論計算機應用透視智慧代理和協作學習

　　一. 有關Agent的基本概念

　　1. Agent的定義

　　在計算機和人工智慧領域中，Agent可以看成是一個實體。它通過感測器感知環境，通過效應器功能於環境。Agent為了達到一定的目標，有著自成規律地執行任務的工作模式。

　　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、反應性和能動性等性質的基幹硬體或更經常的基於軟體的計算機系統，該定義答應在更寬範圍的環境中設計Agent，而且其中增加了通訊要求。

　　2. Agent的性質

　　1代理性Agent

　　a它是"代表使用者"工作的;

　　b它可以把其他資源包裝起來,引導並代替使用者對這些資源進行訪問,成為便於通達這些資源的樞紐和中介。

　　2智慧性Intelligence

　　在這方面,智慧Agent可以做很多有高技術含量的工作。例如,理解使用者用自然語言表達的對資訊資源和計算資源的需求;幫助使用者在一定程度上克服資訊內容的語言障礙;捕捉使用者的偏好和喜好;推測使用者的意圖併為其代勞;等等。

　　3自主性Autonomy

　　一個智慧Agent應該是一個獨立自主的計算實體。它應能在無法事先建模的、動態變化的資訊環境中,獨立規劃複雜的操作步驟,解決實際新問題,在使用者不參和的情況下,獨立發現和索取符合使用者需求的可利用資源和服務。最近J.McCarthy等人正在探索如何構造能對自身狀態有所感知的智慧Agent。

　　4機動性Mobility

　　在網路計算環境下,一個Agent可以看成是代表使用者駐網路的常設機構,它可以在網路上靈活機動地訪問各種資源和服務,還可以就完成特定任務同其他智慧Agent進行協商和合作,甚至把自己"遷移"到網路中的其他主機上去執行任務。這樣的"精靈"在網路上游弋 ,是對網路平安性、個人隱私性和管理方面的巨大挑戰。

　　3. Agent的基本結構

　　1。目標模組

　　2。感知器

　　3。資訊處理器

　　4。效應器

　　5。通訊機制

　　4、Agent功能的實現

　　要求摘要：跨平臺一致語法，最小資源代價，支援移動語義

　　面向Agent的程式設計技術AOP，Agent Oriented Programming

　　Java

　　Telescript

　　5.智慧Agent的應用意義

　　智慧Agent在許多方面有著重要的應用意義。

　　資訊服務 資訊服務是最廣大的使用者群接觸網路環境的首要渠道。對於資訊內容已經相當豐富的英語文化圈來說,進一步提高資訊服務的質量,改變目前資訊服務中存在的 "資訊過載"和"資源迷向"的狀況,是資訊服務業所面臨的最緊迫的任務。智慧Agent正好可以適應這方面的需要。具體地說,用於資訊服務的智慧Agent主要完成以下功能摘要:1導航 ,即告訴使用者所需要的資源在哪裡;2解惑,即根據網上資源回答使用者有關特定主題的新問題 ;3過濾,即按照使用者指定的條件,從流向使用者的大量資訊中篩選符合條件的資訊,並以不同級別全文、具體摘要、簡單摘要、標題呈現給使用者;4整理,即為使用者把已經下載的資源進行分門別類的組織;5發現,即從大量的公共原始資料比如股票行情等中篩選和提煉有價值的資訊,向有關使用者釋出。這些都是使資訊服務走向個性化主動服務不可缺少的功能。目前在此方面已經有了一些能夠使用的系統,但智慧化的程度還遠遠不夠,且主動有餘過濾不足已經造成了一些負面的影響,亟待儘快發展更先進的人工智慧技術予以解決。

