(zhí)行任務(wù)。這樣的"精靈"在網(wǎng)絡(luò)上游弋 ,是對網(wǎng)絡(luò)平安性、個人隱私性和管理方面的巨大挑戰(zhàn)。

　　3. Agent的基本結(jié)構(gòu)

　　(1)。目標模塊

　　(2)。感知器

　　(3)。信息處理器

　　(4)。效應(yīng)器

　　(5)。通訊機制

　　4、Agent功能的實現(xiàn)

　　要求摘要：跨平臺一致語法，最小資源代價，支持移動語義

　　面向Agent的編程技術(shù)(AOP，Agent Oriented Programming)

　　Java

　　Telescript

　　5.智能Agent的應(yīng)用意義

　　智能Agent在許多方面有著重要的應(yīng)用意義。

　　信息服務(wù) 信息服務(wù)是最廣大的用戶群接觸網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的首要渠道。對于信息內(nèi)容已經(jīng)相當豐富的英語文化圈來說,進一步提高信息服務(wù)的質(zhì)量,改變目前信息服務(wù)中存在的 "信息過載"和"資源迷向"的狀況,是信息服務(wù)業(yè)所面臨的最緊迫的任務(wù)。智能Agent正好可以適應(yīng)這方面的需要。具體地說,用于信息服務(wù)的智能Agent主要完成以下功能摘要:1導(dǎo)航 ,即告訴用戶所需要的資源在哪里;2解惑,即根據(jù)網(wǎng)上資源回答用戶有關(guān)特定主題的新問題 ;3過濾,即按照用戶指定的條件,從流向用戶的大量信息中篩選符合條件的信息,并以不同級別(全文、具體摘要、簡單摘要、標題)呈現(xiàn)給用戶;4整理,即為用戶把已經(jīng)下載的資源進行分門別類的組織;5發(fā)現(xiàn),即從大量的公共原始數(shù)據(jù)(比如股票行情等)中篩選和提煉有價值的信息,向有關(guān)用戶發(fā)布。這些都是使信息服務(wù)走向個性化主動服務(wù)不可缺少的功能。目前在此方面已經(jīng)有了一些能夠使用的系統(tǒng),但智能化的程度還遠遠不夠,且主動有余過濾不足已經(jīng)造成了一些負面的影響,亟待盡快發(fā)展更先進的人工智能技術(shù)予以解決。

　　系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理 計算機系統(tǒng)本身的資源量就非常巨大，系統(tǒng)管理的整個趨向正在朝著"傻瓜化"的方向發(fā)展,其中很大一部分原來由系統(tǒng)管理員手工干的事情,現(xiàn)在已經(jīng)由計算機代管了。系統(tǒng)管理的界面變得更加友好,在系統(tǒng)本身的復(fù)雜性不斷提高的情況下,駕馭系統(tǒng)資源的復(fù)雜性反而在不斷降低,代管系統(tǒng)的自主性也在逐步提高。在網(wǎng)絡(luò)管理方面,隨著Client/Server計算成為主流,完成固定功能的Agent的存在和應(yīng)用已經(jīng)成為事實,分布在不同設(shè)備上"監(jiān)視"設(shè)備狀況,并隨時向主機報告數(shù)據(jù)的Agent,已經(jīng)是當今網(wǎng)管系統(tǒng)中很平常的一部分了。但是, 這些從事部分系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)管理的Agent目前還不能稱為"智能Agent",它們的智能化程度仍然有待提高。即使作為非系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)管理員和操作員的用戶,也會有為系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)定常規(guī)服務(wù)、向系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)預(yù)約非凡服務(wù)的需要,智能Agent是滿足用戶這種需要的最合適的幫手。

　　電子商務(wù) 越來越多的人看好Internet上的商業(yè)機會。網(wǎng)上的商品越多,在網(wǎng)上尋找商品就越是買方的一大負擔;同時,賣方商品的推銷也有一個對客戶實行因人而宜的主動服務(wù)新問題。因此,采用智能Agent系統(tǒng),代表買方去網(wǎng)上查看"廣告牌"、逛"商店"尋找商品甚至討價還價,代表賣方分析不同用戶的消費傾向,并據(jù)此向特定的潛在用戶群主動推銷特定的商品,都是非常有誘惑力的。

　　協(xié)同工作 把Internet引入企業(yè)和機構(gòu)、建立所謂"Intranet"的努力正方興未艾。深層次的Intranet最終要改變的是人們的工作方式、企業(yè)和組織機構(gòu)的運作方式,把一切具有信息屬性的、可以用符號等價物替代實物的工作流程,統(tǒng)統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境中予以實現(xiàn)。在這樣的大目標下,企業(yè)、機構(gòu)的相當一部分管理職能,完全可以由網(wǎng)絡(luò)上自主工作的一組智能Agent來協(xié)同實現(xiàn);涉及到設(shè)計、寫作、數(shù)據(jù)操縱、軟件開發(fā)等許多符號性的工作崗位之間的協(xié)同工作,也同樣可以靠智能Agent來協(xié)調(diào)并代理完成一些輔助性的工作。 "虛擬企業(yè)"、"虛擬車間"、"虛擬協(xié)同工作平?quot;、"電子秘書"等新鮮事物已經(jīng)或正在網(wǎng)上出現(xiàn)。

