автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Разработка моделей, методов и программного обеспечения для поддержки коммуникационно-информационной деятельности в сетях на базе многоагентного подхода

На правах рукописи

Перевезенцев Александр Александрович

Разработка моделей, методов и программного обеспечения для поддержки коммуникационно-информационной деятельности в сетях на базе многоагентного подхода

Специальность 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2005

Работа выполнена в Московском Энергетическом институте (техническом университете)

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Чернов Петр Леонидович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Абросимов Леонид Иванович

кандидат технических наук, доцент Хорев Павел Борисович

Ведущая организация:

Российский Государственный Университет инновационных технологий и предпринимательства (РГУИТП)

Защита состоится Л ик>иц 104г ¿11 00 на заседании диссертационного совета Д 212.157.01 при Московском Энергетическом институте (Техническом Университете) по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 17 (ауд М-Щ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Энергетического института (Технического Университета).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просьба направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета / / к.т.н., проф. Ладыгин И.И.

Ш^Я-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

Актуальность настоящего исследования обуславливается рядом факторов. Прежде всего к таким факторам относится непрерывно возрастающее значение как собственно сетевых исследовательских групп, так и просто средств коммуникации в деятельности «классических» сообществ. Вместе с тем современные средства коммуникации не удовлетворяют потребностей научного сообщества. Как правило это происходит из-за того, что при разработке средства недостаточно внимания уделяется собственно анализу задачи и описанию работы субъектов деятельности. Таким образом, можно констатировать, что необходима система поддержки исследовательской деятельности в сети, разработанная на основе серьезного анализа этой деятельности и опирающаяся на достаточно мощный теоретический аппарат.

Вторым фактором, определяющим актуальность работы, является то, что теория многоагентных систем, которая могла бы претендовать на роль такого аппарата, на сегодняшний день еще не предлагает решений б этой области. Это обуславливает необходимость приложения теории к реальным задачам, в частности, в задаче поддержки информационной деятельности.

Еще одним фактором является большое количество средств коммуникации и организации деятельности, существующих в настоящее время. К сожалению, можно констатировать, что эти средства разрабатывались либо без должной методической и теоретической базы (и тогда они просто не могут быть пригодны для серьезной работы), либо для закрытого круга пользователей (и тогда они не имеют необходимого спектра функций). Вместе с тем, количество различных средств исключает возможность создания «еще одного» их конкурента. Таким образом, необходима система, интегрирующая уже имеющиеся сервисы в рамках более интеллектуального средства.

ГОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ 1 БИБЛИОТЕКА |

¿"ТО'?

Цель работы

Целью диссертации является разработка моделей, методов и программного обеспечения для поддержки коммуникационно-информационной деятельности в конвергентных сетях Интернет и сотовой связи.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:

1. Исследование процессов, составляющих информационную деятельность групп, работающих с использованием сетевых источников информации и средств коммуникации, и различных подходов к построению моделей таких групп.

2. Описание исследовательской группы в рамках формального аппарата теории многоагентных систем и введение в состав группы программных агентов, представляющих собой средства поддержки информационной деятельности.

3. Построение архитектуры отдельного программного агента и разработка на базе этой архитектуры многоагентной системы поддержки информационной деятельности.

4. Разработка методов и средств организации конвергенции сервисов Интернета и сетей сотовой связи на основе обработки разнородной информации.

5. Создание программной многоагентной системы поддержки информационной деятельности в сети как итога работы.

Методологические и теоретические основы исследования

В части диссертации, касающейся исследования механизмов информационной деятельности в условиях новых информационных технологий, использованы некоторые положения общественных наук, эмпирические данные о функционировании исследовательских групп в сети

и результгвы" ■ экспериментальных исследований. В ключевой части

> - . * , - . '

диссертации, касающейся разработки теоретических основ представленной

системы поддержки информационной деятельности, исследования базируются на работах следующих научных направлений.

Работы H.H. Моисеева, П.Л. Капицы, С.П. Курдюмова, Г. Хакена, посвященные концепциям коллективного интеллекта и общим вопросам синергетики, работы Г.С. Поспелова, Д.А. Поспелова, В.Ф. Венды в области человекомашинных систем и распределенного искусственного интеллекта (ИИ), В.М. Курейчика, В.В. Курейчика и В.Б. Тарасова по проблемам синергетического ИИ, а также работы В.И. Городецкого, В.Ф. Хорошевского, Р. Мандье, К.Кольски, П.О. Скобелева, И. Демазо в области многоагентных систем.

Работы А.П. Еремеева, В.Н. Вагина, Е.Ю. Головиной, Э.В. Попова в области интеллектуальных систем.

Работы К. Лензо, JI. Уолла, Л.И. Абросимова, Т. Кристиансена и др., посвященные принципам организации компьютерных сетей, представления и передачи информации.

Научная новизна исследования

К научной новизне работы относятся следующие аспекты работы:

• Развитие концепции единого коммуникационно-информационного пространства на основе агентно-ориентированного подхода к организации информационной деятельности в сетях.

• Метод использования коммуникационно-информационного агента (КИ-агента) для организации и структурирования гибридных многоагентных систем.

• Модель отдельного КИ-агента, представляющая собой описание интеллектуального агента, специально предназначенного для работы в сетях, посредством алгебры действий и стратегий поведения..

• Использование расширений логики Белнапа для описания процессов коммуникации между агентами в гибридной системе.

• Принципы обработки разнородной информации и метаданных в конвергентных сетях и разработанная на их основе архитектура КИ-агента

как программного приложения.

Практическая значимость исследования

Разработанная система в ее полной функциональности (коммуникации, поиск и обработка информации согласно описанию) предназначается для организации коммуникационно-исследовательской деятельности исследовательских групп, использующих сеть Интернет как источник информации. При этом система позволяет повысить эффективность внутригрупповых коммуникационных процессов и облегчить взаимодействие с источниками информации в сети. Форма использования: установка клиентской части системы на стороне пользователя и регистрация последнего администратором системы.

Такой деятельностью может быть как собственно научная работа, так и работа в рамках учебного процесса, т.е. выполнение НИР, курсовых и дипломных проектов, учебная практика.

В частном случае система может быть использована как удобное межсетевое коммуникационное средство.

Положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся:

1. Положения, разработанные в развитие концепции организации коммуникационно-информационных процессов в сетях, базирующиеся на взаимодействии естественных и искусственных агентов.

2. Метод использования КИ-агента для организации и структурирования гибридных многоагентных систем, представляющих собой модели исследовательских групп.

3. Алгебраические модели действий и стратегий поведения КИ-агента, логическая модель коммуникации агентов на основе произведения четырехзначных логик Белнапа.

4. Архитектура, основные принципы функционирования и алгоритмы функционирования программного агента, как реального сетевого приложения, взаимодействующего с различными источниками

информации и коммуникационными сервисами конвергентных сетей Интернет и сотовой связи.

Апробация результатов исследования

Результаты работы исследований докладывались и обсуждались на 6-ой, 7-ой, 8-ой и 9-ой научных конференциях аспирантов и студентов «Радиотехника, электроника, энергетика» в МЭИ, (г. Москва, 2001 - 2004 г.г.), на «Научных сессиях МИФИ» (г. Москва, 2001 - 2004 г.г.), на 9-й национальной конференции по искусственному интеллекту с международным участием КИИ'2000 (г. Тверь, 2004 г.), на Международном форуме информатизации МФИ-2004(Международные конференции «Информационные средства и технологии») (г. Москва, 2004), школе-семинаре «Новые Информационные Технологии» (г. Судак, 2000-2004 г.г.) и ряде других конференций.

Публикации

Основные результаты, полученные в ходе диссертационной работы, изложены в 19 публикациях, список которых приведен в конце автореферата.

Структура работы

Работа включает в себя: введение, пять глав, заключение, список литературы (107 наименований) и три приложения, иллюстрирующие технические детали реализации системы. Объем работы составляет 197 страницы с учетом приложений. Объем работы без приложений и таблиц составляет 150 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена уточнению аспектов информационной деятельности (ИД) как объекта исследования и постановке цели и задач работы. Глава содержит некоторые положения междисциплинарного характера, касающиеся организации информационной деятельности и ее модификации в условиях новых информационных технологий, а также анализ работы реальной исследовательской группы в сети.

Уточняется понятие информационной деятельности: в работе

рассматриваются преимущественно коммуникационные процессы, имеющие место при ведении ИД, таким образом следует говорить о коммуникационно-информационной деятельности (КИД).

В главе дается конкретизированное определение научного сообщества, использующееся в дальнейшей работе. На примере реальной задачи иллюстрируется работа отдельной исследовательской группы сообщества, ее основные задачи и структура. В качестве основы для дальнейшей работы принимается схема организации группы, показанная на рис. 1.

