Mobile Agent
通信語(yǔ)言研究
***
（**大學(xué)網(wǎng)絡(luò)**實(shí)驗(yàn)室，**
）
?
摘要：
作為
Agent
間通信的關(guān)鍵，
Agent
通信語(yǔ)言（
Agent Communication Language
，
ACL
）已經(jīng)得到學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的廣泛研究。本文分析了
ACL
的一些共同特征，并重點(diǎn)對(duì)
KQML
（
Knowledge Query and Management Language
）進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：
移動(dòng)
Agent
，互操作性，
ACL
，
KQML
?
1
引言
目前，多
Agent
系統(tǒng)
(Multi-agent Systems, MAS)
廣泛應(yīng)用在如并行設(shè)計(jì)與制造、電子商務(wù)、語(yǔ)音識(shí)別、機(jī)器人控制、生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度等不同領(lǐng)域中。多
Agent
系統(tǒng)內(nèi)部（
intra-MAS
）或不同多
Agent
系統(tǒng)之間（
inter-MASs
）的各個(gè)異構(gòu)
Agent
必須通過(guò)通信，實(shí)現(xiàn)知識(shí)與信息共享，才能進(jìn)行交互和協(xié)商，進(jìn)而分工合作解決復(fù)雜的異構(gòu)性問(wèn)題。因此，
Agent
之間的互操作性
(interoperability)
是多
Agent
系統(tǒng)的核心，而
Agent
通信語(yǔ)言（
Agent Communication Language, ACL
）是實(shí)現(xiàn)
Agent
之間互操作性的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。本文分析了
ACL
的一些共同特征，并重點(diǎn)分析了
KQML
。
2
相關(guān)理論或技術(shù)基礎(chǔ)
2.1
言語(yǔ)行為理論（Speech-act Theory）[1]
?
大部分
ACL
都基于言語(yǔ)行為理論。言語(yǔ)行為理論是關(guān)于人類通信交流的一種形式化
模型，其基本原理是關(guān)于人類通信交流的一種形式化模型，其基本原理是：說(shuō)話者所說(shuō)的話語(yǔ)不僅僅陳述一個(gè)事實(shí)，而且是說(shuō)話者做出的帶有某種意圖的動(dòng)作。一個(gè)言語(yǔ)行為（
Speech act
）有三類相關(guān)的動(dòng)作：表達(dá)方式（
Locution
）：語(yǔ)法上慣用的話語(yǔ)；表達(dá)意圖（
Illocution
）：說(shuō)話者傳遞給聽(tīng)者的言語(yǔ)表達(dá)行為，包括語(yǔ)內(nèi)行為力（
illocutionary
）和命題（
proposition
）；表達(dá)效果（
Per locution
）：作為表達(dá)意圖的結(jié)果產(chǎn)生的效果。例如，“你不要打開(kāi)機(jī)器”是個(gè)表達(dá)方式，傳達(dá)的“不要打開(kāi)機(jī)器”是表達(dá)意圖，聽(tīng)者接收到后不打開(kāi)機(jī)器就是表達(dá)效果。一般地，一個(gè)言語(yǔ)行為代表一個(gè)
