МЕТАМЕТОДОЛОГИЯ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ АГЕНТНО- ОРИЕНТИРОВАННЫХ СИСТЕМ Швецов Анатолий Николаевич Россия Вологодский государственный технический университет Кафедра Информационных систем и технологий Научно-образовательный центр «Интеллектика»

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЩЕСТВО И ЭКОНОМИКА ЗНАНИЙ Информация и знания – важнейшие ресурсы развития Формирование рынка информации и знаний Рост отраслей инфосферы Изменение моделей социальной организации Внедрение ИКТ во все сферы жизни

НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ Биотехнологии Нанотехнологии Проектирование будущего Интеллектуальные технологии анализа и моделирования Глобальный научный мониторинг Прогноз и предупреждение кризисных явлений

ИЕРАРХИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Глобальные и региональные ИС Корпоративные информационные системы Системы поддержки принятия решений Вычислительные приложения

НЕОБХОДИМОСТЬ ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ Верхняя граница числа решаемых ЗПР в неделю при емкости ХД до 100 Гбайт

НЕОБХОДИМОСТЬ ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ Верхняя граница числа решаемых ЗПР в неделю при емкости ХД до 1000 Гбайт

ОГРАНИЧЕНИЯ ТРАДИЦИОННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ - невозможность работы в явной форме с моделями знаний, ценность которых в корпоративных системах постоянно возрастает; - невозможность динамической адаптации поведения программных объектов в зависимости от состояний и поведения среды; - необходимость перекомпиляции программных кодов при внесении изменений в объекты и интерфейсы; - необходимость точного знания и соблюдения передаваемых форматов данных; - накопление гигантских объемов корпоративной информации, которые невозможно семантически обработать без иерархической организации уровней знаний (пирамида знаний).

АГЕНТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД – БАЗОВЫЕ ПРИНЦИПЫ агентная ориентация; иерархическая интеллектуальная организация; мультипликативность интеллектуальных агентов; локальная концентрация знаний в базах знаний интеллектуальных компонентов; разделение знаний по уровням интеллектуальной иерархии во взаимосвязи с иерархией управления в корпоративной системе; динамическая модифицируемая связь интеллектуальных агентов с информационной средой.

БАЗОВЫЕ КОНЦЕПТЫ Интеллектуальный агент Мир интеллектуальных агентов (агентная среда) Взаимодействия между интеллектуальными агентами

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ АГЕНТ ИА – это программный или аппаратный объект, автономно функционирующий для достижения целей, поставленных перед ним владельцем или пользователем, обладающий определенными интеллектуальными способностями

МУЛЬТИАГЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ МАС – совокупность взаимосвязанных агентов, способных взаимодействовать друг с другом и окружающей средой, обладающих определенными интеллектуальными способностями и возможностью индивидуальных и совместных действий

АГЕНТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ АОС – гибридные системы, содержащие МАС и другие информационные системы (экспертные, обучающие, тестирующие, СППР, распределенные объектные приложения и другие)

КЛАССИФИКАЦИЯ МАС

МЕТОДОЛОГИИ АГЕНТНО- ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ – базирующиеся на объектно-ориентированных методах и технологиях с использованием соответствующих расширений (Agent UML, P2P Agent Platform); – использующие традиционные методы инженерии знаний (MAS-Common Kads); – основанные на организационно- ориентированных представлениях (Gaia, ПВ-сети, М-архитектура); – комбинирующие в различной степени методы трех первых классов (Tropos, PASSI, Prometeus ).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ синергетика (С.П. Курдюмов, Е.Н. Князева, Г.Г. Малинецкий, Д.С. Чернавский) физика систем (Б.Ф. Фомин, Т.Л. Качанова) инженерия знаний (Д.А. Поспелов, Т.А. Гаврилова, В.Ф. Хорошевский, А.М. Яшин) теория интеллектуальных систем (Г.С. Осипов, К.А. Пупков, В.Н. Вагин) теории многоагентных систем (В.Л. Стефанюк, В.И. Городецкий).