　　教育 遠程教育是促進教育機會平等的重要手段。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,可以調(diào)動多種教學手段,包括講解、演示、練習、實驗和考試等。其中,練習和實驗環(huán)節(jié)是智能Agent可以大有作為的地方。智能Agent可以作為虛擬的教師、虛擬的學習伙伴、虛擬的實驗室設(shè)備、虛擬的圖書館管理員等出現(xiàn)在遠程教育系統(tǒng)中,增加教學內(nèi)容的趣味性和人性化色彩,改善教學效果。單機系統(tǒng)中各種軟件的"幫助"也可以設(shè)計成一個人性化的角色,實施對用戶進行導(dǎo)航這種模式。

　　娛樂 在網(wǎng)絡(luò)娛樂系統(tǒng)中引入智能Agent,可以增強娛樂效果,這也是娛樂系統(tǒng)開發(fā)新功能的一個很有希望的選擇。目前智能Agent在娛樂方面可以做的事情有摘要:1個性化的節(jié)目點播服務(wù);2游戲和虛擬現(xiàn)實中更加人性化的機器角色的設(shè)計,比如決策的智能化(戰(zhàn)爭或經(jīng)濟活動)、動作的人性化(體育比賽)和自然語言對話的使用;3網(wǎng)絡(luò)社交場合(如聊天室 )中用來招徠用戶,或以假亂真的機器對話角色的設(shè)計和使用,等等。

　　Agent在網(wǎng)絡(luò)教學中的應(yīng)用

　　基于agent的網(wǎng)上協(xié)作學習環(huán)境

　　利用agent來構(gòu)建網(wǎng)上協(xié)作環(huán)境，就是在協(xié)作學習的環(huán)境中嵌入agent模塊來更好地實現(xiàn)各部分功能?；?agent 的網(wǎng)上協(xié)作學習環(huán)境摘要：

　　1).基于agent的協(xié)作學習區(qū)

　　基于agent的協(xié)作學習區(qū)是一塊虛擬的共享區(qū)域，支持在線協(xié)作學習者在各自的計算機上觀看同一內(nèi)容和討論同一新問題，協(xié)作學習者可以通過文字、繪圖等形式進行信息交流。除了實現(xiàn)學習的協(xié)作外，協(xié)作學習區(qū)還可以實現(xiàn)總?cè)蝿?wù)的接受，據(jù)一定的原則劃分成子任務(wù)，將所有登錄的學習者劃分成合理的協(xié)作學習小組等功能。協(xié)作學習區(qū)可以通過模擬現(xiàn)實工作中的黑板，即電子白板系統(tǒng)來實現(xiàn)。在此我們應(yīng)用基于agent的電子白板系統(tǒng)。其模型摘要：

　　管理agent摘要：負責整個系統(tǒng)的管理工作，包括用戶的加入、登錄，處理交互、協(xié)作信息，和存儲模塊相連進行數(shù)據(jù)的存儲和檢索。

　　消息路由agent摘要：主要提供agent的注冊服務(wù)，記錄各agent的實際網(wǎng)絡(luò)地址，實現(xiàn)動態(tài)維護agent和網(wǎng)絡(luò)地址的聯(lián)系;提供路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，分析KQML中的路由信息，依據(jù)注冊agent進行各種信息的轉(zhuǎn)發(fā);以及提供消息的緩存功能 。KQML是一種描述性的語言，定義了agent之間傳遞消息的格式和處理協(xié)議，通過提供一套標準的通信原語使得agent間可以交流和共享知識，已成為agent之間通信的事實上的標準;KQML語言采用了"協(xié)議棧"的思想，它攜帶的消息內(nèi)容可以使用實現(xiàn)agent的語言表達，即意味著KQML可以攜帶任何一種語言表示的信息。

　　協(xié)作小組agent

　　協(xié)作小組agent實際上是由參和協(xié)作學習的學習者和終端計算機進行交互后，形成協(xié)作學習者agent，協(xié)作區(qū)根據(jù)協(xié)作學習者agent中提供的有關(guān)學習者的個人特征，按照一定原則(如摘要：學習水平、思維方式傾向等)劃分而成的。其模塊圖如圖3所示。當協(xié)作區(qū)分配任務(wù)時，按照協(xié)作學習小組agent的對外特性來確定任務(wù)的分配方式，而且，協(xié)作小組對外以一種整體的方式體現(xiàn)其功能。當然，當協(xié)作小組agent接到任務(wù)后，通常會進行再次分配，將任務(wù)具體到協(xié)作學習者agent，由學習者agent具體實施或通過協(xié)作完成任務(wù)。

