基于多Agent的装备信息集成技术研究

时间:2022-07-26 12:38:19

基于多Agent的装备信息集成技术研究

摘要: 为了解决在网络环境中装备信息的异构集成与共享问题,本文提出了基于多Agent的装备信息集成系统框架模型。该模型运用本体来实现装备领域各异构信息在语义上的共享;运用多Agent系统的自主能力、社交能力、反映能力和智能行为,使该模型具有了良好的开放性、集成性和自适应性,提高了装备信息集成系统的整体性能和实用性。

Abstract: In order to solve the heterogeneous integration and sharing among equipment information in the distributed network, this paper designs equipment information integration system model based on multi-agent. This model uses ontology to achieve the semantic sharing of armament equipment heterogeneous information; uses the autonomy, sociability, reactivity and intelligence action of multi-agent system to make this model have a good open-ability, integration-ability and self-adaptability. So it can improve the whole performance and practicability of equipment in formation integration system.

关键词: 多Agent;本体;异构信息;信息集成

Key words: multi-agent;ontology;heterogeneous information;information integration

中图分类号:TP39 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)25-0146-02

0引言

目前,我军的装备信息化建设已经进入了一个崭新阶段,各个装备部门设计了大量装备领域的信息管理系统并建立了相应的数据库,提高了各自部门的工作效率,为当前的装备信息化建设起到了积极作用。

随着信息化的进一步深化,部门之间的联系越来越密切,这就要求各部门之间的数据能够得到共享和集成。各个独立的系统由于采用不同的信息描述机制,领域内信息存在不同程度的异构,各个信息系统之间很难进行数据的集成和共享。因此,研究装备信息集成系统就具有重要的理论意义和实用价值。

多Agent系统基于Agent之间的互操作和合作,注重“遗产”信息资源的利用,能很好的继承各类信息资源,通过多Agent平台将丰富的“孤岛型”信息资源集成起来,较好的满足对异构数据源的信息集成要求。因此,多Agent系统不仅可以协同解决大规模复杂问题,而且可以充分利用现有资源,减少开发费用,降低了系统的复杂性[1],对提高我军装备的信息化水平,实现全军范围内各种信息资源的有效利用和共享具有及其重要的理论意义和现实意义。

1多Agent技术研究

由于单个Agent的能力受其知识、计算资源的限制,已经不能解决大型的复杂的现实问题,因此专家提出了多Agent系统。多Agent系统(Multi-Agent Systems:MAS)是指由多个分布和可并行执行网络计算的Agent组成的松散耦合计算系统。通常每个Agent被认为是一个物理的或者抽象的独立实体[2]。在网络与分布式环境下,每个Agent都具有不同的问题求解方法、知识和能力、不同的结构、不同的实现方法和不同的目标,通过与其他Agent通信、协作共同完成复杂的任务[3]。处理复杂问题最有力的工具就是模块化和抽象化,多Agent系统则提供了这种能力。它将大而复杂的系统(软硬件系统)分解为小的、彼此相互通讯及协调的、具有特殊功能的模块。每个模块采用与其相关的Agent来解决相应的问题[4]。

2原型系统设计

本原型系统在Mediator/Wrapper方法的基础上进行改进,构建了基于多Agent的装备信息集成系统的框架模型,由用户接口Agent、中介层Agent、本体Agent、包装层Agent以及异构数据源组成,如图1所示。

2.1 用户接口Agent用户接口Agent为实现异构信息集成提供了统一的查询使用界面。用户接口Agent使用一个通用的友好的用户界面,接收来自用户的查询请求,并将最终的查询结果显示给用户[5]。用户的查询请求以HTML表单的形式表示,通过HTTP POST/GET方法传送给服务器端的中介层Agent,查询结果采用HTML格式显示。

2.2 本体Agent本体Agent是实现本系统异构信息集成的关键部分,由查询分析模块、通信模块、全局本体及其映射关系组成,如图2所示。本系统的本体构造采用混合本体方式,每一个信息源都建立自己的局部本体来描述自身信息的语义,同时系统建立一个全局本体来规范局部本体对信息源的语义描述。全局本体中包括了集成领域中的基本术语,体现了这些基本术语的语义含义,所有局部本体中的每个术语必须基于全局本体中的基本术语,通过全局本体到局部本体的映射以及局部本体到信息源的映射实现语义异构信息的集成。