Коммуникационно подразделение

Рис. 1. Основные функции исследовательской группы и схема ее взаимодействия с

внешним миром

Также более детально рассматриваются обязанности каждого из членов группы — субъектов деятельности. При таком рассмотрении легко заметить, что большая часть деятельности членов коммуникационного подразделения группы является однообразной и может быть автоматизирована.

Результаты главы 1 позволяют более конкретно сформулировать задачи диссертационной работы, к которым относятся:

- выбор теоретического аппарата для формального описания КИД;

- на основе этого аппарата - построение модели ведения КИД в сетях;

- реализация в рамках построенной модели программной системы поддержки КИД.

Материал главы является результатом анализа и обобщения автором большого числа разнородных источников и позволяет сформулировать цель работы, ориентируя ее на определенный круг пользователей, а также выделить ключевые задачи и основные направление их решения.

Исследования первой главы базируются на работах П.Л. Капицы, Г. Хакена, В.Ф. Венды и других ученых, чьи работы посвящены проблемам коллективной деятельности с использованием новых информационных технологий. Работа в целом посвящена созданию систем гибридного интеллекта на базе современных коммуникационных и информационных технологий.

Во второй главе рассматриваются основные из существующих средств поддержки информационной деятельности в сетях и анализируются проблемы создания программных средств для поддержки сетевой информационной деятельности.

Для сравнения средств предложен ряд критериев, отражающих важные с точки зрения поставленной в диссертации задачи характеристики соответствующих разработок: степень ориентированности на следовательскую деятельность, количество используемых сервисов, эффективность в качестве средства коммуникации и т.д. Существующие разработки разбиты на четыре класса, каждый из которых рассмотрен по отдельности: конвергентные сервисы Интернет и сотовых сетей, объединенные сервисы в рамках Интернет, '\УеЬ-сервисы, корпоративные информационные системы (КИС).

Результаты анализа показывают, что ни одно из рассмотренных средств не удовлетворяет в должной мере постановке цели диссертации, так как не обладает требуемой совокупностью характеристик.

Условно все средства можно разбить на два больших класса: «тяжелые» системы (построенные по модели КИС), включающие в себя достаточно жесткую модель описания ИД и узкий спектр сервисов, и «легкие» системы, представляющие собой отдельные сервисы, ориентированные на решение

только конкретных задач, и, как следствие, не обладающие средствами построения модели ИД.

Вместе с тем, каждое из этих средств (особенно это касается систем типа Instant Messenger) достаточно активно используется уже существующими группами, поэтому заранее отрицать возможность его использования в рамках создаваемой системы нельзя. Таким образом, система обязана иметь возможность организовывать конвергенцию этих сервисов.

Другим результатом анализа является выбор сервиса SMS в качестве базового сервиса сотовых сетей как наиболее широко распространенного и надежного. Именно этот сервис рассматривается далее как инструмент конвергенции с Интернет и передачи данных.

Удовлетворить требованиям, которые предъявляются к коммуникационным системам, не являясь в то же время чрезмерно переусложненной, может только система, построенная на базе агентно-ориентированного подхода. В рамках этого подхода можно сопоставить различным коммуникационным сервисам агентов, обладающих с одной стороны, способностью к использованию этих сервисов, а с другой - к взаимодействию друг с другом. Таким образом, в главе сформулирована система критериев, позволяющая описать проектируемую систему как с точки зрения ее возможностей, так и в ряде технических аспектов. Это описание является отправным пунктом для последующей разработки.

Третья глава является ключевой ввиду новизны предложенного автором пути решения, определяемой, в свою очередь, новизной постановки задачи, объекта исследования и самого выбранного теоретического аппарата.

Здесь на базе результатов главы 1 формулируются характеристики как исследовательской группы в целом, так и отдельных ее компонентов (структура, функции, схема обмена информацией и требования). Показывается, что информационная деятельность группы с учетом сделанных уточнений и ограничений адекватно описывается средствами теории многоагентных систем (MAC).

В рамках разработанного агентно-ориентированного подхода в состав MAC, представляющей собой группу, предлагается ввести программных коммуникационно-информационных агентов (КИ-агентов), которые призваны выполнять две основные функции:

- облегчать информационную нагрузку на членов коммуникационного подразделения путем организации унифицированного доступа к разнородным источникам информации;

- поддерживать организационную структуру группы путем соответствующей организации внутригрупповых взаимодействий.

Элементарные структуры, соответствующие исполнению КИ-агентом той или иной функции, показаны на рис. 2.

I

пользователь (агент-человек)

WWW

КИ-агент

внешняя среда

«Вертикальная» функция - доступ к источникам информации

«Ф

!

«Горизонтальная» функция -организация КИД внутри группы

Рис.2. Различные функции КИ-агента

Переход к рассмотрению более сложных организационных моделей позволяет ввести КИ-агентов в состав исследовательской группы, показанной на рис. 1. При этом, если сделать акцент на «вертикальной» функции КИ-агента, группа приобретает двухуровневую структуру («горизонтальные» связи КИ-агентов не показаны, чтобы не усложнять рисунок), как на рис. 3.

В главе рассмотрены различные типы математических моделей многоагентных систем, большая часть которых ориентирована на описание MAC, состоящих из искусственных агентов. В нашем случае для описания гибридной человеко-машинной MAC выбрана модель, основывающаяся на работах И. Демазо.

В рамках этой модели группа представлена в виде четверки:

MAC = (A,E,R,ORG).

В построенной модели множество агентов А включает как агентов-людей,

так и программных комуникационно-информационных агентов (КИ-агентов):

A=({AhJ, (ArJ). *

Для агентов в работе вводится трехуровневая система языков описания

взаимодействий, включающая языки межагентного взаимодействия L2, языки ,

локального планирования L\ и язык исполнительного уровня L0 для

программных агентов. Тогда взаимодействие R каждого агента с внешним

миром описывается как

я=({г(Ь2>ШШ

В рамках агентно-ориентированного подхода такая классификация языков позволяет оперировать понятием агента независимо от его природы.

Предложены принципы и режимы взаимодействия агентов в рамках

12

системы. В рамках построенной модели проводится дальнейшее формальное описание программных КИ-агентов, включающее в себя описание действий и поведения агента посредством алгебр: алгебры действий, описывающей выполнение отдельных примитивных операций и алгебры поведений, описывающей взаимодействие агента с внешней средой, то есть с Интернет.

В рамках показанной выше модели отдельный программный КИ-агент (названный инфоботом) представляется как А'1 = (Еь Яь С), где

С = (К, М, Г, I, Б) - внутренняя структура инфобота, описание отдельных компонентов которой (К - ядро системы, М - модули расширения, Б - база фактов, I - реализация взаимодействия с источниками информации, Б -реализация взаимодействия с другими инфоботами) позволяет перейти уже к программной реализации.

Наиболее соответствующей построенной модели с одной стороны и возможностям сетей с другой, является архитектура 1гЛегЛаР, основная идея которой заключается в разделении агента на три основных уровня: уровень коллективного планирования, уровень локального планирования и реактивный уровень.

Схематическое представление фрагмента, многоагентной системы, включающей в себя агентов различных типов, показано на рис. 4.

Сформулирована проблема взаимодействия программных агентов при совместной обработке запроса несколькими агентами, заключающаяся в том, что различные агенты могут в общем случае давать различные ответы на один и тот же запрос. Для разрешения этой проблемы вводится логическая схема оценки достоверности высказываний, базирующаяся на произведнии четырехзначных логик Белнапа.

Рис. 4 Базовая архитектура многоагентой системы

Каждому высказыванию КИ-агента, являющемуся фразой языка а по сути представляющему собой некую информацию, полученную из сети, сопоставляется две четырехзначные логические оценки, соответствующие уверенности самого агента в достоверности результата и степени доверия других агентов к результатам работы конкретного агента. Представление логических решеток, отображающих возможные значения этих оценок, в вид диаграмм Хассе, представлено на рис. 5.

Рис 5 Четырехзначные решетки оценок

Произведение этих двух решеток дает решетку Ь]6, состоящую из пар значений - «внутренних» и «внешних» оценок работы агента. Отношение

порядка на L)6 определяет суммарную степень доверия к результату, полученному агентом. Логические операции над элементами этих пар позволяют формировать общее мнение группы агентов относительно какого-то высказывания х в том случае, когда х предлагается несколькими агентами.

Эта схема относится к числу важных результатов данной работы и позволяет успешно решать проблемы, возникающие при рабоге многоагентных систем.

Четвертая глава посвящена программной реализации системы.

Приведено обоснование выбора архитектуры системы «ядро -расширения», разработана общая структурная схема, выбран язык реализации Perl, как обладающий наиболее широкими возможностями по реализации сетевых протоколов, схем обработки разнородной информации на основе регулярных выражений, а также многоагентного взаимодействия.

