人工智能及其应用 习题参考答案 第9章
第九章 Agent (艾真体)
9-1 分布式人工智能系统有何特点？试与多艾真体系统的特性加以比较。 分布式人工智能系统的特点：
(1) 分布性
系统信息(数据、知识、控制) 在逻辑上和物理上都是分布的
(2) 连接性
各个子系统和求解机构通过计算机网络相互连接
(3) 协作性
各个子系统协调工作
(4) 开放性
通过网络互连和系统的分布，便于扩充系统规模
(5) 容错性
具有较多的冗余处理结点、通信路径和知识，提高工作的可靠性
(6) 独立性
系统把求解任务归约为几个相对独立的子任务，降低了问题求解及软件开发的复
杂性
9-2 什么是艾真体？你对agent 的译法有何见解？
Agent 是能够通过传感器感知其环境，并借助执行器作用于该环境的实体，可看
作是从感知序列到动作序列的映射。
其特性为：行为自主性，作用交互性，环境协调性，面向目标性，存在社会性，工作协作性，运行持续性，系统适应性，结构分布性，功能智能性
把Agent 译为艾真体的原因主要有：
(1) 一种普遍的观点认为，Agent 是一种通过传感器感知其环境，并通过执行器作用于该环境的实体。
(2) “主体”一词考虑到了Agent 具有自主性，但并未考虑Agent 还具有交互性，协调性，社会性，适应性和分布性的特性
(3) “代理”一词在汉语中已经有明确的含义，并不能表示出Agent 的原义
(4) 把Agent 译为艾真体，含有一定的物理意义，即某种“真体”或事物，能够在十分广泛的领域内得到认可
(5) 在找不到一个确切和公认的译法时，宜采用音译
9-3 艾真体在结构上有何特点？在结构上又是如何分类的？每种结构的特点为
何？
真体＝体系结构+程序
(1) 在计算机系统中，真体相当于一个独立的功能模块，独立的计算机应用系统。
(2) 真体的核心部分是决策生成器或问题求解器，起到主控作用
(3) 真体的运行是一个或多个进程，并接受总体调度
(4) 各个真体在多个计算机CPU 上并行运行，其运行环境由体系结构支持。
结构分类及特点
(1) 反应式
只是简单地对外部刺激产生响应，没有内部状态
(2) 慎思式
是一个具有显式符号模型的基于知识的系统
(3) 跟踪式
是具有内部状态的反应式真体，通过找到一个条件与现有环境匹配的规则进行工
作，然后执行与规则相关的作用。
(4) 基于目标
真体的程序能够与可能的作用结果信息结合起来，以便选择达到目标的行为，只
要指定新的目标，就能够产生新的作用
(5) 基于效果
一个具有显式效果函数的真体能够比较由不同作用获得的效果，从而作出理性的
决策
(6) 复合式
在一个真体内组合多种相对独立和并行执行的智能形态，其结构包括感知，动作，
反应，建模，规划，通信和决策。
9-4 艾真体为什么需要互相通信？
一些交谈能向受话者传送信息，还有一些交谈要受话者采取行动。通信的双重目
的就是建立信任和创建社会联系。
9-5 试述艾真体通信的步骤、类型和方式。
通信的步骤
在一个通信事件中，讲话者(T)要使用文字(W)向受话者(H)调查建议P
在讲话者身上发生3种作用
(1) 意向：T 要H 相信P
(2) 生成：T 选择文字W
(3) 综合：T 说话W
在受话者身上发生4种作用
(1) 感知：H 感知W’(理想状态下W’=W，但可能会有错觉)
(2) 分析：H 推断，W’有多个可能的含义P1, P2,…Pn
(3) 消歧：H 推断，T 要调查Pi(理想地，Pi=P，但误解是可能的)
(4) 总合：H 决定相信Pi
通信的类型
(1) 使用TELL 和ASK 通信
真体分享相同的内部表示语言，并通过界面TELL 和ASK 直接访问相互的知识库
(2) 使用形式语言通信
外部通信语言可以与内部表示语言不同，并且这些真体的每一个都可以有不同的内部语言，只人每个真体能够可靠地从外部语言映射到自己的内部语言，它们就无须同意任何内部符号，其通信是通过语言而不是通过直接访问知识库而实现的
通信的方式
(1) 黑板结构方式
黑板提供公共工作区，真体可以交换信息，数据和知识
(2) 消息/对话方式
这是实现灵活和复杂的协调策略的基础。各真体使用规定的协议相互交换信息，用于建立通信和协调机制。两真体之间的信息是直接交换的，执行中没有缓冲。
9-6 艾真体有哪几种主要通信语言？它们各有什么特点？
知识询问与操作语言KQML
KQML 定义了一种真体间传递信息的标准语法及一些动作表达式，分为通信、
消息和内容三个层次
知识交换语言KIF
其语法基本上类似于用LISP 语法书写的一阶谓词演算
9-7 多艾真体系统有哪几种基本模型？其体系结构又有哪几种？
基本模型
(1) BDI模型
