авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Разработка моделей, методов и программного обеспечения для поддержки коммуникационно-информационной деятельности в сетях на базе многоагентного подхода

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Перевезенцев Александр Александрович

Разработка моделей, методов и программного обеспечения для поддержки

коммуникационно-информационной деятельности в сетях

на базе многоагентного подхода

Специальность 05.13.11 – Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва, 2005

Работа выполнена в Московском Энергетическом институте

(техническом университете)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Чернов Петр Леонидович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Абросимов Леонид Иванович

кандидат технических наук, доцент

Хорев Павел Борисович

Ведущая организация: Российский Государственный Университет

инновационных технологий и

предпринимательства (РГУИТП)

Защита состоится _______________________ на заседании диссертационного совета Д 212.157.01 при Московском Энергетическом институте (Техническом Университете) по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 17 (ауд. )

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Энергетического института (Технического Университета).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просьба направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета к.т.н., проф. Ладыгин И.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

Актуальность настоящего исследования обуславливается рядом факторов. Прежде всего к таким факторам относится непрерывно возрастающее значение как собственно сетевых исследовательских групп, так и просто средств коммуникации в деятельности «классических» сообществ. Вместе с тем современные средства коммуникации не удовлетворяют потребностей научного сообщества. Как правило это происходит из-за того, что при разработке средства недостаточно внимания уделяется собственно анализу задачи и описанию работы субъектов деятельности. Таким образом, можно констатировать, что необходима система поддержки исследовательской деятельности в сети, разработанная на основе серьезного анализа этой деятельности и опирающаяся на достаточно мощный теоретический аппарат.

Вторым фактором, определяющим актуальность работы, является то, что теория многоагентных систем, которая могла бы претендовать на роль такого аппарата, на сегодняшний день еще не предлагает решений в этой области. Это обуславливает необходимость приложения теории к реальным задачам, в частности, в задаче поддержки информационной деятельности.

Еще одним фактором является большое количество средств коммуникации и организации деятельности, существующих в настоящее время. К сожалению, можно констатировать, что эти средства разрабатывались либо без должной методической и теоретической базы (и тогда они просто не могут быть пригодны для серьезной работы), либо для закрытого круга пользователей (и тогда они не имеют необходимого спектра функций). Вместе с тем, количество различных средств исключает возможность создания «еще одного» их конкурента. Таким образом, необходима система, интегрирующая уже имеющиеся сервисы в рамках более интеллектуального средства.



Цель работы

Целью диссертации является разработка моделей, методов и программного обеспечения для поддержки коммуникационно-информационной деятельности в конвергентных сетях Интернет и сотовой связи.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:

  1. Исследование процессов, составляющих информационную деятельность групп, работающих с использованием сетевых источников информации и средств коммуникации, и различных подходов к построению моделей таких групп.
  2. Описание исследовательской группы в рамках формального аппарата теории многоагентных систем и введение в состав группы программных агентов, представляющих собой средства поддержки информационной деятельности.
  3. Построение архитектуры отдельного программного агента и разработка на базе этой архитектуры многоагентной системы поддержки информационной деятельности.
  4. Разработка методов и средств организации конвергенции сервисов Интернета и сетей сотовой связи на основе обработки разнородной информации.
  5. Создание программной многоагентной системы поддержки информационной деятельности в сети как итога работы.

Методологические и теоретические основы исследования

В части диссертации, касающейся исследования механизмов информационной деятельности в условиях новых информационных технологий, использованы некоторые положения общественных наук, эмпирические данные о функционировании исследовательских групп в сети и результаты экспериментальных исследований. В ключевой части диссертации, касающейся разработки теоретических основ представленной системы поддержки информационной деятельности, исследования базируются на работах следующих научных направлений.