Предложена реализация методов работы с многозначными логиками, базирующаяся на использовании встроенных средств языка Perl - т.н. хэшей, представляющих собой фактически ассоциативные массивы. В отличие от более ранних схем реализации многозначных логик, базирующихся на использовании символьных и двузначных логических конструкций, такая схема позволяет получать новые возможности, в частности - отдавать приоритет одной из двух оценок в зависимости от текущей ситуации. Это позволяет, в свою очередь, сделать поведение агента более интеллектуальным, а результаты его работы - более качественными с точки зрения человека.

Общая схема обработки запроса в ядре КИ-агента приведена на рис. 6, а боле подробные схемы - в приложениях к работе.

Запрос к инфоботу

Есть функция, обеспечивающая ответ9

Нет

Попытка неудачна

Запрос корректно выполнен

Нет

Запрос выполнен Да в условиях нехватки

информации * ^--

Рис. б. Схема выполнения запросов с присвоением оценок

В главе также приведено описание реализации отдельных компонентов системы. Сформулированы программные и эксплуатационные требования и описаны правила работы пользователя с системой.

В пятой главе приведены основные теоретические результаты работы и итоги опытной эксплуатации, подтвердившие как правильность теоретических положений, так и верность общего направления работы.

Описаны основные перспективные направления развития системы.

В заключении кратко описаны основные результаты работы. Материал, содержащий детальную информацию технического характера, касающуюся реализации, оформлен в виде трех приложений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведено исследование концепции коммуникационно-информационной деятельности исследовательской группы при работе с использованием сетевых средств коммуникации.

2. Проведен анализ существующих систем, ориентированных на ведение информационной деятельности в сети, и технологий, позволяющих строить такие системы.

3. Предложен агентно-ориентированный подход, позволяющий представить субъектов информационной деятельности как интеллектуальных агентов.

4. Построена модель исследовательской группы как многоагентной системы, что позволяет единообразно описать как агентов-людей, так и программных КИ-агентов, составляющих основу системы поддержки информационной деятельности.

5. Предложены методы и средства построения такого рода многоагентной системы с использованием КИ-агентов: иерархический набор языков коммуникации агентов, алгебраическая модель действий и стратегий поведения агента, логическая модель коммуникации агентов на основе произведения логик Белнапа.

6. Предложены модель и архитектура отдельного программного агента, базирующаяся на архитектуре ЬйегЯар, и сформулированы основные принципы функционирования такого агента, позволяющие ему успешно решать реальные задачи по обработке разнородной информации.

7. На основе предложенных решений реализована система поддержки информационной деятельности, представляющая собой систему

программных агентов, функционирующих в Интернет.

8. Разработанные методы и программные средства использованы в деятельности сотрудников НИИ Строительной Физики РААСН и в ряде других приложений, о чем имеются акты о внедрении.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Перевезенцев А. А, Чернов П.Л. Организация информационной деятельности на базе конвергенции сервисов и сетей: многоагентная система Инфобот // Вестник МЭИ. - 2004. - №3. - С. 55-61.

2. Перевезенцев A.A. ВЕБ-дизайн для мобильного Интернета// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. - Москва, МЭИ, 2002. - С. 333-334.

3. Перевезенцев A.A. Доступ к сервисам Internet через сети сотовой связи: InfoBot. - http://infobot.da.ru (2002).

4. Перевезенцев A.A. Многоагентная модель обработки информации // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. девятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. - Москва, МЭИ, 2003. - С. 302-303.

5. Перевезенцев A.A. Многоагентная модель обработки информации: пример информационной деятельности в сети Интернет// Математика, компьютер, образование: Тез. докл. одиннадцатой международной конф. 26-31 января 2004 г. - Дубна, 2004. - С. 58.

6. Перевезенцев A.A. Многоагентная модель поддержки информационной деятельности в сети// Математика, компьютер, образование: Тез. докл. десятой международной конф. 20-25 января 2003 г. - Пущино, 2003,

7. Перевезенцев A.A. Многоагентная система InterRap-агентов как средство поддержки информационной деятельности в сетях // Девятая национальная конференция по искусственному интеллекту КИИ-2004: Тр. конф. - Тверь, ТГТУ, 2004. - Т. 2. - С. 749 - 757.

8. Перевезенцев A.A. Научное сообщество - организация взаимодействия средствами Интернет// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. шестой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. - Москва, МЭИ, 2000. - С. 281— 282.

9. Перевезенцев A.A. Организация межсетевого взаимодействия в проекте WebMiner: конвергенция сети Интернет и сетей сотовой связи// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. седьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. - Москва, МЭИ, 2001. - С. 310-311.

10.Перевезенцев A.A. Поддержка деятельности исследовательских групп в сети Интернет// Новые информационные технологии: Тез. докл.

Двенадцатой международной студенческой школы-семинара. -Москва, МГИЭМ, 2004. - С. 312 - 313.

11 .Перевезенцев A.A. Поддержка информационной деятельности на базе конвергенции сервисов и сетей: многоагентная система Инфобот// Новости искусственного интеллекта. - 2003. - № 6. - С. 30 - 37

12.Перевезенцев A.A. Подход к построению многоагентной модели информационной деятельности в сети Интернет// Тр. научной сессии/ Москва, МИФИ. - 2003. - С. 68.

13.Перевезенцев A.A. Система GATEBOT: информационная поддержка коммуникативной деятельности в рамках конвергентных сетей Интернет и сотовой связи»// Новые информационные технологии: Тез. докл. Девятой международной студенческой школы-семинара. -Москва, МГИЭМ, 2001. - С. 262-263.

14.Перевезенцев A.A. Система информационной поддержки коммуникативной деятельности в рамках конвергентных сетей

' Интернет и сотовой связи// Новые информационные технологии:

межвузовский сб. научных трудов/ Рязань, РГРТА. - 2001. - С. 96-100.

15.Перевезенцев А А. Создание единого информационного пространства: многоагентная система поддержки информационной деятельности в сетях// Новые информационные технологии: Тез. докл. одиннадцатой международной студенческой школы-семинара. - Москва, МГИЭМ, 2003.-Т. 2.-С. 491-493.

16.Перевезенцев A.A. Экспериментальное моделирование информационной деятельности в сети Интернет посредством многоагентного приближения // Информационные средства и технологии: Тр. международной конф./ Международный форум информатизации МФИ-2004. - Москва, 2004. - Т. 1. - С. 203-206.

17.Перевезенцев A.A., Акинъшин С.К. Проект WebMiner. Многоагентная система организации поиска информации и межсетевого взаимодействия в среде Интернет// Новые информационные технологии: Тез. докл. девятой международной студенческой школы-семинара. - Москва, МГИЭМ, 2001. - С. 260-261.

!> Перевезенцев A.A., Перевезенцева Е.С. Многоагентная система

Инфобот для поддержки информационной деятельности в сетях как инструмент создания единого информационного пространства// Сб.

* научных трудов/ Математика. Компьютер. Образование. - 2003. -

Выпуск 10. Часть 2. - С. 35-45.

19.Перевезенцев A.A., Чернов П.Л. Многоагентная система поддержки информационной деятельности в конвергентных сетях // ПСУН по направлению «Сетевые технологии в обучении»/ Паспорт от 11.05.2004 г.-М., МЭИ.-2004.

В-7ду I

РНБ Русский фонд

2006=4 5411

«

Подписано в печать X 0Ц< ак< Тир< П л Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

ВВЕДЕНИЕ

1. ИНФОРМАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В СЕТЯХ КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Информационная деятельность в условиях новых технологий

1.1.1. Характер рассматриваемой деятельности.

1.1.2. Виды организации информационной деятельности.

1.2. Основные принципы ведения информационной деятельности в сети Интернет.

1.2.1 Общая схема ведения информационной деятельности.

1.2.2. Пример ведения КИД в сети.

1.2.3. Проблемы КИД.

1.2.4. Средства поддержки КИД. Проблема конвергенции сетей и сервисов.

1.3. Уточнение задач диссертации

Выводы

2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ РЕШЕНИЙ ЗАДАЧИ ПОДДЕРЖКИ ИНФОРМАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В СЕТЯХ

Введение.

2.1. Общее положение дел.

2.2. Технологии объединенных (конвергентных) сервисов Интернет и сотовых сетей

2.3. Создание единого коммуникационного сервиса.

2.4. Создание единого информационного пространства на основе WEB-сервиса

2.5. Корпоративные информационные системы

Выводы.

3. ПРЕДЛАГАЕМОЕ РЕШЕНИЕ. КОНЦЕПЦИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ СИСТЕМЫ ISCC.

Введение.

3.1. Теория многоагентных систем (MAC) как аппарат формального описания системы поддержки информационной деятельности в сети.

3.1.1. Обоснование выбора теоретического аппарата.

3.1.2. Уровни представления КИД

3.1.3. Требования к программному агенту

3.1.4. Работа группы с использованием многоагентной системы.

