ICAGENT: pεριβάλλον aνάπτυξης nοημόνων pρακτόρων για dυναμικά και aπρόβλεπτα pεριβάλλοντα

Abstract

Η παρούσα διατριβή παρουσιάζει εκτενή έρευνα σε θέματα που αφορούν την ανάπτυξη πρακτόρων για δυναμικά και απρόβλεπτα περιβάλλοντα. Σε σύνθετα περιβάλλοντα που η κατάστασή τους αλλάζει συνεχώς και με απρόβλεπτο τρόπο, οι πράκτορες δεν έχουν τη δυνατότητα να γνωρίζουν πλήρως τα γεγονότα που συμβαίνουν σε αυτά αλλά ούτε και τις ενέργειες που πραγματοποιούνται από άλλους πράκτορες, διότι ο χρόνος επεξεργασίας των πληροφοριών που λαμβάνουν από το περιβάλλον τους, καθώς και ο χρόνος που χρειάζονται για να σχεδιάσουν και να υλοποιήσουν τα πλάνα τους, είναι περιορισμένος από το χρόνο εξάντλησης των πόρων τόσο του περιβάλλοντος όσο και δικών τους. Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι να παρουσιάσει ένα γενικευμένο πλαίσιο εργασίας (δηλαδή μίας αρχιτεκτονικής και ενός σύνολου δομών και διαδικασιών προγραμματισμού) ανάπτυξης νοημόνων συνεργατικών πρακτόρων (the ICAGENT framework) ικανών να δρουν αποτελεσματικά σε περιβάλλοντα δυναμικά και απρόβλεπτα. Για να μπορεί ένας πράκτορας να δρα αποτελεσματικά σε τέτοιου είδους περιβάλλοντα θα πρέπει να είναι ικανός να προσαρμόζει συνεχώς τη συμπεριφορά του στις αλλαγές του περιβάλλοντος και να συνεργάζεται με άλλους πράκτορες (ή/και με τον χρήστη) τόσο στο επίπεδο του σχεδιασμού των κοινών πλάνων όσο και κατά την υλοποίηση αυτών (εναλλάσσοντας συνεχώς τα δύο αυτά επίπεδα). Σε αντίθεση με άλλα πλαίσια εργασίας όπου η συμπεριφορά των πρακτόρων είναι αποτέλεσμα μιας απλής αντιστοίχησης ενεργειών σε συγκεκριμένους τύπους συμπεριφοράς χωρίς μετέπειτα δυνατότητα προσαρμογής αυτής στις αλλαγές του περιβάλλοντος, το πλαίσιο εργασίας ICAGENT δίνει τις κατάλληλες δομές και διαδικασίες για την ανάπτυξη πρακτόρων ικανών ν’ «ακολουθούν» τις αλλαγές του περιβάλλοντος προσαρμόζοντας το τρόπο με τον οποίο παρατηρούν το περιβάλλον τους, στοχάζονται (είτε μόνοι τους είτε σε συνεργασία με άλλους πράκτορες) και υλοποιούν τα πλάνα τους. Έτσι οι πράκτορες δρουν αποτελεσματικά ανάλογα με τους περιορισμούς και τις δυνατότητές που έχουν είτε ως άτομα ή ως ομάδες. Η συνεισφορά του πλαίσιου εργασίας ICAGENT έγκειται: (α) στο ότι εισάγει μία εναλλακτική ως προς άλλες αρχιτεκτονικές άποψη για το τρόπο με τον οποίο ένας πράκτορας προσαρμόζει τη συμπεριφορά του στις αλλαγές του φυσικού περιβάλλοντός μέσω ενός κοινού μηχανισμού χειρισμού των νοητικών ενεργειών που ελέγχουν το τρόπο με τον οποίο σχεδιάζει και υλοποιεί τα πλάνα του όσο και των ενεργειών που χρησιμοποιεί για την επίτευξη των στόχων του, (β) στη παροχή δυνατότητας ανάπτυξης πρακτόρων ικανών να συνεργάζονται μεταξύ τους αναπτύσσοντας κοινούς στόχους και πλάνα ακολουθώντας το μοντέλο συνεργασίας SharedPlans και (γ) στη παροχή δυνατότητας εδραίωσης σχέσεων εμπιστοσύνης μεταξύ συνεργαζόμενων μερών (για την παρούσα διατριβή μεταξύ χρηστών εφαρμογής λογισμικού και πρακτόρων διεπαφής) μέσω διαλόγων (κοινών πλάνων) που αναπτύσσονται από κοινού κατά τη διάρκεια της συνεργασίας. Το πλαίσιο εργασίας ICAGENT έχει αναπτυχθεί ως ένα πρότυπο σύστημα και έχει χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη συνεργατικών πρακτόρων για το περιβάλλον εξομοίωσης δυναμικών περιβαλλόντων Tileworld καθώς και για τη δημιουργία νοημόνων συνεργατικών πρακτόρων διεπαφής (collaborative interface agents) εφαρμογών λογισμικού. Η αρχιτεκτονική η οποία προτείνεται έχει υλοποιηθεί στη δηλωτική γλώσσα προγραμματισμού SWI-Prolog (multi-thread version), ενώ βασίζεται στη γνωσιακή επιστήμη και πιο συγκεκριμένα στη θεωρία προθετικών πρακτόρων (BDI Agents) και στο μοντέλο συνεργασίας SharedPlans των Barbara Grosz και Sarit Kraus.