当初,人们在研究并发计算的过程中,为了刻划若干个同时处于执行过程中的计算单位,引入了"进程"的概念,并逐步形成了具有特定技术内涵的进程结构。当今,人们在研究分布计算的过程中发现,分布式系统中广泛存在着用已有的计算机概念难以准确描述的自主行为实体,于是引入了"Agent"的概念。因此研究Agent的体系结构成为分布计算领域的重要课题。
Agent的体系结构是指构造Agent的特殊方法学,它描述了组成Agent的基本成分及其作用、各成分的联系与交互机制、如何通过感知到的内外部状态确定Agent应采取的不同行动的算法,以及Agent的行为对其内部状态和外部环境的影响等等。目前,人们已提出的Agent的体系结构大致可分为以下三类。
1. 审慎式体系结构(Deliberative Architecture)
该体系结构的特点是Agent中包含了显式表示的世界符号模型,Agent的决策是通过基于模板匹配和符号操作的逻辑(或准逻辑)推理作出的,如同人们通过"深思熟虑"后作出决定一样,因此被称为审慎式的体系结构。该体系结构在(分布式)人工智能领域占主导地位。我们可以认为构造经典的基于知识的系统,就是按照这种体系结构构造Agent的雏形的。因此,也可以说该体系结构的存在与现代人工智能的历史一样长。
2. 反应式体系结构(Reactive Architecture)
该体系结构的特点是Agent中包含了感知内外部状态变化的感知器、一组对相关事件作出反应的过程,和一个依据感知器激活某过程执行的控制系统,Agent的活动是由于受到内外部某种"刺激"而发生的,因此被称为反应式的体系结构。该体系结构在目前主流的分布式系统中占主导地位。本文列举的分布式应用中所涉及的Agent基本上是反应式体系结构。
我们甚至可以认为一个计算机基本系统,也是一个按照这种体系结构构造的Agent的雏形。
因此,也可以说该体系结构的存在与现代计算机系统的历史一样长。
3. 混合式体系结构(Hybrid Architecture)
该体系结构的特点是Agent中包含了审慎式和反应式两个子系统,通常这两个子系统是分层次的,前者建立在后者的基础之上。这种体系结构的研究与实验目前在人工智能领域较为活跃,我们认为有关成果将对分布式系统中Agent应用功能的增强产生直接影响。例如,已经有研究工作在模拟飞行员的Agent中加入基于符号表示和推理的各种规划与决策能力,以提高模拟飞行员的适应性。
目前,我们正在研究开发一种具体的反应式Agent体系结构。在该结构中,Agent由事件处理系统、方法集和内部状态集三个主要成分构成。其中,事件处理系统是Agent的行为控制系统。Agent的活性表现为它的事件处理系统,在该Agent的生命期内始终持续自主地工作着。在该结构中,事件是与Agent有特定关联的特殊状态(如外部某服务请求到达、内部某特定状态被修改或超过设定的阈值等)。事件处理系统涉及事件感知、事件适配和事件处理分发3个环节的活动。Agent的事件感知器时刻捕捉其所关注的事件状态的出现,并根据事件状态的类型启动相应的事件适配器工作;事件适配器获取相关事件信息作识别,并将识别结果提交给相应的事件处理分发器,启动有关的事件处理方法执行。Agent的方法集体现了该Agent事件处理能力的成分,描述了Agent处理相关事件的方法。方法的执行由事件处理分发器引发,在其执行过程中可能影响Agent的内部状态,从而导致新事件的发生。Agent的内部状态集是表现该Agent当前状态的成分,其中包括表征事件的状态。在Agent的行为过程中,该Agent的内部状态可能会不断发生变化。
Agent之间的消息传递机制通过消息事件的处理实现。假设Agent A具有消息事件的处理能力,其接收服务请求的典型工作过程如下:一个传递给A的服务请求导致消息事件的发生。A的(消息)事件感知器将及时检测该事件的发生,从而引发A的(消息)事件适配器接收此消息;消息事件适配器按照Agent之间的消息传递协议,分析识别该消息为服务请求类型,进而引发A的(请求)事件处理分发器,并将有关适配信息提交给该分发器;(请求)事件处理分发器则根据适配信息选择相应的服务方法执行。
Agent的事件处理机制不仅可以有效地实现客户/服务器计算中传统的客户直接请求/服务器被动服务的机制,而且为实现Agent之间以及Agent与外部环境之间更为主动灵活的交互机制奠定了基础。例如,通过定义特定的故障事件,使担负系统管理的Agent能够主动向Manager报告关键故障的发生,甚至独自处理故障;通过定义特定的时钟事件,可以实现Agent之间以及Agent与用户之间的定时服务;通过定义特定的内部状态修改事件,实现Agent之间共有信息副本的一致性维护;通过定义特定的信息查询事件,使Agent在收到与查询相关的信息后,主动向信息需求者提供信息服务等等。
