Multiaģentu sistēmas (MAS)

Autors: alijs  (alijs (at) navigator.lv)
Kategorija: Zinātne

Ieteikt draugiem

Zinātniskā fantastika?

Ar šo rakstu tiek aizsākta jauna sadaļa mycompany.lv lapā - Zinātne. Tajā apskatīsim jaunākās tehnoloģijas un idejas, kas tuvākā vai tālākā nākotnē potenciāli varētu pavērt jaunas iespējas gan zinātnē, gan biznesā. Dažas no tām varētu tik raksturotas ar vārdiem "rītdienas tehnoloģijas", vēl citas jau vairāk sliecas uz zinātniskās fantastikas pusi.

Ar zinātnisko fantastiku gan šeit nenodarbosimies, tomēr jāņem vērā, ka robežu starp iespējamo un neiespējamo nevar 100% skaidri novilkt vienreiz uz visiem laikiem. Kas šodien ir neiespējams, rīt tāds var vairs nebūt...

Ir cilvēki, kas nākotnē redz plašas multiaģentu sistēmu pielietošanas iespējas un uzskata to par ļoti perspektīvu tehnoloģiju. Papētīsim, kas tad tas īsti ir, un ko no šādām sistēmām var sagaidīt.

Kas tad ir multi-aģentu sistēmas?

Neliels ilustratīvs piemērs. Cerams pārāk nekļūdīšos apgalvojot, ka skudrām sevišķi attīstīts intelekts nepiemīt. Tomēr tās spēj uzbūvēt tik sarežģītu objektu kā skudru pūznis. Skudras neizmanto plānošanu, rasējumus, celtniecība netiek stingri kontrolēta vai organizēta - katra skudra pēc būtības darbojas pati par sevi. Kā tad tām izdodas sasniegt vēlamo rezultātu - uzcelt pūzni?

Skudru koloniju pēc būtības varētu uztvert kā multiaģentu sistēmu. Katra skudra ir atsevišķs aģents, kurš seko dažiem vienkāršiem likumiem. Viens pats šāds aģents neko daudz izdarīt nevarētu, jo tas spēj uztvert tikai ierobežotu skaitu ārējās vides signālu un spēj veikt tikai pāris vienkāršas darbības. Tomēr, mijiedarbojoties daudziem šādiem aģentiem, rodas sistēma, kuras iespējas jau ir daudz plašākas.

Šeit savā ziņā varētu vikt paralēles ar pirmajiem datoriem, kuros tikai izmanti tranzistori. Viens pats tranzistors spēj reaģēt uz apkārtējo vidi tikai vienā veidā - laist vai nelaist cauri strāvu. Tomēr, kombinējot kopā ļoti daudzus šādus vienkāršus tranzistorus, tika iegūta sarežģīta sistēma, kas spēja izpildīt pat ļoti sarežģītas darbības.

Līdzīgi arī skudru kolonija, katram indivīdam sekojot pavisam vienkāršiem likumiem, spēj radīt sarežģītas būves.

Multiaģentu sistēmas piemērs

Lai novērtētu, kā atsevišķi aģenti sadarbojas savā starpā, apskatīsim pavisam vienkāršu multiaģentu sistēmu. Noslēgtā telpā brīvi izvietots "bariņš" ar aģentiem (melni punktiņi attēlā), un tajā pašā telpā atzīmēts arī mērķis (sarkans krusts).

Mērķis ir aģentiem nostāties maksimāli tuvu mērķa centram, noklājot sarkano krustu.

Vispirms apskatīsim gadījumu, kad katrs aģents seko vienkāršam likumam - "iet uz mērķa centru". Šajā gadījumā problēma rodas apstāklī, ka aģenti traucē viens otram nonākt līdz centram, kā rezultātā aģenti sadrūzmējas gareniskas formas veidojumā, nespējot apiet viens otru.

Šo problēmu iespējams atrisināt, nedaudz papildinot aģentu instrukciju. Izmainītais likums varētu būt sekojošs - "iet uz mērķa centru, bet, ja tas nav iespējams, tad iet perpendikulāri pa labi". Rezultātā aģenti iegūst spēju apiet viens otru, kas ļauj tiem izvairīties no drūzmēšanās, vienmērīgi pārklājot mērķa atzīmi.

Ievērosim, ka mēs nenorādījām aģentiem konkrētu uzdevumu - pārklāt sarkano krustu. Instrukcijas paredzēja tikai iet uz mērķā centru vai pa labi. Mērķa atzīmes pārklāšana un apļa izveidošana radās pati no sevis, aģentiem mijiedarbojoties savā starpā.