3.2. Математическая модель ISCC как MAC.

3.2.1. Формальное описание системы.

3.2.2. Формальная модель интеллектуального программного агента высокого уровня (КИ-агента) как базового элемента системы

3.2.3. Базовая архитектура MAC.

3.2.4. Проблема организации взаимодействия инфоботов при совместном выполнении запросов.

3.2.5. Логическая модель совместной деятельности агентов

3.3. Концепция обработки информации в ISCC.

3.3.1. Принципы обработки разнородной информации различных сетевых источников

3.3.2. Принципы обработки пользовательских запросов.

Выводы

4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ISCC.

Введение.

4.1. Архитектура системы.

4.1.1. Принципы реализации

4.1.2. Особенности программной реализации.

4.1.3. Структурная схема системы

4.2. Реализация ядра.

4.3. Реализация подключаемых модулей.

4.4. Реализация логической схемы оценки высказываний

4.5. Подсистема базы фактов.

4.6. Программные и эксплуатационные требования.

4.7. Клиентская система ISCC. Работа пользователя с системой.

Выводы

5. СИСТЕМА ISCC КАК СОСТАВЛЯЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА.

Введение.

5.1. Возможности и место системы в Интернет и конвергентных сетях.

5.2. Основные результаты работы.

5.3. Перспективы развития ISCC.

Выводы.

Актуальность исследования

Актуальность настоящего исследования обусловливается рядом факторов. Прежде всего, к таким факторам относится непрерывно возрастающее значение как собственно сетевых исследовательских групп, так и просто средств коммуникации в деятельности «классических» сообществ. Вместе с тем, современные средства коммуникации не удовлетворяют потребностей научного сообщества. Как правило это происходит из-за того, что при разработке средства недостаточно внимания уделяется собственно анализу задачи и описанию работы субъектов деятельности. Таким образом, можно констатировать, что необходима система поддержки исследовательской деятельности в сети, разработанная на основе серьезного анализа этой деятельности и опирающаяся на достаточно мощный теоретический аппарат.

Вторым фактором, определяющим актуальность работы, является то, что теория многоагентных систем, которая могла бы претендовать на роль такого аппарата, на сегодняшний день еще не предлагает решений в этой области. Это обуславливает необходимость приложения теории к реальным задачам, в частности, в задаче поддержки информационной деятельности.

Еще одним фактором является большое количество средств коммуникации и организации деятельности, существующих в настоящее время. К сожалению, можно констатировать, что эти средства разрабатывались либо без должной методической и теоретической базы (и тогда они просто не могут быть пригодны для серьезной работы), либо для закрытого круга пользователей (и тогда они не имеют необходимого спектра функций). Вместе с тем, количество различных средств исключает возможность создания «еще одного» их конкурента. Следовательно, необходима система, интегрирующая уже имеющиеся сервисы в рамках более интеллектуального средства.

Цели и задачи работы

Целью диссертации является разработка моделей, методов и программного обеспечения для поддержки коммуникационно-информационной деятельности в конвергентных сетях Интернет и сотовой связи.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:

1. Исследование процессов, составляющих информационную деятельность групп, работающих с использованием сетевых источников информации и средств коммуникации, и различных подходов к построению моделей таких групп.

2. Описание исследовательской группы в рамках формального аппарата теории многоагентных систем и введение в состав группы программных агентов, представляющих собой средства поддержки информационной деятельности.

3. Построение архитектуры отдельного программного агента и разработка на базе этой архитектуры многоагентной системы поддержки информационной деятельности.

4. Разработка методов и средств организации конвергенции сервисов Интернета и сетей сотовой связи на основе обработки разнородной информации.

5. Разработка алгоритмов и создание программной многоагентной системы поддержки информационной деятельности в сети.

Предметная область исследования

Предметная область, в рамках которой ставится цель исследования, представлена коммуникационно-информационной деятельностью в сети.

Под такой деятельностью будем понимать деятельность, обладающую следующими свойствами:

- она ведется группой лиц (сообществом, которое можно назвать также исследовательской группой), имеющих некоторую общую цель;

- можно выделить некоторое множество характерных форм деятельности;

- в качестве основных коммуникационных средств выступают сетевые средства коммуникации;

- в качестве источников информации обязательно используются сетевые средства хранения информации;

- в качестве инструментов деятельности выступают сетевые сервисы и технологии.

Коммуникационные процессы в сетях могут выполнять различные функции - регулятивную, координационную, информационную. В работе исследуется главным образом информационная функция коммуникации, что отражено в термине «коммуникационно-информационные процессы».

В настоящей работе развиваются представления о едином коммуникационно-информационном пространстве как средстве организации информационной деятельности исследовательской группы. Концепция единого информационного пространства является известной из работ по CALS-технологиям [107], в настоящей же работе особое внимание уделяется процессам коммуникации наряду с доступом к хранилищам информации.

Предметом диссертационной разработки является построение формального описания субъектов коммуникационно-информационной деятельности, процессов, составляющих эту деятельность, и средств поддержки и повышения эффективности ее на основе внедрения в исследовательскую группу программных агентов.

Методологические и теоретические основы исследования

В части диссертации, касающейся исследования механизмов информационной деятельности в условиях новых информационных технологий, использованы некоторые положения общественных наук, эмпирические данные о функционировании исследовательских групп в сети и экспериментальные исследования этого вопроса автором, на основании которых сделаны обобщения и выводы, положенные в основу построения схемы функционирования сетевой группы.

В ключевой части диссертации, касающейся разработки теоретических основ представленной системы поддержки информационной деятельности, исследования базируются на работах следующих научных направлений.

Работы Н.Н. Моисеева [34], П.Л. Капицы, С.П. Курдюмова, Г.Г. Малинецкого [23], посвященные концепциям коллективного интеллекта и общим вопросам синергетики.

Работы Г.С. Поспелова [67] , Д.А. Поспелова [66] и В.Ф. Венды [14] в области человекомашинных систем и распределенного искусственного интеллекта (ИИ).

Работы В.М. Курейчика и В.В. Курейчика [28], В.Б. Тарасова [79] по проблемам синергетического ИИ и многоагентных систем, а также работы В.И. Городецкого в области многоагентных систем [20].

Классические работы по искусственному интеллекту, касающиеся представления знаний, языков обработки знаний, организации баз знаний и данных, например [30,81], работы А.П. Еремеева и В.Н. Вагина [12], описывающие базовые принципы построения интеллектуальных систем.

Также были использованы работы, посвященные принципам организации компьютерных сетей, представления и передачи информации [1, 17,18 и др.].

При анализе и построении модели информационной деятельности использовались современные методики проектирования, применяемые в CASE-системах.

Научная новизна исследования

Реализован глобальный агентно-ориентированный подход к организации информационной деятельности в сетях. В рамках этого подхода различные уровни функционирования сообщества рассматриваются как MAC со схожими свойствами, что позволяет при рассмотрении верхних уровней иерархии не терять из виду деталей реализации системы.

Построена формальная модель взаимодействия агентов, разработана алгебра и логика описания действий агента.

На базе агентно-ориентированного подхода разработана архитектура соответствующего сетевого обеспечения.

Построена формальная модель отдельного агента - инфобота, представляющая собой описание интеллектуального агента, специально предназначенного для работы в сетях.

Предложено решение одной из центральных проблем теории MAC, связанной с организацией совместной деятельности агентов и оценкой высказываний агентов.

Разработаны принципы обработки разнородной информации в сетях на основе метаданных.

Перечисленные выше результаты воплощены в программном приложение — системе, названной ISCC (аббревиатура от I-agents for Scientific Communities Communications - Информационные агенты для поддержки Коммуникаций Научного Сообщества)

Практическая значимость исследования

Работа в ее полной функциональности (коммуникации, поиск и обработка информации согласно описанию) предназначается для организации исследовательской деятельности в любой области, предпочтительно в небольшой, группе (5-7 человек). Это — реально существующее ограничение, определяющее оптимальную численность работоспособного коллектива одного уровня. Форма использования: установка клиентской части системы на стороне пользователя и регистрация последнего администратором системы.

Такой деятельностью может быть как собственно научная работа, так и работа в рамках учебного процесса, т.е. выполнение НИР, курсовых и дипломных проектов, учебная практика.

В частном случае система может быть использована как удобное межсетевое коммуникационное средство.

Апробация результатов исследования

Работа апробировалась в трех принципиально различающихся ситуациях:

- в реальных сетевых условиях с кругом пользователей, не связанных формальными рамками;

- в рамках учебного процесса, а именно, экспериментальной лабораторной работы, целью которой для испытуемых был поиск оценочных критериев ряда объектов;

- в ходе работы организованной группы исследователей — сотрудников лаборатории - перед которыми стояла четко сформулированная задача, которую было необходимо решить в жесткие сроки.