Работы Н.Н. Моисеева, П.Л. Капицы, С.П. Курдюмова, Г. Хакена, посвященные концепциям коллективного интеллекта и общим вопросам синергетики, работы Г.С. Поспелова, Д.А. Поспелова, В.Ф. Венды в области человекомашинных систем и распределенного искусственного интеллекта (ИИ), В.М. Курейчика, В.В. Курейчика и В.Б. Тарасова по проблемам синергетического ИИ, а также работы В.И. Городецкого, В.Ф. Хорошевского, Р. Мандье, К.Кольски, П.О. Скобелева, И. Демазо в области многоагентных систем.

Работы А.П. Еремеева, В.Н. Вагина, Е.Ю. Головиной, Э.В. Попова в области интеллектуальных систем.

Работы К. Лензо, Л. Уолла, Л.И. Абросимова, Т. Кристиансена и др., посвященные принципам организации компьютерных сетей, представления и передачи информации.

Научная новизна исследования

К научной новизне работы относятся следующие аспекты работы:

• Развитие концепции единого коммуникационно-информационного пространства на основе агентно-ориентированного подхода к организации информационной деятельности в сетях.

• Метод использования коммуникационно-информационного агента (КИ-агента) для организации и структурирования гибридных многоагентных систем.

• Модель отдельного КИ-агента, представляющая собой описание интеллектуального агента, специально предназначенного для работы в сетях, посредством алгебры действий и стратегий поведения..

• Использование расширений логики Белнапа для описания процессов коммуникации между агентами в гибридной системе.

• Принципы обработки разнородной информации и метаданных в конвергентных сетях и разработанная на их основе архитектура КИ-агента как программного приложения.

Практическая значимость исследования

Разработанная система в ее полной функциональности (коммуникации, поиск и обработка информации согласно описанию) предназначается для организации коммуникационно-исследовательской деятельности исследовательских групп, использующих сеть Интернет как источник информации. При этом система позволяет повысить эффективность внутригрупповых коммуникационных процессов и облегчить взаимодействие с источниками информации в сети. Форма использования: установка клиентской части системы на стороне пользователя и регистрация последнего администратором системы.

Такой деятельностью может быть как собственно научная работа, так и работа в рамках учебного процесса, т.е. выполнение НИР, курсовых и дипломных проектов, учебная практика.

В частном случае система может быть использована как удобное межсетевое коммуникационное средство.

Положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся:

  1. Положения, разработанные в развитие концепции организации коммуникационно-информационных процессов в сетях, базирующиеся на взаимодействии естественных и искусственных агентов.
  2. Метод использования КИ-агента для организации и структурирования гибридных многоагентных систем, представляющих собой модели исследовательских групп.
  3. Алгебраические модели действий и стратегий поведения КИ-агента, логическая модель коммуникации агентов на основе произведения четырехзначных логик Белнапа.
  4. Архитектура, основные принципы функционирования и алгоритмы функционирования программного агента, как реального сетевого приложения, взаимодействующего с различными источниками информации и коммуникационными сервисами конвергентных сетей Интернет и сотовой связи.

Апробация результатов исследования

Результаты работы исследований докладывались и обсуждались на 6-ой, 7-ой, 8-ой и 9-ой научных конференциях аспирантов и студентов «Радиотехника, электроника, энергетика» в МЭИ, (г. Москва, 2001 – 2004 г.г.), на «Научных сессиях МИФИ» (г. Москва, 2001 - 2004 г.г.), на 9-й национальной конференции по искусственному интеллекту с международным участием КИИ'2000 (г. Тверь, 2004 г.), на Международном форуме информатизации МФИ-2004(Международные конференции «Информационные средства и технологии») (г. Москва, 2004), школе-семинаре «Новые Информационные Технологии» (г. Судак, 2000-2004 г.г.) и ряде других конференций.

Публикации

Основные результаты, полученные в ходе диссертационной работы, изложены в 19 публикациях, список которых приведен в конце автореферата.