ПРИНЦИПЫ МЕТАМЕТОДОЛОГИИ 1. Принцип всеобъемлющего знания о модельном пространстве мира устанавливает необходимость возможного полного системного изучения МПМ и отражения его в различных аспектах познания – онтологическом, гносеологическом, когнитологическом, системологическом, текстологическом, формально-логическом, синергетическом. 2. Принцип объединения процессов моделирования, проектирования и функционирования устанавливает необходимость создания модели МПМ через ее реализацию и последовательное уточнение МАИС в следующем цикле: моделирование – извлечение знаний из результатов моделирования – уточнение модели МАИС – проектирование – функционирование – уточнение знаний по результатам функционирования – уточнение модели МАИС – моделирование и т.д. 3. Принцип постоянного изучения (рефлексии) модельного пространства мира устанавливает необходимость постоянного (в течение всего жизненного цикла МАИС) исследования динамики МПМ через моделирование и извлечение знаний в процессе функционирования МАИС в ее собственном системном времени.

ПРИНЦИПЫ МЕТАМЕТОДОЛОГИИ 4. Принцип индивидуальности темпомиров устанавливает необходимость учета индивидуального хода времени для различных сущностей МПМ и отражения темпомиров в поведении агентов и объектов. 5. Принцип многоуровневой интеллектуальной организации требует отражения в моделях МПМ существующей в изменчивой действительности интеллектуальной и организационной иерархии и создания агентов, соответствующего интеллектуального уровня. 6. Принцип мультипликативности интеллектуальных агентов устанавливает возможность представления каждой сущности МПМ посредством необходимого числа ИА. 7. Принцип вариативности постулирует возможность интерпретации этапов и переходов метаметодологии в зависимости от конкретной предметной области моделирования, модели ИА и целевой программно-аппаратной платформы реализации.

МЕТАМЕТОДОЛОГИЯ АОП ИЗМЕНЧИВАЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТЬ РЕАЛЬНЫЕ МИРЫ ВИРТУАЛЬНЫЕ МИРЫ ОТРАЖЕНИЕ И ОТСЕЧЕНИЕ МОДЕЛЬНОЕ ПРОСТРАНСТВО МИРА (МПМ) МЕНТАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ВЕРБАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ФОРМАЛИЗАЦИЯ

КОГНИТИВНОЕ ПРОСТРАНСТВО ЭКСПЕРТОВ ЭМПИРИЧЕСКИЙ ПОРТРЕТ МПМ ВЕРБАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ МПМ ФОРМАЛЬНОЕ ПРОСТРАНСТВО МПМ КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ ПРОСТРАНСТВО МПМ МЕТОДЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗНАНИЙ КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ КОНЦЕПТОСФЕРА ДИНАМИЧЕСКИЕ ОБРАЗЫ СОЦИАЛЬНЫЕ ОБРАЗЫ ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ОБРАЗЫ ФОРМАЛИЗАЦИЯ

КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ МПМ СТРУКТУРНАЯ ПРОЕКЦИЯ ЛОГИЧЕСКАЯ ПРОЕКЦИЯ ПОВЕДЕНЧЕСКАЯ ПРОЕКЦИЯ СОЦИАЛЬНАЯ ПРОЕКЦИЯ ЭВОЛЮЦИОННАЯ ПРОЕКЦИЯ ТРАНСЛЯЦИЯ КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ

ФОРМАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ АОС МОДЕЛИ АГЕНТНЫХ СООБЩЕСТВ МОДЕЛИ АГЕНТОВ МОДЕЛИ БАЗ ЗНАНИЙ ТРАНСЛЯЦИЯ ФОРМАЛЬНОЙ МОДЕЛИ АОС

РЕАЛИЗАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ АОС ПРОГРАММНЫЕ МОДЕЛИ АГЕНТОВ АРХИТЕКТУРА БАЗ ЗНАНИЙ МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПОВЕДЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЩИЙ ПРОТОТИП АГЕНТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОТЛАДКА И ТЕСТИРОВАНИЕ

Взаимодействие интенсиональной и экстенсиональной моделей МПМ

ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПТОСФЕРЫ (1) Три типа сущностей: реальный тип (сущность имеет сопоставимые ей денотаты) ноуминальный тип (сущность не имеет сопоставимого ей денотата, либо такое сопоставление неопределенно) потенциальный тип (сущность могла или может проявиться в будущем, но не воспринимается в текущем времени системы). Три модуса существования: прошлое, настоящее и будущее.

ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПТОСФЕРЫ (2)

ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПТОСФЕРЫ (3)

ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПТОСФЕРЫ (4)

ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПТОСФЕРЫ (5)

ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПТОСФЕРЫ (6)

ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПТОСФЕРЫ (7)

ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПТОСФЕРЫ (8)

ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПТОСФЕРЫ (9)

ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПТОСФЕРЫ (10)

КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

ТРАНСЛЯЦИЯ КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ В СТРУКТУРНО-ЛОГИЧЕСКУЮ МОДЕЛЬ АОС Процесс трансляции КМПО в структурно-логическую модель АОС состоит из пяти основных этапов: решение задачи выделения интеллектуальных компонентов (задача ВИК); построение дерева интеллектуальных компонентов; построение дерева фрейм-концептов (декомпозиция FK-проекции по ДИК); трансляция дерева фрейм-концептов в структурно- логическую модель АОС; построение баз знаний интеллектуальных компонентов.

БАЗА ЗНАНИЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО КОМПОНЕНТА

Реализация методологии проектирования Логическая модель системы декомпозиция распределение знаний фреймовая модель системы

Поведение агентов Продукционная модель Если то Атрибуты Агента Состояние Агента Атрибуты принятого объекта Логическое утверждение о предметной области Изменение атрибутов Порождение объекта СопоставлениеДействиеВыбор

Определение поведения агентов

Трансляция проекта База знаний Project.mas

Способ работы Интеллектуальный компонент Агент Метаданные Факты Агент База знаний TCP/IP

Интеллектуальный компонент База знаний Интерфейс управления Трансляция полученных данных в сообщения Логика приложения Работа с сетью Средства отладки Монитор сообщений Многопоточный сервер Входящие сообщения Исходящие сообщения Работа с транслятором Работа с базой знаний Работа с агентами

Агент Интерфейс управления Трансляция полученных данных в сообщения Логика приложения Работа с сетью Средства отладки сообщений Клиентское соединение с ИК Входящие сообщения Исходящие сообщения Локальная БД Подключение процедур поведения Арбитр поведения правил атрибутов Мониторы EXE DLL

ПРИМЕРЫ ПРОЕКТОВ Мультиагентная система анализа и обработки обращений граждан для Правительства Вологодской области Виртуальная кафедра (ВоГТУ) Агент семантического поиска информации Мультиагентная модель городской среды Мультиагентная модель населения крупного города (г. Вологда) МАС поддержки технического обслуживания и ремонта оборудования распределенного предприятия

МОДЕЛИ МАСОУ (модель агентов)

Экспериментальная структура Управляющий агент Научный агент Учебный агент Административный агент Агент - программная сущность, способная действовать в интересах достижения целей, поставленных перед ними владельцами.

Администра- тивный агент Научный агент Агент, следящий за учебной нагрузкой Агент, работающий с расписанием. Агент, по работе с курсовыми и дипломными проектами Информационный агент. Координирующий агент

АГЕНТ СЕМАНТИЧЕСКОГО ПОИСКА ИНФОРМАЦИИ

Взаимодействие подсистем МАС

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ расходы местного бюджета на жилой фонд (расходы на содержание, капремонт и строительство) ; эволюция жилого фонда (строительство новых домов, износ жилого фонда, снос ветхих строений) ; продажа муниципального жилого фонда в собственность граждан и предприятий ; население (миграция [не маятниковая], рождаемость и смертность населения) ; экономическое развитие городских предприятий, штат, налоговые отчисления, экономическая целесообразность; ограниченность земельного ресурса, пригодного для строительства жилья ; влияние повышенной застройки на экологию и на здоровье населения.

Архитектура взаимодействия классов агентов в МАС

МОДЕЛЬ ГОРОДСКОГО НАСЕЛЕНИЯ

МАС поддержки технического обслуживания и ремонта оборудования

НАУЧНЫЕ ПРОГРАММЫ Грант РФФИ проект «Исследование фундаментальных проблем построения мультиагентных интеллектуальных систем» ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОНТРАКТ в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно- педагогические кадры инновационной России» на годы «Методология построения интеллектуальных агентно- ориентированных учебных комплексов для многоуровневой подготовки специалистов технического профиля» ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОНТРАКТ П2401 в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно- педагогические кадры инновационной России» на годы «Разработка методов формализации и верификации распределённых информационно-поисковых систем на основе сервис-ориентированной архитектуры»

ВОЛОГОДСКОЕ РЕГИОНАЛЬНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ НАУЧНОГО СОВЕТА РАН ПО МЕТОДОЛОГИИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА Сайт отделения:

Контактная информация Адрес: , г. Вологда, ул. Ленина, 15 Вологодский государственный технический университет, кафедра Информационных систем и технологий

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!