蒙彼利埃大学2博士学校I2S信息结构P H D T H E S I S捍卫拉兹万·伊努Web Agent：面向在线混合多Agent系统论文顾问：Jacques FERBER和Tiberiu STRATULAT在LIRMM，SMILE团队2012年12月13日，陪审团：Reviewers： Maria Virginia DIGNUM-Delft University of Technology LaurentVERCOUTER-INSA Rouen LITIS Laboratory EA 4108校长：Bernard ESPINASSE-艾克斯-马赛第三顾问：Jacques FERBER-蒙彼利埃第二大学TiberiuSTRATULAT-蒙彼利埃第二Web Agent：面向在线混合多Agent系统摘要：多智能体系统已经被广泛应用于从基于计算机的仿真和移动机器人到现实环境中的面向智能体的编程和智能系统然而，软件代理可以交互的最大环境无疑是万维网，并且自其诞生以来，代理已被用于各种应用程序，如搜索引擎，电子商务和最近的语义网。然而，代理人还没有在网络上使用的方式，充分利用人工智能和多代理人系统的力量，这有可能使人类的生活更容易。本论文研究如何改变这种情况，以及如何将代理带到在线体验的核心，即我们希望人们交谈和互动而不是“仅仅使用另一个应用程序或网站”。我们分析了是什么使得它很难在Web上开发智能代理，我们提出了一个Web代理模型（WAM）的启发，最近的结果在多代理系统。如今，一个简单的概念模型是广泛采用新技术的关键，这就是为什么我们选择MASQ元模型作为我们方法的基础，它在概念的简单性，通用性和适用性方面提供了最佳的折衷方案。由于到目前为止，该模型只是以非正式的方式引入的，因此我们还提供了MASQ元模型的明确形式化。接下来，我们确定了构建Web代理时需要解决的三个主要挑战我们把注意力集中在前两个，我们提出了一套原则来指导我们所谓的强大的网络代理的发展最后，我们通过实施一个名为Kleenk的获奖平台来验证我们的建议我们的工作只是朝着实现智能网络代理调解与日益复杂的万维网的交互的愿景迈出的一步3R. Dinu内容内容物3图91一、导言112背景. 152.1万维网162.2Web技术和范例172.2.1主要类别172.2.2面向服务的计算182.2.3座202.2.4语义Web 212.3网上代理2.3.1代理在Web上的应用242.4问题说明252.5多代理系统262.5.1什么是代理人？........................................................................................................272.5.2代理人的属性2.5.3环境282.5.4多代理系统中的组织2.5.5Agentarchitectures代理架构292.6多智能体系统建模2.6.1FAML -MAS开发的通用元模型324R. Dinu内容2.6.2AGR 332.6.3OperA 342.6.4MASQ 352.6.5讨论. 372.7摘要373MASQ393.1 MASQ原则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .393.1.1采取正式办法。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .403.1.2外部象限。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .413.1.3单个象限。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .413.1.4内部象限 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .423.1.5集体象限。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .423.2基于MASQ的形式化模型。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .433.3思想与环境 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .433.3.1思想和对象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .443.3.2空间和身体。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .453.3.3状态和属性。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .463.3.4行动。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .463.3.5野蛮感知。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .473.3.6数据传感器。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .473.3.7反应定律 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .493.3.8多代理系统。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .493.4环境动力学。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .493.4.1内部演变。