论文研究-一种带概率与效用算子的群体Agent联合思维模型 .pdf

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一种带概率与效用算子的群体Agent联合思维模型,胡小建,杨善林,形式化方法描述群组Agent联合思维时需要考虑信念的不确定性与决策的效用性要素。文章在经典的个体Agent的BDGI思维模型以及群组Agent联��
口国科技让文征线 http://www.paper.edu.cn (ag;,)(t)表示,称个 Agent在时刻t有个信念当且仅当 O Agent在该时刻所有信 念可达世界中为真。 Agent信念,Bel,表示 Agent关于环境的所具有的信息,这种信息可能是部分或不正 确的。设Bel:9→[0,1,其中∑()=1,表示 Agent F信念通过在可能的环境 状态定义一个概率分布来表达环境的真实状态的程度。考虑概率情况,Bel记为Bel(ag,φ, p)(t),表示在t时刻, Agent,ag,以概率p的可能性相信φ。 定义6Des( Desire,愿望)个 Agent的愿望是 Agent希望达到的世界状态集。用 符号Des(ag,p)(t)表示,其意义表达在时间t时 Agent,ag,具有通向φ的愿望。愿 望的一个重要特征是 Agent可以拥有互不相客的原,而且 Agent也不必相信它的愿望是可 以实现的,允许与_同时成为 Agent的愿望。 定义7G(GoaL,目标) Agent目标是 Agent从愿望中选择的子集, Agent可能要加以 追求的,是 Agent希望达到的相容的世界状态集。用符号Goal(ag;,)(t)表示,称 个 Agent在时刻t有一个日标d当且仅当在 Agent当时刻t的所有日标可达世界中为真。 Agent实现目标可以为自身带米一定的收益b,收益函数B依赖于目标的米源,可以是 用户或其它 Agent说明的,也可以是根据信念和动机确定的或根据总目标计算的,用Goal (ag,φ,b)(t)表示ag有目标中获得的收益是b,则: Goal(ag;,,b)(t)=:Goal(ag,φ)(t)∧Bel(ag,B(φ)=b,p)〔t) p表示收益为b的概率算子。 定义8Int( Intention,意图) Agent的意图表达了 Agent对要实现某目标作出承诺, 付诸行动执行响应的规划。用符号Int(ag,)(t)表示,其意义表达在时间t时命题成 立的ag的承诺。 Agent的意图是伴随所要达到的目标产生的 Δgent可以用效用μ判断意图的结果,μ的大小是由执行目标收益与规划的代价均衡获 得,用Int(ag,p,)(表示 Agent有意图实现目标,且获得H的效用,则: Int(agi, o, U)=::Int (agi, o)(tiABel (agi, U(b,c)=u,p)(ti) 其中效用4简化为2bc,p表示 Agent获得效用c的概率 群组 的 语义 多 Agent为了共同的日标或各自的利益走到一起,形成合作或协商的群组,GR表示 Agent 群组的集合,即GR=(g,gr2,…,gn),每个群组gr是由一组相关的 Agent组成的集合。 Agent,ag,与群组的gr的关系通过属于“∈”关系:群组g;与g的关系是c或关系 这种关系定义如下: y,(c)() )() )() 群组 Agents中每个 Agent I信念、愿望、目标、意图分别用符号EBEL(gr,,p) (t)、FDFS(gr,)(t)、FOA.(gr,卯,b)(t)与F-NT(gr,p,H)(t) 表示 定义 每个信念):Vg, VIE-BEL(gr,o,p)(t) ∧{ag;|ag;∈gr}Bc(ag,p,p1)(t 口国科技让文征线 http:/www.paper.edu.cn EBEL(gr,中,p)(t)表示在t时刻群组g;中每个成员以p概率相信。 定义 每个愿望):Vgr,VtE-DES(gr,)(t) ≡∧{ag|ag∈gr}Des(ag,d)(t)。 E-DES(g,9)(t)表示在t时刻群组gr中每个成员有达到状态的愿望。 定义 每个 目标):Vgr, t, F-GOAL(gr,ψ,b)(t) ∧agag∈gr}Goa(ag,,b)(t)∧ag|ag;∈g}〔oal(ag,p)(t ABel (agi, b(o)=u, pi)(ti) E-GOAL(gr;,中,b)(t)表示在t时刻群组g中每个成员有目标,获得的收益是 b Agent可以用效用μ判断意图的结果,μ的大小是由执行目标收益与规划的代价均衡获 定义 每个意图):Vgr, vt eInt(gr;, (t)=∧{ag;|ag∈gr;lnt(ag,p,A)(t)≡∧{ ∈gr}lnt(ag,φ)(t)∧Bel (agi,U(b,c)=,p)(t)。 ENI(gr,,H)(L)表示在t时刻群组gr中每个成员达到状态中的意图,达到 这种状态获得用 群组 的联合 语义 多 Agent.环境下群组 Agent联合思维包括3MBEL(联合信念)、J-DES(联合愿望)、 J-GAL(联合目标)与J-NT(联合意图)等。 联合信念并不是单个信念的叠加,而是通过递归定义的。在联合信念定义基础上引 入概率算子对联合信念定义如下: 定义7MBEL( Mutua1- belief,联合信念): , Vt:E-BEL(gr,φ,p)(t)≡∧agag∈gr}Bel(ag,φ,p) 其中Bel(ag,p,p)(t)表示个体 Agent,ag;,在t时刻相信以概率p的可能性相 信φ。通过递归定义去群组gr联合信念: E°Bel(gr;φ)≡φ E"Bel(gr,pu)≡vi∈g)-(Bel(E"-Bel(gF,pp") MBel(gr,p,P)≡VucN(E-Bel(gr;,φ,p) 联合愿望表达了 Agent群组,gr,中每个 Agent希望共同达到的世界状态。对联合愿望 形式化定义如下 定义8J-DES( joint desire,联合愿望) J-DES((gri, )()=E-DES(gr, (ti)AM-BEL(gri, o, pi(tiAE-INT(gr;, E-DES(gri, u()AM-BEL(gri, E-INT(gr, E-DES(gr,o), u).p2)(Li) 联合目标衣达了 Agent群组,gr,中每个 Agent考虑作为实现的世界状态或者可能的联 合意图状态。