Nākotnes iespējas

Šāda, tiešā veidā nekontrolēta, sistēmas uzvedība, ir vienlaicīgi gan lieliska multiaģentu sistēmas īpašība, gan arī viens no lielākajiem tās trūkumiem. Šī īpašība teorētiski padara sistēmas iespējas gandrīz neierobežotas, kas arī ir viens no galvenjiem iemesliem, uzskatīt, ka tai varētu būt plašs pielietojums nākotnē. No otras puses neierobežotās iespējas ir diezgan teorētiskas, turklāt šādas sistēmas ir sarežģīti izplānot, lai tās veiktu vēlamo uzdevumu.

Pasaulē ir veikti dažādi pētījumi šajā nozarē un eksistē speciālas vides, kurās iespējams veidot multiaģentu sistēmas. Dažādus multiaģentu sistēmas modeļus darbībā iespējams apskatīt, piemēram, NetLogo mājas lapā. Katrā ziņā tehnoloģija un tās piedāvātās iespējas ir interesantas un, iespējams, šis nav pēdējais raksts, kas veltīts multiaģentu sistēmām.

---

Komentāri

Hannibals, 2009-05-12 16:04:22

Ideja tam visam apakšā ir interesanta. Bet nez vai reālu mūsdienu sistēmu (piemēram, IT jomā) kāds gribēs balstīt uz tehnoloģiju, kurā nav iespējams viennozīmīgi pateikt, ko tad sistēma beigās izdarīs.

alijs, 2009-05-13 19:32:47

Kādu grāmatvedības programmatūru, protams, nē. Bet ir jau arī tādas sistēmas, kurām pēc būtības jādarbojas nenoteiktos apstākļos un nemaz nav zināms, kam tieši beigās jāsanāk. Prognozēšana, lēmumu pieņemšana, utt. Tādiem uzdevumiem šādu metodoloģiju pielietot teorētiski būtu iespējams. Tas, cik efektīvi to var izdarīt, jau ir cits jautājums.

Mistika, 2009-05-14 14:39:42

Šis jau nedaudz velk pat tā kā uz mākslīgā intelekta pusi, vai ko tamlīdzīgu :)

alijs, 2009-05-15 15:20:04

Līdz mākslīgajam intelektam gan tur vēl stipri tālu... :)

Protams, aģentiem var iedot "atmiņu" un arī spēju "mācīties" - tas varbūt vilktu uz to pusi mazliet stiprāk, bet vienalga bišķi par maz, lai multiaģentu sistēmas šobrīd nosauktu par mākslīgo intelektu ;)

Mistika, 2009-05-18 15:14:21

Latvijā vispār notiek kādi zinātniski pētījumi mākslīgā intelekta virzienā? Nu ne jau burtiski par mākslīgo intelektu (tā jau būtu zinātniskā fantastika), bet vismaz uz to pusi? ;)

Hannibals, 2009-05-19 17:04:39

Ja, sakot "mākslīgā intelekta virzienā", Tu domā, piemēram, dažādas lēmumu atbalsta sistēmas, neironu tīklus, datu ieguves algoritmus, tad universitātēs droši vien notiek kādi pētījumi. Galvot gan nevaru, jo ar universitātēm man krietni sen vairs nav nekādu sakaru :)

Māris Ķ., 2009-05-20 10:55:01

Man vairāk šķiet, ka tādas lietas tikai lielajās ASV universitātēs varētu pētīt. Un varbūt vēl dažās citās lielajās valstīs, kur ir atbilstošs finansiāls atbalsts zinātnei. Pie mums pētniecība nav tik ļoti attīstīta, lai nopietni ar mākslīgo intelektu nodarbotos...

Universitāte gan man arī jau kādu laiku ir aiz muguras, bet vismaz manā laikā nedzirdējās, ka kas tamlīdzīgs kur notiktu.

alijs, 2009-05-20 17:21:31

Laikam jau Zinātnes sadaļas ieviešana mycompany.lv ir izrādījies veiksmīgs solis... šis raksts nu jau ir viens no visvairāk komentētajiem... ;)

a.s.y., 2009-05-22 15:58:25

Jap, laikam jau zinātne vēl nav mirusi pie mums... ir kas par to interesējas :)

Atklāti sakot, no tik advancētām lietām ne visai daudz ko saprotu, bet palasīt vienalga bija interesanti.

Hmm... man viens jautājums interesē - kādi tad ir tie likumi, uz ko skudras balstās?

Lai pievienotu komentāru, autorizējies!