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .493.4.2行动与对策。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .503.4.3请求/删除正文 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .513.5内心世界 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .513.5.1反应剂。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .523.5.2符号和态度。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .523.5.3表示语言。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53内容5R. Dinu3.5.4RL......................................................................................54中的字符串类型3.5.5RL和其他表示之间的关系3.5.6Generic Mind basedonStrings基于字符串的一般思维553.5.7经典思维循环563.6Collective interior集体内部583.6.1第58条3.6.2组603.6.3机构603.7摘要614Web代理634.1导言和工作设想634.1.1工作设想1-研究4.1.2工作场景2 -Web开发644.1.3太复杂654.2Web交互空间范例654.3从Web交互空间的角度看Web的简短历史4.4什么是“Web Agent”？........................................................................................................ 694.4.1网络上的存在4.4.2了解WEB 714.4.3以友好的方式与人类互动714.4.4在网上行动724.5过度代理724.6开发Web代理的问题734.6.1谁应该建立Web代理？............................................................................................734.6.2概念级734.6.2.1弱与强744.6.2.2座席与环境744.6.3建筑代理和多代理系统的现行做法754.6.4摘要75内容6R. Dinu4.7一种新的Web Agent模型（WAM）764.7.1定义764.7.2心灵774.7.3尸体774.7.3.1Web交互体与Web代理体774.7.3.2互动机构784.7.3.3认知体784.7.4心灵与身体之间的沟通794.7.5从应用程序到Web代理804.8网络代理的几个例子4.8.1简单的部署代理814.8.2GoogleWave代理834.9基于WAM 85的Web Agent4.9.1Web上的情景4.9.2可能性884.9.3挑战904.10 摘要915理解与融合935.1理解955.1.1限制. 955.2我们的方法-语义空间965.2.1意义是什么意思？....................................................................................................975.2.2原则. 985.2.3构建语义空间1005.2.4作为模式的语义空间5.3机构整合挑战1015.3.1整合程度5.3.2传统方法1025.3.3全局控制模式103内容7R. Dinu5.3.4Web应用程序中的集成5.3.5集成摘要1055.4回到多代理系统1055.5构建Web代理1065.6摘要1066应用程序：搜索Web代理1096.1适用领域6.2设想1116.3Kleenk -协作语义结构1136.3.1历史简介1136.3.2什么是可丽可？......................................................................................................1156.3.3kleenks 116的理论模型6.3.4从不同的角度看Kleenks 1176.3.5一个工具1186.4WebAgent 1206.4.1尸体1206.4.2角色1226.4.3使用语义空间进行主体整合1236.4.3.1SLiMModel 1236.4.3.2使用SLiM 125建模6.4.3.3执行1266.4.4Research WebAgent....................................................................................................6.5摘要1297结论131参考书目1359R. Dinu图目录1.1 MAS与WEB的交叉点122.1面向服务的计算192.2语义Web堆栈212.3MASQ元模型363.1乒乓球游戏环境453.2环境与心灵的关系483.3Generic Mind based onStrings基于字符串的一般思维564.1Web交互空间的示例664.2Asana作为一个Web交互空间与子空间674.3网络互动机构的作用684.4Web Agent：One Mind，Multiple Bodies一个思想，多个身体4.5Web代理82的简单示例4.6GoogleWave 83上的Web代理示例5.1从MASQ的角度看两个挑战935.2包括语义空间的更新的WAM模型6.1研究Web代理方案1116.2Kleenk历史-版本1至3 1136.3kleenk的元素6.4kleenks 119的例子6.5kleenks 119的例子6.6一个kleenk 12010R. Dinu图目录6.7研究Web代理：主体12111R. Dinu第1介绍多智能体系统是由多个称为智能体的自治实体组成的系统，它们在环境中相互作用。