　　系統和網路管理 計算機系統本身的資源量就非常巨大，系統管理的整個趨向正在朝著"傻瓜化"的方向發展,其中很大一部分原來由系統管理員手工乾的事情,現在已經由計算機代管了。系統管理的介面變得更加友好,在系統本身的複雜性不斷提高的情況下,駕馭系統資源的複雜性反而在不斷降低,代管系統的自主性也在逐步提高。在網路管理方面,隨著Client/Server計算成為主流,完成固定功能的Agent的存在和應用已經成為事實,分佈在不同裝置上"監視"裝置狀況,並隨時向主機報告資料的Agent,已經是當今網管系統中很平常的一部分了。但是, 這些從事部分系統/網路管理的Agent目前還不能稱為"智慧Agent",它們的智慧化程度仍然有待提高。即使作為非系統/網路管理員和操作員的使用者,也會有為系統和網路設定常規服務、向系統和網路預約非凡服務的需要,智慧Agent是滿足使用者這種需要的最合適的幫手。

　　電子商務 越來越多的人看好Internet上的商業機會。網上的商品越多,在網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新問題。因此,採用智慧Agent系統,代表買方去網上檢視"廣告牌"、逛"商店"尋找商品甚至討價還價,代表賣方分析不同使用者的消費傾向,並據此向特定的潛在使用者群主動推銷特定的商品,都是非常有誘惑力的。

　　協同工作 把Internet引入企業和機構、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、企業和組織機構的運作方式,把一切具有資訊屬性的、可以用符號等價物替代實物的工作流程,統統在網路計算環境中予以實現。在這樣的大目標下,企業、機構的相當一部分管理職能,完全可以由網路上自主工作的一組智慧Agent來協同實現;涉及到設計、寫作、資料操縱、軟體開發等許多符號性的工作崗位之間的協同工作,也同樣可以靠智慧Agent來協調並代理完成一些輔助性的工作。 "虛擬企業"、"虛擬車間"、"虛擬協同工作平?quot;、"電子祕書"等新鮮事物已經或正在網上出現。

　　教育 遠端教育是促進教育機會平等的重要手段。在網路環境下,可以調動多種教學手段,包括講解、演示、練習、實驗和考試等。其中,練習和實驗環節是智慧Agent可以大有作為的地方。智慧Agent可以作為虛擬的教師、虛擬的學習夥伴、虛擬的實驗室裝置、虛擬的圖書館管理員等出現在遠端教育系統中,增加教學內容的趣味性和人性化色彩,改善教學效果。單機系統中各種軟體的"幫助"也可以設計成一個人性化的角色,實施對使用者進行導航這種模式。

　　娛樂 在網路娛樂系統中引入智慧Agent,可以增強娛樂效果,這也是娛樂系統開發新功能的一個很有希望的選擇。目前智慧Agent在娛樂方面可以做的事情有摘要:1個性化的節目點播服務;2遊戲和虛擬現實中更加人性化的機器角色的設計,比如決策的智慧化戰爭或經濟活動、動作的人性化體育比賽和自然語言對話的使用;3網路社交場合如聊天室 中用來招徠使用者,或以假亂真的機器對話角色的設計和使用,等等。

　　Agent在網路教學中的應用

　　基於agent的網上協作學習環境

　　利用agent來構建網上協作環境，就是在協作學習的環境中嵌入agent模組來更好地實現各部分功能。基於 agent 的網上協作學習環境摘要：

　　1.基於agent的協作學習區

　　基於agent的協作學習區是一塊虛擬的共享區域，支援線上協作學習者在各自的計算機上觀看同一內容和討論同一新問題，協作學習者可以通過文字、繪圖等形式進行資訊交流。除了實現學習的協作外，協作學習區還可以實現總任務的接受，據一定的原則劃分成子任務，將所有登入的學習者劃分成合理的協作學習小組等功能。協作學習區可以通過模擬現實工作中的黑板，即電子白板系統來實現。在此我們應用基於agent的電子白板系統。其模型摘要：