ACL
中所用到的消息類型（
message type
）。
Searle
根據(jù)語(yǔ)內(nèi)行為力把消息類型分成五個(gè)部分：
斷定語(yǔ)（
Assertives
）：提供確定某件事情的信息（例如：機(jī)器開(kāi)著）；
指示語(yǔ)（
Directives
）：發(fā)送者發(fā)送導(dǎo)向性的消息給接收者（例如：打開(kāi)機(jī)器）；
承諾語(yǔ)（
Commissives
）：發(fā)送者表明將來(lái)完成某種動(dòng)作（例如：我將打開(kāi)機(jī)器）；
許可語(yǔ)（
Permissives
）：允許接收者執(zhí)行某種動(dòng)作（例如：你可以開(kāi)機(jī)器）；
禁止語(yǔ)（
Prohibitives
）：禁止某些動(dòng)作的執(zhí)行（例如：你不能打開(kāi)機(jī)器）；
Singh
提出的社會(huì)代理思想中，補(bǔ)充增加了兩類消息類型，即：宣稱語(yǔ)（
Declaratives
）
-
說(shuō)明某個(gè)事件，如，這臺(tái)機(jī)器命名為
A
；和表述語(yǔ)（
Expressives
）
-
表達(dá)感情和評(píng)價(jià)，如，我希望這臺(tái)機(jī)器是開(kāi)著的。
消息類型的分類提供了一個(gè)能夠定義通信交流模式的結(jié)構(gòu)，這樣，
ACL
才能在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)。
ACL
的通信原語(yǔ)（
Primitive
）是消息的核心，一般是類似“
tell
”，“
ask
”等的動(dòng)詞。通信原語(yǔ)是
Agent
通信不可再分的“基本單元”。
3 Agent Communication Language
3.1 ACL
的基本框架
作為一種
Agent
通信語(yǔ)言，有其一定的規(guī)范框架，如圖
1
。兩個(gè)
Agent
進(jìn)行交互通信時(shí)，需要傳輸層的傳輸協(xié)議（如
TCP/IP,HTTP,IIOP,SMTP
）支持；
ACL
本身位于邏輯層上，定義各個(gè)
Agent
能夠理解交流的消息類型和意思。
圖
1? ACL
的基本框架
一般的
ACL
規(guī)范框架包括消息的類型，消息格式，語(yǔ)義描述和內(nèi)容語(yǔ)言等幾個(gè)部分，以及支持的共享本體和采用的交互協(xié)議。
消息類型：第一部分所述，目前認(rèn)為
ACL
的消息類型有
7
種。
FIPA? ACL
和
KQML
的消息類型只屬于斷定語(yǔ)或者指示語(yǔ)。一般一個(gè)通信原語(yǔ)屬于一種消息類型。
消息格式：定義通信原語(yǔ)和消息參數(shù)（如發(fā)送者，接收者，消息
ID
，協(xié)議和內(nèi)容語(yǔ)言等）。通信原語(yǔ)和消息參數(shù)的定義采用既定的語(yǔ)法，以此來(lái)表示消息是如何構(gòu)架的。
語(yǔ)義描述：語(yǔ)義使
Agent
消息具有精確意思的基礎(chǔ)。
內(nèi)容語(yǔ)言：內(nèi)容語(yǔ)言是表達(dá)給定領(lǐng)域事實(shí)的語(yǔ)言工具，是理解
Agent
通信語(yǔ)言的概念框架，用來(lái)表述多個(gè)
Agent
用
ACL
進(jìn)行交互過(guò)程中雙方能共同理解的信念、期望和意圖。
共享本體：共享本體定義一個(gè)對(duì)話領(lǐng)域的概念（通常用詞匯表示）和概念之間相互關(guān)系的規(guī)范。兩個(gè)