　　協(xié)作學習者agent

　　協(xié)作學習者agent是指參和協(xié)作學習的個體agent，它是協(xié)作小組agent的組成成員?；赼gent的網(wǎng)上協(xié)作學習環(huán)境為每一位學習者提供了一個個體agent。當學習者在此學習區(qū)注冊時，個體agent隨之生成;當學習者和協(xié)作學習區(qū)不斷交互進行學習時，個體agent將記錄下學習者的一些個人特征，如摘要：學習水平、前驅(qū)知識把握程度、知識接受能力、思維傾向方式等，并將這些信息紀錄入相應(yīng)的參數(shù)庫。當學習者再次登陸時，個體agent的這些參數(shù)將為下一步的學習提供指導(dǎo)，如學習內(nèi)容的提供、學習路徑的提供以及學習界面的提供等。如若學習者隨著學習的不斷深入，學習能力、學習水平、思維傾向性等積累到一定域值的變化，則個體agent中的參數(shù)將隨之更新。

　　控制器摘要：協(xié)調(diào)各部分的工作，并負責分配任務(wù)以驅(qū)動其它模塊工作;

　　任務(wù)接受器摘要：負責接受經(jīng)過分配后的子任務(wù);

　　規(guī)劃摘要：評判任務(wù)的標準、方法和原則以及評判學習者的標準、規(guī)則等;

　　處理器摘要：解決控制器分配給它需要自動處理的任務(wù);

　　參數(shù)庫摘要：存放小組或成員執(zhí)行、完成任務(wù)的情況，及學習小組或成員的學習風格、學習水平、學習能力等信息。

　　通訊模塊摘要：和其它小組或成員進行信息交流和合作的渠道。

　　具體運作過程如下摘要：當任務(wù)接受器接受到需要完成的子任務(wù)后，送至控制器;控制器即根據(jù)規(guī)劃庫中的規(guī)則評判任務(wù)或?qū)W習內(nèi)容的難易程度、難度系數(shù)、區(qū)分度等，并打上相應(yīng)標記。通過通訊模塊將其傳送至學習者本人;當學習者完成任務(wù)時，規(guī)劃模塊將評判學習者的學習能力、學習水平等，并給出評判結(jié)果，分數(shù)值;若分數(shù)值達到或超出可以改變參數(shù)庫域值得值，則修改參數(shù)庫中的參數(shù)，否則不修改。

　　2). 基于agent技術(shù)的網(wǎng)上協(xié)作學習環(huán)境的運作方式

　　大致來講 ，整個基于 agent 的網(wǎng)上協(xié)作學習實施過程如下摘要：當總?cè)蝿?wù)提交給基于agent的協(xié)作學習區(qū)后，基于agent的協(xié)作學習區(qū)或參和協(xié)作學習的教師，將任務(wù)劃分成相應(yīng)個數(shù)的子任務(wù)，然后分配給各個協(xié)作學習小組agent;協(xié)作學習小組agent相互合作完成子任務(wù)后，將結(jié)果提交給協(xié)作區(qū)，由協(xié)作學習區(qū)將所有結(jié)果有機匯總、綜合，形成最終成果，并提交給總?cè)蝿?wù)結(jié)果接受器，之后由教師組織全體協(xié)作學習者對結(jié)果進行分析、評價以及各小組解決新問題思路方式的評判、學習等。當然，假如有多個協(xié)作學習區(qū)，各協(xié)作區(qū)之間還可以進行交互、合作、交流等活動。

　　基于agent的網(wǎng)上的協(xié)作學習的具體實施過程主要有摘要：學習者登錄注冊、小組劃分、任務(wù)分配、協(xié)作學習的實施、成果匯總、評價幾個階段。

　　學習者登錄注冊

　　當學習者進入?yún)f(xié)作學習區(qū)后，首先要進行注冊登記。具體過程是摘要：當協(xié)作學習者agent首次進入?yún)f(xié)作系統(tǒng)時，需要向消息路由agent提交注冊信息，如摘要：agent的名字、密碼、IP地址等有關(guān)數(shù)據(jù)，并記錄入agent注冊表中。