它是一个概念和逻辑上的理论模型，渗透在其它模型中，成为研究真体理性和推理机制的基础。将BDI 模型扩展至多真体系统时，提出了联合意图、社会承诺、合理行为等描述真体行为的形式化定义。
(2) 协商模型
产生于经济活动理论，主要用于资源竞争，任务分配和冲突消解等问题
(3) 协作规划模型
用于制订其协调一致的问题求解规划。每个真体都具有自己的求解目标，考虑其它真体的行动与约束，并进行独立规划。
(4) 自协调模型
为适应复杂控制系统的动态实时控制和优化而提出来。自协调模型随环境变化自适应地调整行为，是建立在开放和动态环境下的多真体系统模型。
体系结构
(1) 真体网络
无论是远距离还是短距离的真体，其通信都是直接进行的，当真体数目较大时，这种一一交互的结构将导致系统效率低下。
(2) 真体联盟
若干近程真体通过助手真体进行交互，而远程真体则由各个局部真体群体的助手真体完成交互和消息发送。一个真体无须知道其它真体的详细信息，比真体网络有较大的灵活性
(3) 黑板结构
局部真体群体共享数据存储――黑板。其中控制外壳真体负责信息交互，而网络控制真体负责局部真体群体之间的远程信息交互。
9-8 试说明多艾真体的协作方法、协商技术和协调方式。
协作是保持非对抗真体间行为协调的特例，它通过适当的协调，合作完成共同目
标。
协作方法
(1) 决策网络和递归建模
决策网络可看做是增加了决策节点和效益节点的贝叶斯网络。根据对环境和其它真体的观察信息和贝叶斯学习方法来修正模型，即修正对其它真体行为的信念，并预测它们的行为。
递归建模方法是，真体获取环境知识，其它真体知识和状态知识，并在此基础上建立递归决策模型，利用动态规划方法求解真体行为决策的表达
(2) Markov对策
单真体系统中真体的动态决策其实是一个Markov 过程，在多真体系统中真体的Markov 决策过程的扩展形式就是随机对策，即Markov 对策
(3) 真体学习方法
多真体系统的协作，本质上说是每个真体学习其它真体的行动策略模型而采取相应的最优反应。
(4) 决策树和对策树
实质是将对策理论和对策过程形式化，以实现真体的自动推理过程
协商是多真体系统实现协同，协作，冲突消解和矛盾处理的关键环节 协商技术
1. 协商协议
主要研究真体通信语言的定义，表示，处理和语义解释，主要处理协商过程中，真体之间的交互
2. 协商策略
用于真体决策及选择协商协议和通信消息，主要修改真体内的决策和控制过程
(3) 协商处理
侧重描述和分析单个真体和多真体协商社会的整体协作行为，包括协商算法和系
统分析两方面
协调是一种动态行为，是真体对环境及其它真体的适应，往往通过改变真体的心
智状态来实现
协调方法
(1) 基于集中规划
至少有一个真体具备其它真体的知识，能力和环境资源知识，它作为主控真体，对系统的目标进行分解，任务进行规划，并指示其它真体执行任务
(2) 基于协商
属于分布式协调，系统中没有作为规划的主控真体
(3) 基于对策论
包括无通信协调和有通信协调两类
(4) 基于社会规划
以每个真体都必须遵循的社会规则，过滤策略，标准和惯例为基础的协调方法
9-9 为什么多艾真体需要学习与规划？
学习能力是衡量多真体系统和其它智能系统的重要特征之一。多真体系统学习比单真体学习复杂得多，因为其学习对象处于动态变化中，且其学习离不开真体间的通信。只要给计算机设定一个目标，然后计算机不断与环境交互以达到该目标。
规划是连接精神状态(打算，设想) 与执行动作的桥梁。多真体系统中的规划与经典规划有所不同，需要反映环境的持续变化。
9-10 你认为多艾真体系统的研究方向应是哪些？其应用前景又如何？
研究方向？
应用领域有：多机器人协调，过程智能控制，网络通信与管理，交通控制，电子商务，远程教学，远程医疗，网上数据挖掘，信息过滤、评估和集成以及数据库管理。
9-11 选择一个你熟悉的领域，编写一页程序来描述艾真体与环境的作用。说明
环境是否是可访问的、确定性的、情节性的、静态的和连续的。对于该领域，采用何种艾真体结构为好？
如何选择真体结构？
9-12 设计并实现几种具有内部状态的艾真体，并测量其性能。对于给定的环境，
这些艾真体如何接近理想的艾真体？
9-13 改变房间的形状和摆设物的位置，添加新家具。试测量该新环境中各艾真
体，讨论如何改善其性能，以求处理更为复杂的地貌。
9-14 有些艾真体一旦得知一个新句子，就立即进行推理，而另一些艾真体只有
在得到请求后才进行推理。这两种推理方法在知识层、逻辑层和执行层将有何区别？
9-15 应用布尔电路为无名普斯世界设计一个逻辑艾真体。该电路是一个连接输
入（感知阀门）和输出（行动阀门）的逻辑门的集合。
(1) 试解释为什么需要触发器。
(2) 估计需要多少逻辑门和触发器。