　　管理agent摘要：負責整個系統的管理工作，包括使用者的加入、登入，處理互動、協作資訊，和儲存模組相連進行資料的儲存和檢索。

　　訊息路由agent摘要：主要提供agent的註冊服務，記錄各agent的實際網路地址，實現動態維護agent和網路地址的聯絡;提供路由轉發功能，分析KQML中的路由資訊，依據註冊agent進行各種資訊的轉發;以及提供訊息的快取功能 。KQML是一種描述性的語言，定義了agent之間傳遞訊息的格式和處理協議，通過提供一套標準的通訊原語使得agent間可以交流和共享知識，已成為agent之間通訊的事實上的標準;KQML語言採用了"協議棧"的思想，它攜帶的訊息內容可以使用實現agent的語言表達，即意味著KQML可以攜帶任何一種語言表示的資訊。

　　協作小組agent

　　協作小組agent實際上是由參和協作學習的學習者和終端計算機進行互動後，形成協作學習者agent，協作區根據協作學習者agent中提供的有關學習者的個人特徵，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。其模組圖如圖3所示。當協作區分配任務時，按照協作學習小組agent的對外特性來確定任務的分配方式，而且，協作小組對外以一種整體的方式體現其功能。當然，當協作小組agent接到任務後，通常會進行再次分配，將任務具體到協作學習者agent，由學習者agent具體實施或通過協作完成任務。

　　協作學習者agent

　　協作學習者agent是指參和協作學習的個體agent，它是協作小組agent的組成成員。基於agent的網上協作學習環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註冊時，個體agent隨之生成;當學習者和協作學習區不斷互動進行學習時，個體agent將記錄下學習者的一些個人特徵，如摘要：學習水平、前驅知識把握程度、知識接受能力、思維傾向方式等，並將這些資訊紀錄入相應的引數庫。當學習者再次登陸時，個體agent的這些引數將為下一步的學習提供指導，如學習內容的提供、學習路徑的提供以及學習介面的提供等。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中的引數將隨之更新。

　　控制器摘要：協調各部分的工作，並負責分配任務以驅動其它模組工作;

　　任務接受器摘要：負責接受經過分配後的子任務;

　　規劃摘要：評判任務的標準、方法和原則以及評判學習者的標準、規則等;

　　處理器摘要：解決控制器分配給它需要自動處理的任務;

　　引數庫摘要：存放小組或成員執行、完成任務的情況，及學習小組或成員的學習風格、學習水平、學習能力等資訊。

　　通訊模組摘要：和其它小組或成員進行資訊交流和合作的渠道。

　　具體運作過程如下摘要：當任務接受器接受到需要完成的子任務後，送至控制器;控制器即根據規劃庫中的規則評判任務或學習內容的難易程度、難度係數、區分度等，並打上相應標記。通過通訊模組將其傳送至學習者本人;當學習者完成任務時，規劃模組將評判學習者的學習能力、學習水平等，並給出評判結果，分數值;若分數值達到或超出可以改變引數庫域值得值，則修改引數庫中的引數，否則不修改。

　　2. 基於agent技術的網上協作學習環境的運作方式

　　大致來講 ，整個基於 agent 的網上協作學習實施過程如下摘要：當總任務提交給基於agent的協作學習區後，基於agent的協作學習區或參和協作學習的教師，將任務劃分成相應個數的子任務，然後分配給各個協作學習小組agent;協作學習小組agent相互合作完成子任務後，將結果提交給協作區，由協作學習區將所有結果有機彙總、綜合，形成最終成果，並提交給總任務結果接受器，之後由教師組織全體協作學習者對結果進行分析、評價以及各小組解決新問題思路方式的評判、學習等。當然，假如有多個協作學習區，各協作區之間還可以進行互動、合作、交流等活動。

　　基於agent的網上的協作學習的具體實施過程主要有摘要：學習者登入註冊、小組劃分、任務分配、協作學習的實施、成果彙總、評價幾個階段。

　　學習者登入註冊

　　當學習者進入協作學習區後，首先要進行註冊登記。具體過程是摘要：當協作學習者agent首次進入協作系統時，需要向訊息路由agent提交註冊資訊，如摘要：agent的名字、密碼、IP地址等有關資料，並記錄入agent登錄檔中。