代理人，在弱意义上的术语，表现出的属性，如自主性，主动性，反应性和社会能力。在代理人的强概念中，代理人还具有以下部分或全部属性：理性（信仰，愿望，意图），适应性，学习和合作能力。正因为如此，多代理系统的使用非常广泛，从基于计算机的模拟（即社会模拟，火灾和股票变化预测）到基于代理的操作系统，移动机器人，面向代理的软件工程和面向代理的编程，虚拟教育，真实环境中的智能除了现实世界之外，软件代理可以存在和行动的最大环境是万维网。在过去的十年中，Web已经看到了一个惊人的增长，主要是由于越来越多地使用Web 2.0技术，旨在加强互联互通，信息共享和自我表达。仅Facebook就有8亿用户，还有成千上万的其他平台每天吸引数百万人。Agent从一开始就在互联网上使用，主要是为了响应用户的请求：用户询问一些信息，Agent通过不同的方式搜索Web，并将结果提供给用户，以帮助他们做出决定。代理在互联网上的一个重要应用领域也是电子商务领域，代理可以作为卖方和买方，甚至代表他们的用户谈判价格。 最近， 在语义网的背景下，主体已经被用于本体的构建12R. Dinu图1.1：MAS和WEB并将现有数据封装为RDF三元组。其他方法主要使用Web作为通信基础设施。然而，代理人尚未被采纳为一个范例，在互联网上开发软件和服务。这主要是因为开发智能软件代理仍然不是一件容易的事情，并且在代理级别和多代理级别都存在许多挑战，特别是当涉及与人类的交互时。如今，其他模型已经在互联网上得到普及，如Web服务和Web应用程序。应用程序是一小部分软件，通常在框架内运行，执行一组特定任务，可以在后台运行或与用户交互应用程序无处不在：在Web上以Web应用程序的形式，Facebook平台中的社交应用程序，游戏平台中的小游戏（即Miniclip），浏览器（即Chrome），移动设备（Android市场，iPhone）等。人们现在习惯了，对于他们必须做的每一件小事，“必须有一个应用程序可以做到这一点”。我们可以说，“应用程序”是数字体验的核心。本文开始研究如何改变这种状况，并将智能软件代理置于在线体验的核心。我们相信，这样做将真正利用人工智能和多代理系统的力量，让人们与代理交谈，而不是使用应用程序。实现这一愿景显然将通过进化而不是取代来完成在基本层面上，代理仍然是像Facebook这样的更大平台上的应用程序，在Google Appengine和Amazon EC2等平台上的云中构建，在独立的服务器上，甚至在13R. Dinu第1章介绍浏览器。但是，是什么使纯粹的应用程序和智能代理之间的区别我们需要做些什么来使应用程序的行为越来越像智能代理，而不像应用程序？他们如何以更自然的方式与人类互动多Agent领域的研究已经勾勒出智能软件Agent的几个特征：Agent需要与用户交互的社会能力; Agent必须具有响应性和主动性，以便能够感知和响应其环境和用户与用户和其他代理协作以执行任务。最近的进步使得应用程序可以很容易地使用语音识别（Google voice，另请参阅Android）或使用语音合成（IVONA）。此外，代理技术在特定任务中变得越来越好，无论是单独还是作为一个团队，即拍卖，谈判，搜索和识别相关的东西（产品，信息，...）对人类来说我们下一代的网络代理将是这样的代理，它们本身包含很少的功能，但将使用数百种服务来补充它们的认知能力。尽管将所有这些功能集成到一个智能体中并不是一项简单的任务，但这是可管理的，而且智能属性在未来几年将越来越容易实现然而，有一些重要的挑战，以解决这将在本论文中概述。我们在下面的小节中，我们简要介绍了每一章：背景本文首先简要介绍了多智能体系统和Web。接下来，我们分析了多Agent系统的多种形式化模型，重点是它们对Web的适用性我们选择MASQ元模型作为我们的工作模型，因为它具有以下特性：a）它具有清晰简单的抽象; b）很好地概括和集成了不同的现有模型; c）它是建模在线交互的最佳模型之一-考虑到人类和软件代理以及使用空间以良好的方式建模环境。MASQ元模型14R. Dinu第3章首先更详细地讨论了MASQ元模型。然后，我们提出了一个形式化的MASQ元模型，它给出了精确的含义的概念。我们通过一个简单的乒乓球的例子作为概念的证明验证的MASQ模型的动态Web代理第4章首先通过两个工作场景更详细地介绍了“Web复杂性”问题。然后，我们继续提出一个MAS为基础的模型，我们的建议的Web代理的基础上的Web 我们提供了术语“网络代理”的第一个定义。详细讨论了它们的性质。我们通过一些简单的例子来激励我们的建议，我们还确定了根据我们的模型设计代理时需要解决的三个最重要的挑战。理解与融合第5章更详细地讨论了构建Web代理时的前两个挑战：理解和主体集成。我们提出的语义空间模式作为一个可能的解决方案，第一个，也分析了目前的做法，在Web和多代理系统的第二个。研究Web代理第六章提供了一个完整的研究Web代理的实现。我们首先描述了一个获奖的平台，称为Kleenk，这已被开发作为本论文的一部分我们展示了这个平台如何作为我们的研究网络代理的语义空间此外，我们展示了如何机构集成已进行实验语义模型，使用超图结构的基础上。结论最后第七章总结了本文的研究成果，并讨论了本文的局限性和未来的研究方向.15R. Dinu第2背景将软件代理置于在线体验的核心并不是一项微不足道的任务，解决方案的成功取决于许多因素，从概念（即，概念是否简单到足以被开发人员采用），到技术（即，技术是否准备好支持概念的干净实现），社区（即是否有一个活跃的社区支持特定的解决方案），用户体验（即解决方案是否易于用户使用），等等。