Итоги апробации, описанные в главе 5, несмотря на неидеальность условий экспериментов, подтвердили правильность положений работы. Внедрение работы в лаборатории НИИ Строительной Физики позволило сотрудникам лаборатории сократить время, затрачиваемое на экспертизу проектов конструкций.

Результаты работы исследований докладывались на ряде конференций и приведены в 19 публикациях, наиболее серьезными из которых являются статьи в Сборнике трудов МГУ, рецензируемых журналах «Вестник МЭИ» и «Новости искусственного интеллекта».

Структура диссертационной работы

Работа содержит пять глав и три приложения.

Первая глава посвящена уточнению аспектов информационной деятельности как объекта исследования и постановке цели и задач работы. Глава содержит некоторые положения междисциплинарного характера, касающиеся организации информационной деятельности и ее модификации в условиях новых информационных технологий, а также анализ работы реальной исследовательской группы в сети. Этот материал является результатом анализа и обобщения автором большого числа разнородных источников и позволяет сформулировать цель работы, ориентируя ее на определенный круг пользователей, а также выделить ключевые задачи и основные направление их решения.

Во второй главе рассматриваются основные из существующих средств поддержки информационной деятельности в сетях. Показано, что рассмотренные технологии ориентированы на различные цели и круг пользователей, но не охватывают цели работы, что подтверждает актуальность и новизну последней.

Третья глава является ключевой ввиду новизны предложенного автором пути решения, определяемой, в свою очередь, новизной постановки задачи, объекта исследования и самого выбранного теоретического аппарата.

Здесь на базе результатов главы 1 формулируются характеристики как исследовательской группы в целом, так и отдельных ее компонентов (структура, функции, схема обмена информацией и требования). Показывается, что информационная деятельность группы с учетом сделанных уточнений и ограничений адекватно описывается средствами теории многоагентных систем (MAC). Выделяется совокупность функций, подлежащих по своим характеристикам передаче программным агентам, что дает возможность представить деятельность группы на двух взаимодействующих уровнях: уровне агентов-людей и уровне MAC информационных роботов - инфоботов. Далее описанию и конструированию подлежит MAC инфоботов.

Средствами теории MAC построено формальное описание отдельного агента и группы таких агентов. Предложена базовая архитектура MAC инфоботов, принципиальными особенностями которой по сравнению с общетеоретической схемой является интерпретация на предметной области и использование нескольких видов языков взаимодействия.

Все формализмы в качестве иллюстрации интерпретированы на базовом примере деятельности группы, впервые введенном в главе 1.

Как теоретическая основа обработки информации отдельным инфоботом предлагаются принципы обработки разнородной информации в сети и соответствующая схема.

Четвертая глава посвящена программной реализации системы.

Приведено обоснование выбора архитектуры системы «ядро - расширения», разработана общая структурная схема, выбран адекватный язык реализации. Приведено описание реализации отдельных компонентов системы. Сформулированы программные и эксплуатационные требования и описана работа пользователя с системой.

В пятой главе приведены основные теоретические результаты работы и итоги опытной эксплуатации, подтвердившие как правильность теоретических положений, так и верность общего направления работы. В главе также описаны основные перспективные направления развития системы.

Материал, содержащий детальную информацию технического характера, касающуюся реализации, оформлен в виде трех приложений.

Основные результаты работы были доложены на ряде конференций и представлены в 21 публикации, из которых три являются статьями в рецензируемых журналах.

Итоги теоретического исследования

Исследовательскую часть работы условно можно разделить на три этапа.

Первый этап, представленный в главе 1, предваряет постановку задачи и касается уточнения понятия информационной деятельности, выбора сообщества — субъекта деятельности и выяснения проблем, возникающих в связи с переносом этой деятельности в информационные сети. Этому было уделено значительное внимание, хотя при узкоспециализированном подходе возможна точка зрения, согласно которой этот этап находится за рамками работы. Однако нельзя не учитывать тот факт, что задача создания единого информационного пространства лежит на стыке целого ряда наук, и адекватный подход к ее решению может быть только синергетическим. «Заказчик» верхнего уровня (социум) и исполнитель (круг разработчиков сетевых технологий) находятся на разных полюсах с точки зрения и уровней постановки задачи, и областей наук (общественных и технических), ставящих эту задачу на разных языках, и средств решения (положения общественных наук и компьютерные технологии). Не остается ничего иного, как уточнение этой постановки на стыке наук, или — произвольная ее трактовка и соответствующее «компьютерное решение».

Автор придерживается той точки зрения, что серьезная работа в области информационных технологий должна соответствовать некоторому запросу «сверху и извне», причем уточнение этого запроса, его ограничение и формализация является в большей степени функцией специалиста в области информационных технологий, поскольку он, не будучи специалистом в общественных науках, тем не менее владеет их основами, сам является членом исследовательского сообщества и профессионально владеет исполнительным инструментом. Практика подтверждает эту точку зрения: программные инструменты, не имеющие под собой концептуальной основы, быстро исчезают со сцены в результате «естественного отбора» сетевым сообществом, которое эволюционирует по своим собственным неформализованным законам; напротив, концепции, адекватные информационным задачам социума, получают воплощение с ростом уровня технологий.

На этом этапе подход сверху, от деятельности, дал следующие возможности.

1. Очертить вид деятельности и ее субъекта — адресата разработки. Это — исследовательская деятельность и группа, ее осуществляющая, как базовая единица научного сообщества.

2. Уточнить формы исследовательской деятельности и их эволюцию в связи с появлением сетевых средств, что позволяет говорить о сложившихся формах сетевой информационной деятельности.

3. Уточнить состав, функции и связи членов исследовательской группы (т.е. ее структуру).

4. Выделить виды информационной деятельности, которые в принципе могут быть переданы программным компонентам.

Анализ работы естественно сложившихся в Интернете исследовательских групп, коммуникационная деятельность которых хорошо согласуется с положениями социологии [14, 55], позволили конкретизировать вышеизложенное вплоть до описания функций отдельных членов группы и их связей непосредственно в сетевой среде. В итоге этот этап исследования дал возможность сформулировать задачу диссертации в области, к которой она непосредственно относится, и послужил основой для теоретических исследований уже в этой области.

Соответствующие следующему, второму этапу работы положения отражены в главе 3, которая является концептуальным ядром работы. Здесь получены следующие результаты.

1. Анализ структуры, функций и деятельности исследовательской группы в сети дал возможность выделить сугубо человеческие (неформализуемые) функции и функции, которые можно возложить на программные компоненты. При включении последних в состав группы ее можно рассматривать как двухуровневую человеко-машинную систему [14,79].

2. Анализ свойств и коммуникационных связей членов группы позволил определить теоретическое направление, адекватное задаче диссертации (задаче поддержки информационной деятельности исследовательской группы). Таким направлением является теория многоагентных систем (MAC), в рамках которой далее ищется решение [66]. Согласно выполняемым функциям и роли в группе ее члены могут рассматриваться как агенты MAC. Конструированию подлежит искусственный компонент группы - MAC агентов-роботов, называемых инфоботами. При этом отдельный инфобот представляет собой когнитивный InteRRaP-areHT с вертикальной архитектурой планирования [9].

3. Поскольку аппарат теории MAC предусматривает ряд вариантов формализации, выбраны наиболее адекватные формализмы, согласно которым построено описание MAC инфоботов и отдельного агента-инфобота. Разработан математический аппарат для описания смешанных MAC людей и программных роботов.

4. Проектируемая MAC инфоботов рассмотрена с точки зрения организации коммуникаций: внутри MAC — между инфоботами, MAC инфоботов с человеком и MAC инфоботов с внешней сетевой средой. Выделены уровни языков коммуникации, определена специфика и сделано описание этих языков.

5. Построена общая архитектура MAC с учетом структуры агентов и используемых ими языков коммуникации. Эта архитектура базируется на представлении MAC как алгебраической системы, разделении множества агентов на два (или более) уровня и описании агента с точки зрения системы, как сущности, способной взаимодействовать с использованием нескольких языков различного уровня. Сообразно этому вводятся три уровня языков - язык межагентной коммуникации, язык локального планирования и язык исполнительного уровня.

6. Разработана архитектура программного агента, представляющая собой вариант InterRaP- архитектуры, адаптированный для создания сетевой системы [46,91].

7. Сформулированы проблемы, возникающие при организации совместной работы нескольких программных агентов. В работе предлагается способ решения этих проблем, основанный на использовании четырехзначной логики Белнапа [6] и модальной оценки высказывания агентов [65,86].

Третий этап исследования касается принципов обработки разнородной информации в сетях.

1. Проведен анализ особенностей сетевой информации, главными из которых являются текстовый характер информации и передача метаданных вместе с любым потоком данных.

2. Сформулированы принципы обработки разнородной информации на основе метаданных.