　　小組劃分

　　根據學習者的學習能力、學習水平、思維方式的傾向性等組成2-6人的協作學習小組。成員的分配一般採用互補的方式分配組員，這樣有利於提高協作學習效果。小組劃分有自主式和被動式兩種。自主式是指每個學員在瞭解了總體學習任務和所有其它登入學習者的情況以後，自己做出和誰結組的判定，並通知訊息路由agent，再由服務agent確認形成正式的協作小組。被動式是指由服務agent根據訊息路由agent中註冊登入的學習者的情況，將學員按要求分組，或者由參和協作學習的教師來分組。一般分組應注重學習者的優劣搭配、不同學習風格的搭配等。

　　任務分配

　　任務劃分是協作學習的關鍵所在。當總任務到來時，運用KQML訊息包，通過訊息路由agent，將其送至管理agent，管理agent將按照一定原則將總任務劃分成多個子任務，並根據學習者agent提供的有關學習者的個人資訊儘量將適合於學習者特性的任務內容分配給學習者。

　　在任務劃分過程中要注重任務劃分的原則摘要：任務劃分要合理，一般應該根據任務的內在邏輯結構、知識點劃分等劃分任務;任務劃分輕重、大小要適當，不能有輕有重;還要注重任務的前驅後繼等情況，並將此類資訊通知相應的協作學習小組agent;分配任務要根據各小組成員的個性特徵進行，儘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。

　　具體協作學習的實施

　　協作學習的機制主要有摘要：①衝突和競爭機制、②自我解釋機制、③內在化機制、④學徒機制、⑤共同承擔認知任務機制、⑥共享規則機制。在此，我們不多加以區分，而看作幾種機制的綜合使用。

　　具體協作實現過程如下摘要：協作學習者agent通過任務接收器接受子任務，並傳送給控制器，規劃模組在控制器接受任務後幫助控制器分析任務、制訂解決任務的計劃等;然後由協作學習者操縱控制器，通過任務驅動處理器處理任務。在此過程中，有的任務由成員A完成，有的任務由成員B完成，也可能由A和B共同來完成，還有可能借助於其它協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的部分或全部成果，此時，要考慮到其它小組的任務實施和完成情況，及時互通訊息、交流學習收穫等。

　　成果彙總

　　當每一個協作小組或成員均完成任務時，就需要將所有成果彙集在一起，有機協調、組合後，形成一個總的學習成果，從而實現總任務的完成。具體講就是摘要：協作學習者agent將其學習成果通過電子白板系統中的訊息路由agent和服務agent傳送出去，和其它小組或成員的成果彙總在一起，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

　　任何學習到最後都有一個評價的過程，基於agent的網上協作學習也不例外。評價可以是組內成員互相評價、可以是組間互相評價等。基本工作機制是運用基於agent的電子白板系統作為評價中介區，象協同學習時交流新問題一樣進行評價資訊的傳遞。

　　3.基於agent技術的網上協作學習環境的特徵

　　通過基於agent技術的網上協作學習環境的運作方式可以看出摘要：整個過程中資訊的交流、傳遞都是基於agent來實現的，由於agent能夠通過和學習者的交流了解學習者自身的特徵，並做出反應，得出並紀錄和修改學習者的學習特徵、學習風格及判定學習者的知識水平等，從而使整個學習環境具有個性化、智慧性的特徵。

　　個性化特徵摘要：

　　通過使用學習者agent，記錄學習者的學習個性特徵，如學習能力、學習方式、學習的水平等等，此後根據這些引數組織學習內容和生成學習介面提供給相應的學習者，使得學習者的學習內容和學習介面均具有個性化的特徵。

　　智慧化特徵摘要：

　　在引入agent之後，可以在沒有教師角色的情況下實現動態的智慧分組、動態的組織學習內容和動態的生成學習介面等，所有這一些都是智慧化的特性。轉