联合目标形式化定义如下: 定义9J-G0AL( Joint goal,联合目标) J-GOAL(gr1,p,B)t)≡E-GOAL(gr1,φ,b)t)∧MBEL(gr,E(gr,φ,p),P1)t∧ 4 口国科技让文征线 http://www.paperedu.cn E-INT(gr, E-GOAL(gri,o, b), u)(ti)AM-BEL(gr;, E-INT(gri E-GOAL(gr b), 4), P2)(t;) Agent的联合意图包括了成员的实际推理与联合行动的产生,所以联合意图与单个意图 样,提岀了问题、限制了 Agent可能的行为选择,联合意图负责对联合行动的初始化、指 导与监控,帮助将个体 Agent亐sent群组联系起来。联合意图形式化定义如下 定义10J-INT( Joint intention,联合意图) I-iNT(gr, B, U)(;)=E-INT(gr;, u)(ti)AM-BEL(gri, E(gr, pi), P1)(ti)AE-INT(gris E-INT(gri, o, ui), u2(ti)AM-BEL(gris E-INT(gri, E-INT(gr u1), u2), P2) (ti) 结论 Hustadt6和 Panzarasal3]建立的群组 Agent联合思维状态模型,能刻画^gent逻辑理性, 但不能刻画群组 Agent联合信念的不确定性与群组行为决策的效用理性,忽略了效用在目标 与意图之间产生的作用,而信念的不桷定性是多 Agent近似推理的基础。 文章在经典的个体 Agent的BD思维状态模型以及群组 Agent联合思维状态模型基础上 引入概率与效用算子,建立基于慨率与效用算子的群组 Agent的联合思维状态模型,引入概 率算子满足群组 Agent对环境的不确定性的要求,为多 Agent之间的近似推理奠定了基础 引入效用算子满足群组^gent对行为决策理性的要求。所建立的群组 Agent联合思维状态模 型为逻辑理性、信念不确定性以及效用理性群红Agεnt系统的实现提供了理论攴持 参考文献 Ll] NR. Jcnnings. Controlling cooperative problcm solving in industrial multi-agent systcms using joint intention, Artificial Intelligence, 199575(2): 195-218 L2] M Wooldridge and N. RJennings. The cooperative problem solving process. Journal of Logic and omputation,19999(4:563~592 [3 P. Panzarasa, N.RJennings and T.J. Norman. Formalizing collaborative decision-making and practical reasoning in multi-agent systems. Technology Report 2000 [4 P. R. Cohen, II. J. Levesque. Intention is choice with commitment. Artificial Intelligence, 1990,42(2-3)213261 international conference on multi-agent systems, San Francisco, 199 Oceedings of the 5 A.S. Rao, M P Georgeff. BDI agents from theory to practical. Pr [6 Hustadt. Common and mutual belief for agent modeling. In: J. Kunze, S.h. Stoyan. K-I 94 Works shops Extended abstracts Gesellschaft Hu Xiaojian, Yang Shanlin, Luo He Institute of Computer Network system, Hefei University of Technology, Hefei, 230009 口国科技让文征线 http:// du. cn Describing joint mental of group of agents in formal method, factors of belief uncertainty and decision utility need be considered. on basis of classical formal bdgi model of individual agent and joint mental model of group of agents, this paper defines formal language of group of agents, puts forward formal joint mental model of group of agents through introducing probability and utility operators, and defines consciousness attributes of group such as mutual-belief, joint-desire, joint-goal and joint-intention etc using probability and utility operators in the model. The model can satisfy requirements of group of agents to logic rationality, belief uncertainty and decision rationality 作者简介: 胡小建,男,1965年生,博上,副教授,硕上生导师,主要研究方向为多 Agent技术。 杨善林,男,1948年生,教授,博士生导师,主要研究方向为计算机信息与控制系统 罗贺,男,1982年生,博士硏究生,主要研究领域为多 Agent应用

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