3. На основе предложенных принципов разработано расширение языка регулярных выражений как адекватного средства обработки текстов.

4. Описаны принципы применения этого расширения при обработке пользовательского запроса и предложена схема обработки информации инфо-ботом.

Реализация и итоги опытной эксплуатации

Программная реализация системы базируется на теоретических разработках и подробно описана в главе 4. Система реализована и апробирована как в минимальном варианте (с одним инфоботом), так и в вариантах до трех инфоботов включительно, и является действующим приложением.

Ряд модулей системы включен в штатную поставку ОС FreeBSD версии 5 в рамках «стабильной» (т.е. не предусматривающей постоянных обновлений) версии Infobot под эгидой автора оригинальной системы Кевина Лензо.

Ряд результатов работы, касающихся технологий передачи данных между Интернет и сетями сотовой связи, был использован ЗАО «ААМ Системз» в интегрированных системах обеспечения безопасности объекта охраны (совместно с программным комплексом АР ACS), о чем имеется акт о внедрении.

Система была использована при работе сотрудников лаборатории теплофи-зических характеристик и долговечности строительных материалов и изделий по экспертной оценке коррозионной стойкости различных конструкций. В задачи системы в рамках этой работы входила автоматизация поиска в Интернет тепловых, прочностных и иных характеристик используемых материалов и использование полученной информации в расчетах и при оформлении документации. Связь с системой осуществлялась как через Интернет (посредством электронной почты), так и посредством сотового аппарата (в условиях работы на объекте). Опыт использования системы подтвердил ее практическую эффективность: благодаря сокращению затрат времени на поиск и обработку информации сотрудники лаборатории получили возможность быстрее давать экспертное заключение.

Система прошла экспериментальную проверку в следующих вариантах поддержки информационной деятельности в сетях.

1. С 2001 г. на добровольной некоммерческой основе система используется несколькими реальными неформальными сетевыми сообществами. Постоянно ее услугами пользуется от 5 до 10 зарегистрированных пользователей. В состав предоставляемых услуг входит:

- организация работы на диалоговом канале IRC;

- пересылка SMS;

- рассылка новостей по требованию пользователя;

- поиск информации в сети Интернет;

- работа с электронной почтой.

Оценка эксперимента

Полностью исследовать возможности поддержки исследовательской деятельности в этих условиях не представляется возможным, поскольку совокупность пользователей системы зачастую не представляет собой целенаправленно работающей группы. Однако большими достоинствами такой работы является:

- реальность и естественность условий;

- возможность апробации именно в этих условиях различных комбинаций функций системы.

Следует заметить, что с позиций формирующегося по законам эволюции (в том числе естественного отбора) «сетевого сообщества» апробация в реальных условиях перевешивает практически любые иные аргументы: разработка, никем не востребованная, просто игнорируется.

Формально в таких условиях результативность работы системы можно определить только по протоколам работы и оценить, например, количеством выполняемых в сутки запросов. Это число колеблется в пределах нескольких десятков. Учитывая сознательное ограничение автором числа подписчиков и неизбежные сбои в работе (например, при перезагрузке сервера, хранящего систему), требующие постоянного администрирования, чему автор также не может уделить должного внимания, имеющиеся результаты правомерно считать более чем удовлетворительными.

Исследовательские группы, использовавшие систему, давали положительные отзывы о ее работе. Согласно этим отзывам к преимуществам использования системы следует отнести:

- сокращение времени на выполнение рутинных ежедневных операций (просмотр сводки новостей, отслеживание обновления сайтов и др.)

- облегчение процесса отправки сообщений членам группы, включая сообщения по электронной почте, SMS-сообщения и т.п.

- возможность оперативного получения быстро меняющейся информации, такой как курсы валют, прогноз погоды и т.п.

- возможность использовать встроенные средства системы для поддержания порядка на каналах IRC.

Во многом благодаря их пожеланиям функциональность системы постоянно поддерживалась на должном уровне.

2. В весеннем семестре 2003/2004 уч. года система была апробирована в учебном процессе на кафедре прикладной математики [59,62].

В рамках курса «Вычислительные машины, системы и сети», читаемого студентам 4-го курса групп А-5,13, была проведена лабораторная работа «Система поддержки информационной деятельности в конвергентных сетях», обеспеченная методическими указаниями, включающими сведения о процессе информационной деятельности, описание системы и сведения о работе с ней.

В рамках работы студенты моделируют реальную информационную деятельность, ведущуюся в сети Интернет, и знакомятся с системой ISCC как одним из средств поддержки этой деятельности. Основой для моделирования служит деятельность профессионалов в некоторой области, в данном случае -деятельность в области аппаратного обеспечения, описанная в качестве примера в главе 1.

В ходе работы студенты разбиваются на «исследовательские группы» из 3 -5 человек, выделяют внутри этих групп людей, ответственных за различные аспекты деятельности и осуществляют обмен информацией, используя при этом систему ISCC как для обмена внутри группы, так и для взаимодействия групп в целом. При этом моделируются различные ситуации (например, одна группа занимается сугубо экспериментальной деятельностью, другая - только теоретическими исследованиями; один из членов первой группы не имеет доступа к сети Интернет и вынужден пользоваться только сотовой связью и т.п.).

В качестве решаемых членами групп задач были взяты задачи выбора наилучшего варианта некоего объекта. Так, одна из групп решала задачу выбора модели цифрового фотоаппарата, другая — карманного компьютера, третья — аппарата сотовой связи и т.п. Принцип выбора задач определялся их актуальностью (и, следовательно, привлекательностью для экспериментаторов) и структурой поисковой деятельности при решении, которая должна соответствовать деятельности реальной научной группы в новой области, не располагающей набором канонических решений.

Результатом деятельности исследовательской группы согласно заданию должен был являться набор критериев, по которым производился выбор «оптимального» объекта и список предпочтений, содержащий комментарии, объясняющие, почему тот или иной объект занял соответствующее место.

Оценка эксперимента

Задание было выполнено всеми группами в худшем случае удовлетворительно. Процесс работы наиболее показательных групп был запротоколирован.

По завершении эксперимента результаты выбора, а также протоколы, содержащие последовательность запросов и их итоги их выполнения, были проанализированы автором.

Для получения объективной оценки результаты выбора фотокамеры были представлены автором для обсуждения на профессиональном форуме iXBT.com, где большинством участников решение было признано корректным, т.е. в процессе лабораторной работы задача была решена так же, как ее решили бы профессионалы.

Проведенный автором анализ альтернативного способа работы группы - в отсутствие системы ISCC и в условиях автономного доступа к отдельным сервисам - показывает, что в этом случае решение поставленной задачи за 2 академических часа с хорошим качеством результата не представляется возможным. Представляется, что система позволяет сэкономить по меньшей мере 20% времени при работе в такие сжатые сроки. Эта оценка объясняется следующими факторами:

- в условиях «спешки» основное время уходит на получение информации об изучаемом объекте; собственно мыслительная деятельность осуществляется параллельно с получением этой информации, а написание и редактирование отчета не занимают существенного времени, т.к. к нему не предъявляется жестких требований;

- среднее время обращения к электронному каталогу типа price.ru составляет порядка минуты, причем большая часть времени уходит на просмотр страниц, а не на их загрузку;

- инфобот позволяет обработать такой же запрос за единицы секунд, избавляя пользователя от необходимости каждый раз вчитываться в «промежуточную» информацию (выбор категории товара и т.п.)

- за время работы группа выполняет только запросов к электронному каталогу не менее десятка.

В ходе экспериментальной лабораторной работы были также оценены технические характеристики инфобота:

- время отклика составляет, в зависимости от запроса, от 1 до 5 секунд;

- объем информации, переданной между инфоботом и источниками информации за 2 академических часа составил 23 Мбайт;

- объем информации, переданной между инфоботом и участниками эксперимента за тот же период составил около 40 Кбайт;

- общее количество запросов к системе за тот же период — порядка 50.

Можно констатировать, что помимо экономии времени на запросах инфобот позволяет также существенно уменьшить траффик между источниками информации и конечным ее потребителем, в первую очередь — за счет отбрасывания элементов оформления и разметки, не входящих в состав собственно необходимой информации.

Хотя ряд возможностей системы (ежедневные рассылки новостей, проверка электронной почты, слежение за порядком на канале IRC) остается нераскрытым в силу малой протяженности эксперимента, однако вполне можно получить представление об его основной функции - обеспечении интеграции различных средств коммуникации.

Работа оформлена актом о внедрении в учебный процесс кафедры ПМ, а также зарегистрирована как ПСУН и награждена дипломом 3 степени на конкурсе НИТ в области обучения (июнь 2004) [46].

3. Разработанная система аналогичным образом была апробирована весной 2004 г. на кафедре ВМиСС. Работа внедрена в рамках курса «Поисковое проектирование» и оформлена соответствующим актом.