我们坚信，这个问题的成功解决方案位于多代理系统和Web技术之间更确切地说，我们认为最佳解决方案应该使用多智能体概念来设计和指导开发，但完全基于开发人员已经熟悉的现有技术，并仅在关键领域（即，组织、沟通、学习、谈判、解决问题）在本章中，我们首先简要介绍Web以及被广泛接受和使用的主要技术和范式。接下来，我们主要从概念的角度来看待多智能体系统，从什么是智能体，它们的属性是什么，什么是MAS环境或组织开始，最后我们回顾最常用的在本章的最后，我们选择了一个简单的MAS元模型，我们将在我们的方法的核心使用。16R. Dinu2.1. 万维网2.1万维网互联网是一个全球性的互联计算机网络系统它是一个网络的网络，由数百万个私人，公共，学术，商业和政府网络组成，从本地到全球范围，通过广泛的电子，无线和光学网络技术连接。最流行的互联网服务是万维网和电子邮件服务。万维网（WWW，或简称为Web）是在Internet上运行的服务之一它最初是由超链接和URL链接的文档和其他资源的集合，通常由Web浏览器从Web服务器访问。下面我们列举了Web发展过程中的一些重要时刻• 1989. 蒂姆·伯纳斯-李在欧洲核子研究中心发明了万维网;• 1995. JavaScript是Netscape引入的一种客户端脚本语言，允许开发人员将动态元素引入网页（即validate forms，show/hide elements）;• 1999. “Web应用程序”的概念是在Java语言的Servlets（可以监听请求并响应的小组件）上下文中引入的;• 2005. 术语AJAX（异步JavaScript和XML）被创造出来，它标志着新一代Web应用程序的开始，这些应用程序能够在后台向服务器发出请求并动态更新界面的不同部分• 2006. 在线社交网站开始流行（MySpace，Facebook）。• 2009. Tim Berners-Lee介绍了关联数据的原理;• 2011. Facebook发布了开放图谱的第二版，增加了对用户与网络内容之间关系的动词的支持;• 2011. HTML5规范已经完成，Web应用程序现在能够更好地利用客户端资源（图形和多媒体、GPS等）。加上额外的服务，如本地存储和后台工作人员，而不需要浏览器插件。这些事件很重要，因为它们标志着互联网和万维网从几个服务器、一个Web服务器和几个页面发展到最大的互联网络。第1http://en.wikipedia.org/wiki/Internet17R. Dinu第2章. 背景文档，到数据/事物的网络，到世界上有史以来最大的交互平台。如今，网络不再仅仅是相互关联的文档的集合，而是允许人们以以前不可能的方式进行交互的“平台”然而，随着Web上的可能性越来越多，随着不同代Web应用程序的诞生（从Web1.0到Web 2.0的社交爆炸，再到语义Web 3.0），Web正在成为一个越来越复杂的环境，即使对于有经验的用户来说也是如此。2.2Web技术和范式万维网联盟（W3C）2是互联网的国际标准化组织，由Tim Berners-Lee创立该组织的座右铭是“领导网络发挥其全部潜力”。它2.2.1主要类别Web上的主要标准和技术分类如下3：Web架构。这一类别关注的是维持Web的核心原则和技术，如URI和HTTP。它们包括架构原则、协议、Meta格式和核心国际化问题。XML技术。这涉及到通常位于Web堆栈底部的技术，以及许多其他技术（即XML，XML名称空间和XML模式）。网页设计和应用。主要关注的是在客户端渲染页面（即，浏览器），它们包括HTML和CSS、JavaScript Web API、国际化、图形、音频和视频。语义网。在这个类别中，我们发现了一组试图在Web技术之上构建语义堆栈的标准最终目标是构建数据网络，也称为链接数据网络，它以机器可以直接处理的方式公开数据2分！！♣✿✴✴✇✇✇✳✇✸✳♦)❣3分！！你知道吗？❛♥❞❛)❞+2.2. Web技术和范式18R. Dinu关键问题包括关联数据原则和技术、词汇表、查询语言和推理引擎。Web服务。这指的是一个客户端-服务器架构，已经获得了巨大的普及尤其是在企业环境中。这里的关键技术由HTTP、SOAP（简单对象访问协议）、WSDL（Web服务描述语言）和SPARQL代表。此外，安全性在这些标准中起着重要作用。浏览器和创作工具。 这类标准的主要目标是确保Web的核心属性之一：通用性。内容应该从广泛的软件中创作，发布和访问，并且它们都应该相互操作。设备的网络。最后，网络应该可以从任何设备访问，特别是移动设备，这类标准涉及移动，语音，多模式访问甚至电视。在下面的小节中，我们将更详细地介绍一些我们认为与本论文目的最相关的范式。2.2.2面向服务的计算互联网上最常用的模式之一是面向服务的计算（SOC）。SOC指的是将软件组件组装成一个可以松散耦合的服务网络，以创建灵活的软件系统。服务是独立于平台的实体，其执行的功能范围从回答简单的请求到执行可能需要大量硬件和软件资源的复杂过程“面向服务”的编程方法基于这样的思想：通过网络发现和调用服务来组合应用程序，以实现特定的任务。这种方法具有平台和操作系统独立的优点。组件可以在不同的机器上开发，具有不同的技术堆栈，但仍然可以以同构的方式被发现和调用。其中一种面向服务的技术是Web服务。它们主要在互联网上运行，并使用完善的标准，例如用于数据传输的SOAP（简单对象访问协议） 4、XML（可扩展标记语言）和JSON（JavaScript对象表示法）、用于发现的WSDL（Web服务描述语言）和用于编排服务的BPEL4WS（Web服务的业务流程执行语言）[Weerawarana等人，2005年]第http://www.w3.org/TR/soap/
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