基于Pi-演算的Agent交互模式研究

摘要

随着计算机软硬件和网络技术的迅猛发展，应用软件的规模日益庞大、系统日趋复杂。如何准确地描述用户需求、有效地开发和管理复杂系统、有力地支持软件复用成为软件产业发展的关键问题。多Agent技术的出现为复杂软件系统的开发提供了一种新途径，它非常适于表示那些具有多种求解方法、多种视图及多个求解实体的问题。多Agent系统(Multi-AgentSystem，MAS)是由多个问题解决者(Agent)所构成的松散耦合网络，这些Agent相互作用从而解决单个Agent由于能力或知识上的不足而无法解决的问题。MAS系统和传统软件系统的显著区别在于其自主性、反应性、协作性、对动态环境的自适应性。这些特点对MAS的需求分析、系统设计和程序实现提出了现有软件开发技术所没有的新要求。要想使各种Agent技术在理论上成熟，从而真正进入实用领域，各种形式化方法将会起到重要的作用。 本文提出了一种基于Pi-演算的Agent交互模式的定性规约和定量分析方法。使用Pi-演算规约Agent的行为，给出了MAS中Agent交互过程的解析表达式，利用Pi-演算的操作语义分析了MAS运行状态的转移过程，特别是MAS的死锁性分析。通过建立交互过程和齐次Markov链之间的一一对应关系来应用马尔科夫链中的分析方法去考察MAS的一些数值特征。特别地，计算出Agent交互过程的平稳状态分布。该方法的主要优点是在一个统一的框架下，同时进行定性验证和定量分析。一方面，形式规约抽象出Agent交互过程中不同角色Agent的功能特征，利于指导MAS中个体Agent的处理逻辑实现；另一方面，对Agent交互过程的定量分析，明确了交互模式中的参数空间，使得系统具有比较好的灵活性和复用性。通过比较理论分析结果和实验数据，证明了该方法具有一定的可靠性和对实际MAS开发的指导作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1基于Agent的软件工程

1.2多Agent系统

1.3论文主要内容和组织结构

第二章Agent行为形式规约

2.1 Pi-演算简介

2.1.1 Pi-演算的语法

2.1.2 Pi-演算的语义

2.2 MAS形式规约方法

2.2.1 Agent形式规约

2.2.2 MAS形式规约

2.3 Agent行为的Pi-演算规约

2.4一个例子：FIPA请求交互协议(定性验证)

第三章Agent行为随机分析

3.1 MAS定量分析方法

3.2 Agent行为定量分析

3.3一个例子：FIPA请求交互协议(定量分析)

第四章应用实例：Agent交互模式规约与分析

4.1问题与背景

4.1.1 Broadcaster

4.1.2 Subscriber

4.1.3 Broker

4.1.4 Recruiter

4.1.5 Matchmaker

4.2 Broker交互模式的规约和分析

4.2.1 Broker交互模式

4.2.2 Broker模式的Pi-演算形式规约

4.2.3 Broker模式的定量分析

4.3 Matchmaker交互模式的规约和分析

4.3.1 Matchmaker交互模式

4.3.2 Matchmaker模式的Pi-演算形式规约

4.3.3 Matchmaker模式的定量分析

4.4定量比较Broker模式和Matchmaker模式

第五章Agent交互模式仿真实验

5.1仿真系统的设计与实现

5.1.1设计目标

5.1.2设计概述

5.1.3系统实现

5.2实验结果分析

5.3模型评价

第六章总结和展望

参考文献

致谢

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