Agent
只有存在共享本體，才能解釋交互通信。共享本題是
Agent
通信語(yǔ)言的支撐。
交互協(xié)議：用來(lái)方便
Agent
通信的交互模式。
解碼器
/
編碼器：由于網(wǎng)絡(luò)阻塞，
ACL
消息對(duì)象可能不能發(fā)送到遠(yuǎn)處的平臺(tái)，這樣在通信的兩端可能需要解碼器
/
編碼器把
ACL
消息轉(zhuǎn)換成兩邊都能相互理解的字符串或者其他形式。
3.2 KQML?????????????????????????
3.2.1
KQML
的結(jié)構(gòu)
[3]
KQML
語(yǔ)言可以定義為一種層次結(jié)構(gòu)型的語(yǔ)言。
KQML
可以分為
3
個(gè)層次（如圖
2
所示），從里到外依次為內(nèi)容層、消息層、通信層。內(nèi)容層描述的是
agent
傳遞消息的真正內(nèi)容，這些內(nèi)容可以用實(shí)現(xiàn)
agent
的編程語(yǔ)言來(lái)表示。
KQML
可以采用任何形式的語(yǔ)言（無(wú)論是
ASCII
字符串還是二進(jìn)制流）來(lái)描述，使得
KQML
的語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)形式與內(nèi)容層的含義無(wú)關(guān)，增強(qiáng)了異構(gòu)
Agent
之間的交互性。
消息層是
KQML
結(jié)構(gòu)中最為重要的部分，它確定
Agent
傳遞消息所使用的協(xié)議以及提供消息內(nèi)涵所對(duì)應(yīng)的行為原語(yǔ)，消息內(nèi)涵對(duì)于
KQML
是完全透明的，因此消息層還包括對(duì)消息內(nèi)涵的語(yǔ)言、采用的
ontology
的屬性的描述。
通訊層包括了一系列消息特征，描述了通訊底層參數(shù)，包括消息接收者和發(fā)送者的標(biāo)識(shí)以及通訊相連的標(biāo)識(shí)。
圖
2 KQML
的三個(gè)層次
3.2.2
KQML
的語(yǔ)法
KQML
的消息語(yǔ)法，采用類似
LISP
的語(yǔ)法描述，用一個(gè)通信原語(yǔ)開(kāi)頭，緊跟參數(shù)名稱（
parameter name
）和參數(shù)值（
parameter value
）。如圖
3
所示是一般的
KQML
消息語(yǔ)法，圓括號(hào)的起始處為行為原語(yǔ)名稱，其余以冒號(hào)開(kāi)頭的是
KQML
的保留關(guān)鍵字。
圖
3 KQML
的消息語(yǔ)法表述
每一條
KQML
消息被稱為一種行為原語(yǔ)（
performative
），接收到
KQML
消息的
Agent
根據(jù)消息的類型產(chǎn)生不同的動(dòng)作。但是
KQML
語(yǔ)言規(guī)范中并沒(méi)有對(duì)每一種語(yǔ)言表述都進(jìn)行了嚴(yán)格的定義，因此這種語(yǔ)言規(guī)范仍需要不斷地?cái)U(kuò)充。而且由于
Agent
所應(yīng)用的環(huán)境不同，它的語(yǔ)言表述的范圍也會(huì)根據(jù)環(huán)境的不同而有許多變化。原始的規(guī)范并不能滿足所有用戶的需求，因此可以根據(jù)實(shí)際需要建立一種擴(kuò)展的
KQML
語(yǔ)言
[4]
。
3.2.3
KQML
的預(yù)留原語(yǔ)
常用的預(yù)留的行為原語(yǔ)通?？梢员环譃橐韵聨最?/span>
[4]
：
1
）基本詢問(wèn)原語(yǔ)（如
evaluate, ask-if, ask-in, ask-one, ask-all, ask-about
）
2
）簡(jiǎn)單詢問(wèn)回答原語(yǔ)（如
reply, sorry
）
3
）多重詢問(wèn)回答原語(yǔ)（如
stream-in, stream-all
）
4
）通信信息原語(yǔ)（如
tell, achieve, cancel, untell, unachieve
）
5
）發(fā)生器原語(yǔ)（如
standby, ready, next, rest, discard, generator
）
6
）能力定義原語(yǔ)（如
advertise, subscribe, monitor, import, export
）
7
）網(wǎng)絡(luò)原語(yǔ)（如
register, unregister, forward, broadcast, route
）
3.2.4
KQML
的語(yǔ)義
[3]
一個(gè)正確的語(yǔ)義有助于確切地定義該語(yǔ)言及其合適的用途。
T.Fini
采用
Speech Act
理論簡(jiǎn)單地給出了
KQML
語(yǔ)義的形式化描述。
KQML
行為原語(yǔ)的語(yǔ)義通常包括如下六個(gè)部分：
1.??????
行為原語(yǔ)直覺(jué)意義上的自然語(yǔ)言描述；
2.??????
用于描述意會(huì)行為的邏輯表達(dá)式。實(shí)際上，這是自然語(yǔ)言的形式化表示；
3.??????
用于表示
Agent
發(fā)送、接收和處理行為原語(yǔ)的必須狀態(tài)的前置條件；
4.??????
用于表示發(fā)出行為原語(yǔ)后或收到行為原語(yǔ)后，還未回答的狀態(tài)的后置條件；
5.??????
用于表示發(fā)送者的最終狀態(tài)（發(fā)送行為原語(yǔ)的意圖得到滿足）的完成條件；
6.??????