Структура работы

Работа включает в себя: введение, пять глав, заключение, список литературы (107 наименований) и три приложения, иллюстрирующие технические детали реализации системы. Объем работы составляет 197 страницы с учетом приложений. Объем работы без приложений и таблиц составляет 150 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена уточнению аспектов информационной деятельности (ИД) как объекта исследования и постановке цели и задач работы. Глава содержит некоторые положения междисциплинарного характера, касающиеся организации информационной деятельности и ее модификации в условиях новых информационных технологий, а также анализ работы реальной исследовательской группы в сети.

Уточняется понятие информационной деятельности: в работе рассматриваются преимущественно коммуникационные процессы, имеющие место при ведении ИД, таким образом следует говорить о коммуникационно-информационной деятельности (КИД).

В главе дается конкретизированное определение научного сообщества, использующееся в дальнейшей работе. На примере реальной задачи иллюстрируется работа отдельной исследовательской группы сообщества, ее основные задачи и структура. В качестве основы для дальнейшей работы принимается схема организации группы, показанная на рис. 1.  Основные функции-0

Рис. 1. Основные функции исследовательской группы и схема ее взаимодействия с внешним миром

Также более детально рассматриваются обязанности каждого из членов группы – субъектов деятельности. При таком рассмотрении легко заметить, что большая часть деятельности членов коммуникационного подразделения группы является однообразной и может быть автоматизирована.

Результаты главы 1 позволяют более конкретно сформулировать задачи диссертационной работы, к которым относятся:

  • выбор теоретического аппарата для формального описания КИД;
  • на основе этого аппарата - построение модели ведения КИД в сетях;
  • реализация в рамках построенной модели программной системы поддержки КИД.

Материал главы является результатом анализа и обобщения автором большого числа разнородных источников и позволяет сформулировать цель работы, ориентируя ее на определенный круг пользователей, а также выделить ключевые задачи и основные направление их решения.

Исследования первой главы базируются на работах П.Л. Капицы, Г. Хакена, В.Ф. Венды и других ученых, чьи работы посвящены проблемам коллективной деятельности с использованием новых информационных технологий. Работа в целом посвящена созданию систем гибридного интеллекта на базе современных коммуникационных и информационных технологий.





Во второй главе рассматриваются основные из существующих средств поддержки информационной деятельности в сетях и анализируются проблемы создания программных средств для поддержки сетевой информационной деятельности.

Для сравнения средств предложен ряд критериев, отражающих важные с точки зрения поставленной в диссертации задачи характеристики соответствующих разработок: степень ориентированности на следовательскую деятельность, количество используемых сервисов, эффективность в качестве средства коммуникации и т.д. Существующие разработки разбиты на четыре класса, каждый из которых рассмотрен по отдельности: конвергентные сервисы Интернет и сотовых сетей, объединенные сервисы в рамках Интернет, Web-сервисы, корпоративные информационные системы (КИС).

Результаты анализа показывают, что ни одно из рассмотренных средств не удовлетворяет в должной мере постановке цели диссертации, так как не обладает требуемой совокупностью характеристик.

Условно все средства можно разбить на два больших класса: «тяжелые» системы (построенные по модели КИС), включающие в себя достаточно жесткую модель описания ИД и узкий спектр сервисов, и «легкие» системы, представляющие собой отдельные сервисы, ориентированные на решение только конкретных задач, и, как следствие, не обладающие средствами построения модели ИД.

Вместе с тем, каждое из этих средств (особенно это касается систем типа Instant Messenger) достаточно активно используется уже существующими группами, поэтому заранее отрицать возможность его использования в рамках создаваемой системы нельзя. Таким образом, система обязана иметь возможность организовывать конвергенцию этих сервисов.

Другим результатом анализа является выбор сервиса SMS в качестве базового сервиса сотовых сетей как наиболее широко распространенного и надежного. Именно этот сервис рассматривается далее как инструмент конвергенции с Интернет и передачи данных.