Можно утверждать, что экспериментальные исследования подтвердили правильность принципиальных положений работы и выбранного пути их реализации, а также эффективность самой программной реализации.

Оценка эффективности MAC инфоботов в реальных условиях

Очевидно, что использование предлагаемой системы сталкивается с рядом трудностей технического характера, связанных, прежде всего, с присущими сети Интернет ограничениями по пропускной способности каналов, объемам хранилищ, скорости реакции отдельных инфраструктурных узлов (прежде всего — сервера и коммутаторов).

Отметим, что пропускной способности каналов «в чистом виде» более чем достаточно для передачи потокового видео (для сравнения - поток DVD-video имеет битрейт порядка 1 Мбит\сек, в то время как пропускная способность «медленного» Ethernet - 10 Мбит\сек). В силу этого основные сложности возникают из-за того, что протокол IPv4, применяющийся до сих пор, не имеет встроенных возможностей по управлению качеством обслуживания (т.н. QoS), а, следовательно, и потоком трафика. Протокол нового поколения IPv6 должен избавить сеть от проблем, связанных с пропускной способностью [63].

Для протокола IPv4 возможно дать статистические оценки, основывающиеся на опыте эксплуатации MAC в реальных условиях. В качестве источника данных возьмем эксперимент с реальной сетевой группой, дополнив его ситуациями, создающими критическую нагрузку на инфоботов (синхронное обращение за новостями и пр.). Для системы из трех инфоботов выделим четыре ключевых параметра для каждого инфобота: загрузку процессора, загрузку каналов «ин-фобот-интернет», «инфобот-пользователь» и «инфобот-инфобот». Усредним данные по всем инфоботам и сведем их в таблицу.

Заключение

Цель диссертации состояла в разработке моделей, методов и программного обеспечения для поддержки коммуникационно-информационной деятельности в конвергентных сетях Интернет и сотовой связи.

К основным результатам диссертационной работы относятся:

1. Исследование процессов, составляющих коммуникационно-информационную деятельность исследовательской группы при работе с использованием сетевых средств коммуникации.

2. Анализ существующих систем, ориентированных на ведение информационной деятельности в сети, и технологий, позволяющих строить такие системы.

3. Агентно-ориентированный подход, позволяющий представить субъектов информационной деятельности как интеллектуальных агентов.

4. Описание исследовательской группы как многоагентной системы, что позволяет единообразно описать как агентов-людей, так и программных КИ-агентов, составляющих основу системы поддержки информационной деятельности.

5. Методы и средства решения проблем, возникающих при построении такого рода многоагентной системы: иерархический набор языков коммуникации агентов, алгебраическая модель действий п стратегий поведения агента, логическая модель коммуникации агентов.

6. Архитектура отдельного программного агента, базирующаяся на архитектуре InterRap, и сформулированы основные принципы функционирования такого агента, позволяющие ему успешно решать реальные задачи.

7. На основе предложенных решений реализована система поддержки информационной деятельности, представляющая собой систему программных агентов, функционирующих в Интернет.

8. Разработанные методы и программные средства использованы в деятельности сотрудников лаборатории НИИ Строительной Физики РААСН и в ряде других приложений, о чем имеются акты о внедрении.

1. Абросимов Л.И., Трущенко М.А. Модель сетевого коммуникационного узла // Вычислительные сети, теория и практика. — 2003. — №1.

2. Автоматизация групповой работы. Подход к Интернет II Групповая работа с использованием информационных технологий. — Публикация в Интернет. http://webdesign.perm.ni/01 l/15/podhod.htm (2004).

3. Андрианов В.И., Соколов А.В. Сотовые, пейджинговые и спутниковые средства связи. Спб: БХВ-Петербург, 2001. - 387 с.

4. Афанасьев В., Горностаев Ю. Эволюция мобильных сетей. — М.: Связь и бизнес, 2001.-140 с.

5. Ахо А., Ульман Дж. Теория синтаксического анализа, перевода и компиляции. М.: Мир, 1978. - 535 с.

6. Белнап Н., Стил Т. Логика вопросов и ответов. М.: Прогресс, 1981. -287 с.

7. Блинов A.JI., Петров В.В. Элементы логики действий. — М.: Наука, 1991.

8. Борисов Е.С. Агенториентированная технология. Публикация в Интернет. http://mechanoid.narod.ru (2002).

9. Вагин В.Н. Дедукция и обобщение в системах принятия решений. — М.: Наука, 1988.-384с.

10. Вагин В.Н., Еремеев А.П. Некоторые базовые принципы построения интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени // Известия РАН. ТиСУ. -2001. -№ 6.

11. Вагин В.Н., Головина Е.Ю., Загорянская А.А. и др. Достоверный и правдоподобный вывод в интеллектуальных системах М: Физматлит, 2004.

12. Венда В.Ф. Системы гибридного интеллекта: эволюция, психология, информатика . М.: Машиностроение, 1990. — 447 с.

13. Власова Е.В. Коммуникация в совместной и групповой деятельности. — Публикация в Интернет. http://w\vw.psychology.ni/lomonosov/tesises/ep.htm (1998).

14. Вонг У. Системы конференций для предприятия. // Lan. 1998. - №5.

15. Габович А.Г. Конвергенция и технологии в Интернет // Экспертный совет по информационным технологиям. — Публикация в Интернет. www.its.org.ua/biblioteka/gabovich3 .htm (2001).

16. Гагин А.А. Сервисы Интернет: практическое рассмотрение. — Публикация в Интернет. http://lib.baikal.net/koi.cgi/INTERMET/gagin2.txt (1999).

17. Гиббс М. Язык Perl: прежде всего практичность // Открытые системы. Сети. -1997.-№7.

18. Городецкий В.И, Грушинский М.С., Хабалов А.В. Многоагентные системы (обзор) // Новости искусственного интеллекта. 1998. - №2. — с. 64 - 117.

19. Грис Д. Конструирование компиляторов для цифровых вычислительных машин. М.: Мир, 1975.

20. Ивин А.А. Логика норм. М.: Изд. МГУ, 1973.

21. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего. М.: Эдиториал УРСС, 1997.

22. Карпенко А. С. Логики Лукасевича и простые числа. М.: Наука, 2000.

23. Кристиансен Т., Торкингсон Н. Perl. Библиотека программиста. — СПб: Питер, 2000. 734 с.

24. Кристиансен Т., Торкингсов Н. Perl. Сборник рецептов для профессионалов. Спб, Питер, 2004. - 928 с.

25. Кун Т. Структура научных революций. — М.: Прогресс, 1977. 300 с.

26. Курейчик В.М., Курейчик В.В. Эволюционные, синергетические и гомео-статические стратегии в искусственном интеллекте //Новости искусственного интеллекта. -2000. — №3.

27. Линкольн Д. Штайн. Разработка сетевых программ на Perl. — Спб: Вильяме, 2001.-752с.

28. Лорьер Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта. -М.: Мир, 1991.

29. Макинтош Дж., Эрик Т. Рэй. Perl & XML. Библиотека программиста. — Спб: Питер, 2003. 208 с.

30. Мальцев А.И. Алгебраические системы. — М.: Наука, 1970.

31. Мирский Э.М. Социология науки. -. Публикация в Интернет: http .7/courier. com .ru/pril/posobie/0. htm (2004).

32. Моисеев H.H. Расставание с простотой. — M.: Аграф, 1998.

33. Моррисей Дж. Целевое управление организацией. М.: Советское радио, 1979.-143 с.

34. Москалюк А. Конвергенция данных уже не фантастика // Компьютерное обозрение. - 2001. - №48. - Публикация в Интернет, http://www.itc.ua (2001).

35. На пути от 2G к 3G: система GPRS. Публикация в Интернет. www.ixbt.com/mobile/sprs.shtm. (2004).

36. Общаемся глобально // Chip. 2001. - №5. - С.91 - 95.

37. Павлов С.А. Векторное представление истинностных значений. // Третий Российский философский конгресс «Рационализм и культура на пороге III тысячелетия»: Материалы конф. Публикация в Интернет. Портал auditorium.ru (2004).

38. Павлов С.А. Классификация трех- и четырехзначных логик в рамках логики ложности FL4 // Логические исследования. — 1995. Вып. 3.

39. Паринов С.И. Истоки Интернет-цивилизации. // Мир Интернет. 1999. -№15.

40. Пашкевич И.А. Построение Интернет-сервисов для абонентов мобильной телефонии. Публикация в Интернет, www.rans.ru/arrangements /arch2000 /vear-conference/conferences-2000-06-programm.html (2000).

41. Перевезенцев А.А, Чернов П.Л. Организация информационной деятельности на базе конвергенции сервисов и сетей: многоагентная система Инфо-бот // Вестник МЭИ. 2004. - №3. - С. 55-61.