任何有利于對(duì)行為原語(yǔ)理解的自然語(yǔ)言評(píng)論。
如果接收者有非空的前置條件，表明對(duì)此行為原語(yǔ)的響應(yīng)是對(duì)建立其前置條件的行為原語(yǔ)的某種響應(yīng)。但對(duì)收到發(fā)起對(duì)話的行為原語(yǔ)的接受者來(lái)說(shuō)，前置條件是不需要的。在一次對(duì)話中，發(fā)送者的后置條件應(yīng)該是消息接收者的前置條件的一個(gè)子集。當(dāng)一條行為原語(yǔ)發(fā)出時(shí)，完成條件是其后置條件的一個(gè)子集，此類行為原語(yǔ)只要成功發(fā)出并被對(duì)方處理就完成了。
為了描述行為原語(yǔ)、前置條件、后置條件和完成條件，首先定義
Agent
的認(rèn)知狀態(tài)（采用一階謂詞邏輯）如下：
1.??????
Bel Bel(A, P)
表示對(duì)
A
來(lái)說(shuō)
P
為真，其中
P
是用
A
應(yīng)用的語(yǔ)言寫(xiě)成的表達(dá)式。也可以說(shuō)
P
存在于
Agent A
的知識(shí)庫(kù)或虛擬知識(shí)庫(kù)
VKB
內(nèi)。
2.??????
Know Know(A, P)
表示
A
認(rèn)可
P
的知識(shí)狀態(tài)。
3.??????
Want Want(A, P)
表示
Agent A
期望用
P
描述的事件或狀態(tài)發(fā)生。
4.??????
Intent Intent(A, P)
表示
A
愿意做
P
。
例如行為原語(yǔ)
Ask-if(A, B, X)
，按上述介紹，其語(yǔ)義形式化描述如下：
1.??????
A
希望知道
B
關(guān)于
X
的真值狀態(tài)。
2.??????
Want(A, Know(A, Y))
。其中
Y
可能是：
Bel(B, Y), Bel(B, NOT(X))
或
NOT(bel(B, X))
。因此
Pre(A)
表示為
want(A, Know(A, bel(B, X)))
或
want(A, know(A, bel(B, NOT(X))))
或
want(A, Know(A, NOT(bel(B, X))))
。
3.??????
Pre(A)
：
want(A, know(A, Y))
。
(
也可包含條件
NOT(know(A,Y)))
。
Pre(B)
：無(wú)。
4.??????
Post(A):intend(A, know(A, Y))
。
5.??????
Completion(A)
：
Know(A, Y)
。
6.??????
NOT(bel(A, Y))
與
bel(A, NOT(Y))
是兩個(gè)不同的概念。（在某些特定的系統(tǒng)中是一樣的。）
?
?
?
4
結(jié)論及未來(lái)工作
每一條
KQML
消息被稱為一種表述，接收到
KQML
消息的
Agent
根據(jù)消息的類型產(chǎn)生不同的動(dòng)作。但是
KQML
語(yǔ)言規(guī)范中并沒(méi)有對(duì)每一種語(yǔ)義表述都進(jìn)行了嚴(yán)格的定義，這種語(yǔ)言規(guī)范仍可以被不斷擴(kuò)充。而且由于
Agent
所應(yīng)用的環(huán)境不同，它的語(yǔ)言表述的范圍也會(huì)根據(jù)環(huán)境的不同而有許多變化。原始的規(guī)范比不能滿足所有用戶的需求，可以結(jié)合實(shí)際進(jìn)行擴(kuò)展。
前段時(shí)間由于把研究的重點(diǎn)放在移動(dòng)
Agent
平臺(tái)之間的互操作方面，后來(lái)發(fā)現(xiàn)需要對(duì)
ACL
有個(gè)理解。在接下來(lái)的兩周里，將著重對(duì)
KQML
、
FIPA-ACL
兩種主流通信語(yǔ)言，進(jìn)行更深一步的研究，并閱讀相應(yīng)的規(guī)范原文。
參考文獻(xiàn)
[1]??????????
王世進(jìn)，周炳海，陶麗華，悉立峰
Agent
通信語(yǔ)言綜述。
[2]??????????
林和平，余元輝
基于
KQML
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通信機(jī)制的分析。
[3]??????????
董紅梅
基于
XML
的
Agent
交互機(jī)制研究。
[4]??????????
羅健，王成良
基于
KQML
的
Agent
通信體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)