本体Agent为用户提供了语义统一的全局视图,用户提交的查询任务均是建立在全局视图的基础上,通过全局本体与局部本体的映射关系为中介层Agent分解用户查询任务提供依据。

2.3 中介层Agent中介层Agent是本原型系统的重要组成部分,相当于一个智能,由协作管理模块、查询分析模块、结果处理模块和通信模块组成,如图3所示。

首先中介层Agent的通信模块负责和其他Agent通信,当其收到用户接口Agent送来的查询请求后,查询分析机制首先利用HttpServletRequest对象的getParameter()方法解析查询请求中的数据,获取用户输入的查询关键字等信息;然后协作管理模块通过通信模块同本体Agent通信,根据全局本体与局部本体之间的映射关系和某些推理策略将用户的查询请求分解为各个子查询,并与相应数据源的包装层Agent通信,通知包装层Agent执行查询。当本地查询完毕,包装层Agent将查询结果返回,结果处理机制接收相应的查询结果,并进行合并、整理,然后由查询分析机制转换成统一的HTML格式,交给用户接口Agent。

2.4 包装层Agent包装层Agent位于本系统的底层,由局部本体、通信模块、协作管理模块和查询处理模块组成,如图4所示。主要功能是通过局部本体封装底层各个数据源的信息,消除各个信息源之间的数据模型和语义上的异构,接收并执行子查询,并将查询结果返回中介层Agent。

通过该原型系统中各个Agent的通信与协作,便能完成对异构信息的集成。

3应用实例

下面利用对“军械”和“装甲”大类中的基础信息的查询作为实例进行分析。分别对军械和装甲两大类数据构建其对应的局部本体O1、O2,将局部本体中的等价概念和属性进行合并(如参考价格和参考单价,平均故障修复时间和MTTR,使用寿命和使用年限)消除语义异构,形成全局本体Og,如图5所示。

用户在全局本体的视图条件下查询价格大于10000元、平均故障修复时间大于2小时的装备名称。在全局本体的视图下的类SQL语句为:

Q=select 装备名称,属性名称, data, unit from 军械装备,装甲装备where(属性名称=’参考价格’and data>10000 and unit=’元’)and (属性名称=’MTTR’ and data>2 and unit=’小时’)

系统通过全局本体同局部本体之间的映射关系将全局查询分解为对应于局部本体的子查询。局部本体O1和O2对应的子查询类SQL语句Q1、Q2分别为

Q1=select 装备名称,属性名称,data,unit from 军械装备where (属性名称=’参考价格’ and data>10000 and unit=’元’) and (属性名称=’平均故障修复时间’ and data>2 and unit=’小时’)

Q2=select 装备名称, 属性名称, data, unit from装甲装备 where (属性名称=’参考单价’ and data>10000 and unit=’元’) and (属性名称=’MTTR’ and data>2 and unit=’小时’)

系统将子查询Q1、Q2的结果传递给中介层Agent,经过合并整理传送给用户,解决了军械装备与装甲装备的语义异构问题,实现了对异构信息的集成功能。

4结束语

为了解决军队信息化建设条件下各种异构装备信息的集成问题本文提出了相应的解决方案,通过XML和本体的结合实现对异构信息语义级的集成,通过多Agent技术来搭建系统平台,使该原型系统具有了良好的集成性。本文作者认为下一步的重点研究该原型系统在同时访问数据库时的控制问题,通过“加锁―解锁”机制实现对数据库的正确访问。

参考文献:

[1]Michael W.Nicholas R.J. intelligent agents: theory and practice. Knowledge[J]. Engineering Review, 1995,10(2):115~152.

[2]Maturana F, Shen W, Norrie D H. 1999. MetaMorph: An adaptive agent-based architecture for intelligent manufacturing[J]. International Journal of Production Research, 37(10):2159~2174.

[3]王汝传,徐小龙,黄海平.智能Agent及其在信息网络中的应用[M].北京邮电大学出版社,2006.

[4]刘金混.复杂工业过程智能控制研究.浙江大学博士后研究报告,1998.

[5]张付志.异构分布式环境下的数字图书馆互操作技术[M].北京:电子工业出版社,2007.

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