　　小組劃分

　　根據(jù)學習者的學習能力、學習水平、思維方式的傾向性等組成2-6人的協(xié)作學習小組。成員的分配一般采用互補的方式分配組員，這樣有利于提高協(xié)作學習效果。小組劃分有自主式和被動式兩種。自主式是指每個學員在了解了總體學習任務(wù)和所有其它登錄學習者的情況以后，自己做出和誰結(jié)組的判定，并通知消息路由agent，再由服務(wù)agent確認形成正式的協(xié)作小組。被動式是指由服務(wù)agent根據(jù)消息路由agent中注冊登錄的學習者的情況，將學員按要求分組，或者由參和協(xié)作學習的教師來分組。一般分組應(yīng)注重學習者的優(yōu)劣搭配、不同學習風格的搭配等。

　　任務(wù)分配

　　任務(wù)劃分是協(xié)作學習的關(guān)鍵所在。當總?cè)蝿?wù)到來時，運用KQML消息包，通過消息路由agent，將其送至管理agent，管理agent將按照一定原則將總?cè)蝿?wù)劃分成多個子任務(wù)，并根據(jù)學習者agent提供的有關(guān)學習者的個人信息盡量將適合于學習者特性的任務(wù)內(nèi)容分配給學習者。

　　在任務(wù)劃分過程中要注重任務(wù)劃分的原則摘要：任務(wù)劃分要合理，一般應(yīng)該根據(jù)任務(wù)的內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)、知識點劃分等劃分任務(wù);任務(wù)劃分輕重、大小要適當，不能有輕有重;還要注重任務(wù)的前驅(qū)后繼等情況，并將此類信息通知相應(yīng)的協(xié)作學習小組agent;分配任務(wù)要根據(jù)各小組成員的個性特征進行，盡量做到符合學習者的學習方式、學習水平、思維方式傾向等等。

　　具體協(xié)作學習的實施

　　協(xié)作學習的機制主要有摘要：①沖突和競爭機制、②自我解釋機制、③內(nèi)在化機制、④學徒機制、⑤共同承擔認知任務(wù)機制、⑥共享規(guī)則機制。在此，我們不多加以區(qū)分，而看作幾種機制的綜合使用。

　　具體協(xié)作實現(xiàn)過程如下摘要：協(xié)作學習者agent通過任務(wù)接收器接受子任務(wù)，并傳送給控制器，規(guī)劃模塊在控制器接受任務(wù)后幫助控制器分析任務(wù)、制訂解決任務(wù)的計劃等;然后由協(xié)作學習者操縱控制器，通過任務(wù)驅(qū)動處理器處理任務(wù)。在此過程中，有的任務(wù)由成員A完成，有的任務(wù)由成員B完成，也可能由A和B共同來完成，還有可能借助于其它協(xié)作小組或其成員來完成。另外，有些工作還要求使用其它小組所承擔任務(wù)的部分或全部成果，此時，要考慮到其它小組的任務(wù)實施和完成情況，及時互通信息、交流學習收獲等。

　　成果匯總

　　當每一個協(xié)作小組或成員均完成任務(wù)時，就需要將所有成果匯集在一起，有機協(xié)調(diào)、組合后，形成一個總的學習成果，從而實現(xiàn)總?cè)蝿?wù)的完成。具體講就是摘要：協(xié)作學習者agent將其學習成果通過電子白板系統(tǒng)中的消息路由agent和服務(wù)agent傳送出去，和其它小組或成員的成果匯總在一起，形成總的成果。在此期間，還可以互相學習彼此的學習方法、解決新問題的思路等。

　　評價

　　任何學習到最后都有一個評價的過程，基于agent的網(wǎng)上協(xié)作學習也不例外。評價可以是組內(nèi)成員互相評價、可以是組間互相評價等。基本工作機制是運用基于agent的電子白板系統(tǒng)作為評價中介區(qū)，象協(xié)同學習時交流新問題一樣進行評價信息的傳遞。

　　3).基于agent技術(shù)的網(wǎng)上協(xié)作學習環(huán)境的特征

　　通過基于agent技術(shù)的網(wǎng)上協(xié)作學習環(huán)境的運作方式可以看出摘要：整個過程中信息的交流、傳遞都是基于agent來實現(xiàn)的，由于agent能夠通過和學習者的交流了解學習者自身的特征，并做出反應(yīng)，得出并紀錄和修改學習者的學習特征、學習風格及判定學習者的知識水平等，從而使整個學習環(huán)境具有個性化、智能性的特征。

　　個性化特征摘要：

　　通過使用學習者agent，記錄學習者的學習個性特征，如學習能力、學習方式、學習的水平等等，此后根據(jù)這些參數(shù)組織學習內(nèi)容和生成學習界面提供給相應(yīng)的學習者，使得學習者的學習內(nèi)容和學習界面均具有個性化的特征。

　　智能化特征摘要：

　　在引入agent之后，可以在沒有教師角色的情況下實現(xiàn)動態(tài)的智能分組、動態(tài)的組織學習內(nèi)容和動態(tài)的生成學習界面等，所有這一些都是智能化的特性。轉(zhuǎn)