Удовлетворить требованиям, которые предъявляются к коммуникационным системам, не являясь в то же время чрезмерно переусложненной, может только система, построенная на базе агентно-ориентированного подхода. В рамках этого подхода можно сопоставить различным коммуникационным сервисам агентов, обладающих с одной стороны, способностью к использованию этих сервисов, а с другой – к взаимодействию друг с другом. Таким образом, в главе сформулирована система критериев, позволяющая описать проектируемую систему как с точки зрения ее возможностей, так и в ряде технических аспектов. Это описание является отправным пунктом для последующей разработки.

Третья глава является ключевой ввиду новизны предложенного автором пути решения, определяемой, в свою очередь, новизной постановки задачи, объекта исследования и самого выбранного теоретического аппарата.

Здесь на базе результатов главы 1 формулируются характеристики как исследовательской группы в целом, так и отдельных ее компонентов (структура, функции, схема обмена информацией и требования). Показывается, что информационная деятельность группы с учетом сделанных уточнений и ограничений адекватно описывается средствами теории многоагентных систем (МАС).

В рамках разработанного агентно-ориентированного подхода в состав МАС, представляющей собой группу, предлагается ввести программных коммуникационно-информационных агентов (КИ-агентов), которые призваны выполнять две основные функции:

  • облегчать информационную нагрузку на членов коммуникационного подразделения путем организации унифицированного доступа к разнородным источникам информации;
  • поддерживать организационную структуру группы путем соответствующей организации внутригрупповых взаимодействий.

Элементарные структуры, соответствующие исполнению КИ-агентом той или иной функции, показаны на рис. 2.

 Различные функции КИ-агента Переход-1

Рис.2. Различные функции КИ-агента

Переход к рассмотрению более сложных организационных моделей позволяет ввести КИ-агентов в состав исследовательской группы, показанной на рис. 1. При этом, если сделать акцент на «вертикальной» функции КИ-агента, группа приобретает двухуровневую структуру («горизонтальные» связи КИ-агентов не показаны, чтобы не усложнять рисунок), как на рис. 3.

 Двухуровневая структура МАС В главе-2

Рис.3. Двухуровневая структура МАС

В главе рассмотрены различные типы математических моделей многоагентных систем, большая часть которых ориентирована на описание МАС, состоящих из искусственных агентов. В нашем случае для описания гибридной человеко-машинной МАС выбрана модель, основывающаяся на работах И. Демазо.

В рамках этой модели группа представлена в виде четверки:

МАС = (A,E,R,ORG).

В построенной модели множество агентов A включает как агентов-людей, так и программных комуникационно-информационных агентов (КИ-агентов):

A=({Ahi}, {Ari}).

Для агентов в работе вводится трехуровневая система языков описания взаимодействий, включающая языки межагентного взаимодействия L2, языки локального планирования L1 и язык исполнительного уровня L0 для программных агентов. Тогда взаимодействие R каждого агента с внешним миром описывается как

R=({r(L2)},{r(L0)}).

В рамках агентно-ориентированного подхода такая классификация языков позволяет оперировать понятием агента независимо от его природы.

Предложены принципы и режимы взаимодействия агентов в рамках системы. В рамках построенной модели проводится дальнейшее формальное описание программных КИ-агентов, включающее в себя описание действий и поведения агента посредством алгебр: алгебры действий, описывающей выполнение отдельных примитивных операций и алгебры поведений, описывающей взаимодействие агента с внешней средой, то есть с Интернет.

В рамках показанной выше модели отдельный программный КИ-агент (названный инфоботом) представляется как

Ari = (Ei, Ri, ORGi, С), где

C = (K, M, F, I, S) – внутренняя структура инфобота, описание отдельных компонентов которой (K – ядро системы, M – модули расширения, F – база фактов, I – реализация взаимодействия с источниками информации, S – реализация взаимодействия с другими инфоботами) позволяет перейти уже к программной реализации.

Наиболее соответствующей построенной модели с одной стороны и возможностям сетей с другой, является архитектура InterRaP, основная идея которой заключается в разделении агента на три основных уровня: уровень коллективного планирования, уровень локального планирования и реактивный уровень.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.