42. Перевезенцев А.А. ВЕБ-дизайн для мобильного Интернета// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. Москва, МЭИ, 2002.-С. 333-334.

43. Перевезенцев А.А. Доступ к сервисам Internet через сети сотовой связи: InfoBot. — Публикация в Интернет, http://infobot.da.ru (2002).

44. Перевезенцев А.А. Многоагентная модель обработки информации // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. девятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. — Москва, МЭИ, 2003. С. 302-303.

45. Перевезенцев А.А. Многоагентная модель обработки информации: пример информационной деятельности в сети Интернет// Математика, компьютер, образование: Тез. докл. одиннадцатой международной конф. 26-31 января 2004 г. Дубна, 2004. - С. 58.

46. Перевезенцев А.А. Многоагентная модель поддержки информационной деятельности в сети// Математика, компьютер, образование: Тез. докл. десятой международной конф. 20-25 января 2003 г. Пущино, 2003. С. 54

47. Перевезенцев А.А. Многоагентная система InterRap-areHTOB как средство поддержки информационной деятельности в сетях // Девятая национальная конференция по искусственному интеллекту КИИ-2004: Труды, конф. — Тверь, ТГТУ, 2004. Т. 2. - С. 749 - 757.

48. Перевезенцев А.А. Поддержка деятельности исследовательских групп в сети Интернет// Новые информационные технологии: Тез. докл. двенадцатой международной студенческой школы-семинара. Москва, МГИЭМ, 2004.-С. 312-313.

49. Перевезенцев А.А. Поддержка информационной деятельности на базе конвергенции сервисов и сетей: многоагентная система Инфобот // Новости искусственного интеллекта. — 2003. — № 6. С. 30 - 37

50. Перевезенцев А.А. Подход к построению многоагентной модели информационной деятельности в сети Интернет // Труды научной сессии. — Москва, МИФИ.-2003.-С. 68.

51. Перевезенцев А.А. Система информационной поддержки коммуникативной деятельности в рамках конвергентных сетей Интернет и сотовой связи // Новые информационные технологии: межвузовский сб. научных трудов. — Рязань, РГРТА. 2001. - С. 96-100.

52. Перевезенцев А.А., Чернов ПЛ. Многоагентная система поддержки информационной деятельности в конвергентных сетях // ПСУН по направлению

53. Сетевые технологии в обучении». Паспорт от 11.05.2004 г. - М., МЭИ. -2004.

54. Переспективы инвестиций в телекоммуникации. Обзор отрасли. // Экономический еженедельник «Эпиграф». — 2004 — №7.

55. Попов Э.В. Корпоративные системы управления знаниями // Новости искусственного интеллекта. 2001. - №1. - С. 14-25

56. Попов Э.В. Экспертные системы. Решение информационных задач в диалоге с ЭВМ М.: Наука, 1987.

57. Поспелов Д.А. Многоагентные системы настоящее и будущее // Информационные технологии и вычислительные системы. - 1998. - №1. -с. 14-21.

58. Поспелов Г. С. Искусственный интеллект — основа новой информационной технологии. М.: Наука, 1988.

59. ПочепцовГ.Г. Теория коммуникации.-М.: Рефл-бук, 2001.

60. Программное обеспечение // Групповая работа с использованием информационных технологий. Публикация в Интернет. http://webdesign.perm.ru/011/15/novel.htm (2004).

61. Программные средства вычислительной техники. Толковый терминологический словарь-справочник. — М.: Изд. стандартов, 1990. 368 с.

62. Райхерт Эберхард. Электронный бизнес становится мобильным // Mobile Business: Новые технологии. Публикация в Интернет. http://www.mobilebusiness.ru (2002).

63. Сабанов А. Некоторые направления развития АСР. // СвязьЭкспоКомм: редакционный обзор и репортаж с выставки. — Москва, 2001.

64. Скобелев П.О. Холистический подход к созданию открытых мультиагент-ных систем // 3-я Международная конференция по проблемам управления и моделирования в сложных системах: Труды конф. 4-9 сентября 2001 г. -Самара, 2001.

65. Смирнов А.В, Шереметов Л.Б. Многоагентная технология проектирования сложных систем. Автоматизация проектирования. — 1998. — №3.

66. Совместная деятельность и групповая работа. Психологические аспекты управления. Публикация в Интернет, http://psvmanager.km.ru/ social/groupework/file together.html (2001).

67. Современная западная социология. Словарь. — М., 1990.

68. Спортак М., Паппас Ф. и др. Компьютерные сети и сетевые технологии. -М.: ДиаСофт, 2002. 736 с.

69. Табачный Е.М., Златопольский А.Н, Калинина Е.И. Технико-экономический анализ и обоснование решений при проектировании информационных технологий. — М.: МЭИ, 1997. 130 с.

70. Тарасов В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям: философия, психология, информатика. М.: УРСС, 2002. - 348 с.

71. Трахтенгерц Э.А. Взаимодействие агентов в многоагентных системах // АиТ. 1998. - №7.

72. Уинстон П. Искусственный интеллект. — М.: Мир, 1980.

73. Фридл Дж. Регулярные выражения. СПб.: Питер, 2001. - 347 с.

74. Хакен Г. Информация и самоорганизация: макроскопический подход к сложным системам. М.: Мир, 1991.

75. Холзнер С. Perl. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2000. - 490 с.

76. Чекинов Г.П., Чекинов С.Г. Применение технологии многоагентных систем для интеллектуальных систем интеллектуальной поддержки принятия решений (ИППР) // Сетевой электронный научный журнал «Системотехника». -2003. -№1.

77. Шалимов А. Применяет ли ваша корпорация системы автоматизации групповой деятельности. Публикация в Интернет. http ://www. computerra.ru/offline (2003).

78. Яковлев В. А. Бинарность ценностных ориентации; науки. // Вопросы философии. 2002. - №4. - Публикация в Интернет. http://ww.logic.nl/Russian/vf/Papers2001 /Yakovlevl22001.htm (2002).

79. AOL, MSN и YAHOO три богатыря II Компьютерра. - 2002. - № 1. - с. 88-91.

80. Homsky N. On certain formal properties of grammars // Information and Control. 1959.-№ 2. P. 137-167.

81. Hopcroft J.E., Ullman J.D. Formal languages and their relation to automats. —. Addison-Wesley Pub. Co., Inc. 242 p.

82. Kevin Lenzo. Infobots and Purl // The Perl journal. Summer 1998.

83. Mandiau R., Grislin-Le Strugeon E. Panomara et applications des systemes multi-agents. Chapitre dans la Collection Techniques de Г^ётеиг. — Reference S-810. — Paris, 1999.

84. What is Jabber? // Jabber Software Foundation. — Публикация в Интернет. http://www.iabber.org (2003).

85. Ivan Meznik. Common-sense logic for managing Uncertainity // The Mathematics Education into the 21th century project. Pod Tezniami, Ciechocinek. — Poland, 2004.

86. Armano Srbljinovic et al. An Agent-Based Model of Ethnic Mobilisation // Journal of Artificial Societies and Social Simulation. 2003. - Vol. 6. — № 1.

87. Joaquin Delgado, Noahiro Ishii. Multiagent learning in recommender systems for information filtering on the Internet // International Journal on Cooperative Information Systems. 2001. - Vol. 10. -№№ 1, 2.

88. Pascal Roques, Franck Vallee. UML en action // Paris: EYROLLES. 2003. -435 p.

89. Sims M, Corkill D., Lesser V. Separating Application-Specific and Organizational Coordination Issues during Multi-Agent Organizational Design and Instantiation // UMass Computer Science Technical Report. 1998. - №4.

90. Peter Kollock. Design Principles for Online Communities // The Internet and Society: Harvard Conference Proceedings. — Cambridge, MA: O'Reilly&Associates, 1997.

91. Christophe Kolski et al. Holonic User Driven Methodologies and Tools for Simulating Human Organisations I ILAMIH URA CNRS 1775. 2000.

92. Bergenti F., Poggi A., Burg В., Gaire G. Deploying FIPA compliant systems on handheld devices // IEEE internet computing. —2001. -№4.

93. A Di Stefano, C.Santoro. NetChaser: Agent support for personal mobility // IEEE Computing. -2000. -№2. P. 74-79.

94. Hayzeldert A., Bourne R. Agent Thechnology for Communication Infrastructure //Ed Wiley.-2000.

95. Brooks R. Intelligence without representation. // Artificial intelligence. 1991. -Vol. 47.

96. Genesereth M.R., Ketchpel S.P. Software agents. // Communications of the ACM.-1994.-Vol. 37.

97. Etzioni O., Weld D. Intelligent agents on the Internet. // IEEE expert. -1995. -№4.

98. Колчин А.Ф. Управление жизненным циклом продукции. М.: Анахарсис. -2003.