Agent智能人機接口技術

　　1 人- 機失調問題

　　近年來, 雖已開始對人在生產制造系統(tǒng)中的核心地位有所認識, 但對如何處理好系統(tǒng)中人機的關系,尚無具體的研究成果。

　　本文提出利用“代理人”的思想來實現人機協(xié)調, 將agent 技術和方法應用于人機接口, 并設計了一個決策支持系統(tǒng)中的基于Agent 的人機接口模型, 應用Agent 接口實現人、機器和其它設備的三位一體模型, 并給出了該系統(tǒng)的工作流程。

　　2 智能人機接口技術實現人機協(xié)調

　　控制論的創(chuàng)始人維納早就指出“: 當我們使用有理智的機器的時候, 我們自己應該在利用這些機器之前, 表現出更大的理智和才能”。在復雜工業(yè)系統(tǒng)中,人與機器的合理分工、協(xié)同和集成是有效實施智能管理系統(tǒng)集成及優(yōu)化技術的關鍵。

　　2.1 人機一體化思想

　　在制造環(huán)境中, 人的核心作用是不可替代的。在制造智能管理自動化系統(tǒng)的人機關系問題上, 最初的思想是強調高度自動化, 但在研究和應用實踐中產生的種種問題, 使人們逐漸認識到適度自動化的重要性, 進而提出了“人件”(Humanware) 與“軟件”、“硬件”具有同等重要性。1990 年錢學森在研究思維科學時,提出了“綜合集成工程”(Meta- syntheTIc Engineering),其中蘊涵了人在集成系統(tǒng)中的不可替代作用。

　　路甬祥院士提出了“人機一體化系統(tǒng)”, 其核心內容是強調人在系統(tǒng)中的重要性, 人機協(xié)同感知、思維和執(zhí)行實現人與機械的整體綜合(Metasynthesis), 強調人在回路中的重要性, 通過超介質(hypermedia) 實現人機耦合(human- machine coupling), 從而實現人機最佳協(xié)同合作(human - machine synergy)。

　　人與機器是兩種具有重大區(qū)別的系統(tǒng), 要實現二者有機的結合, 達到最佳協(xié)同的目的, 首先必須了解各自的特點, 然后尋求二者通過超介質, 如智能人機接口結合實現人機一體化系統(tǒng)。

　　2.2 智能人機接口

　　涂序彥教授指出的“人機協(xié)調”意味著: 人與自動化機器設備組成的人機系統(tǒng)(Man-Machine System)中, 人與機器通過多媒體智能界面(Multimedia IntelligentInterface) 進行人機友好通信, 在人機合理分工的基礎上, 進行人機協(xié)同工作, 實現人機“智能集成”(IntelligenceIntegratiON), 促進人機“智能共生”( IntelligenceCo- growing) , 達到“人機和諧”(Man-MachineHarmonization) 。為了實現人機協(xié)調, 在系統(tǒng)設計中要做到人機合理分工, 而在實現中則要提供多媒體的人機智能接口, 以便在系統(tǒng)運行中能夠進行人機的友好交互, 實現人機智能結合, 人機協(xié)同工作。在多庫協(xié)同軟件支持下, 可以為智能管理系統(tǒng)設計和實現可視化的多媒體人機智能界面, 建立人機協(xié)調的智能管理系統(tǒng)。

　　借助智能人機接口實現人機協(xié)調的要求:

　　( 1) 要實現人機協(xié)同的思想, 必須充分發(fā)揮人與機器各自的特點, 以協(xié)同最優(yōu)為目標, 借助一個既能理解人的思維和行為, 又能理解機器行為的人機接口, 在人與機器之間建立一種柔性的耦合關系, 是將具有本質區(qū)別的兩個事物有機融合的一種可行思路。

　　( 2) 人特有的認知和行為特點, 決定了人機接口的視線中應該設計由人根據自身特點、經驗知識創(chuàng)造的, 并具有人類某些重要意識屬性和行為特點的“代理人”。這個“代理人”駐留在人機接口系統(tǒng)中。

　　( 3)“代理人”需要具有適用于不同人的認知和行為特點的能力, 這是建立在對人的認知和行為特點充分理解的基礎之上的。因此中間體本質上是一個知識系統(tǒng)。

　　( 4) 讓“代理人”作為人和機器之間信息、知識、情感溝通的橋梁, 既不需要構建具有超人的智能機器(實踐已經證明一味追求智能化機器的道路已經步履維艱) , 又避免了人與機器地生硬的直接接觸。這就是一種智能化人機—體的超介質。

　　3 智體( Agent ) 的特點和結構

　　智體(Agent) 是很好的實現上述“代理人”的工具。

　　Agent 代表擬人的智能實體, 具有類似于人的特性和功能, 如:

　　(1)自律性(Autonomy)。Agent 具有根據自己的信念、愿望和意圖, 自律地、獨立地自行決策的性能。

　　(2)主動性(Activity)。Agent 能預見環(huán)境的變化并按照其目的和需求主動地采取行動。

　　(3)敏感性(Sensibility)。Agent 具有感知、識別和理解環(huán)境或其它智體的性能。

　　(4)反應性(Reactivity)。Agent 能輸入刺激信息和輸出反應行為, 能接收指示并執(zhí)行任務。

　　(5)機動性(Mobility)。Agent 具有機動性、靈活性和適應性, 能在其生存環(huán)境中隨意移動, 并實現某些遠程操作。

　　(6)社團性(Sociality)。各種Agent 之間可以相互通信、協(xié)商、協(xié)作和協(xié)調。若干Agent 可組成Agent 團隊或Agent 社會。

　　為了表達agent 的特性和功能, agent 的模型可用一個六元素的數據集來給出。如下:

　　A={Au, Ac, Se, Re, Mo, So} ( 1)其中: A—Agent; Au—自律性; Ac—主動性; Se—感知性; Re—反應性;Mo—移動性; So—社團性作為擬人的智能實體, 智體的結構應類似于人。

　　智體的一般結構如圖1 所示。在圖中,智體包括如下3 個單元素:

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　　(1)決策生成器(Decision Maker)。具有自律性Au和主動性Ac 的決策生成器根據自己的信念、愿望、意圖和感受器輸入的信息, 輸出指令給效應器。

　　(2)感受器(Sensor)。具有敏感性能的感受器, 從外界環(huán)境或其他Agent 接受輸入的刺激信息, 并提供經過處理的信息給決策生成器。

　　(3)效應器(Actuator)。具有反應性能的效應器接收決策生成器的指令, 并產生輸出行動, 作用于外界環(huán)境或其它Agent。

　　基于Agent 的體系結構, 可以利用軟件、硬件或“軟一硬”件的方法和技術來設計和實現。

　　4 基于Agent 的人機接口在決策支持系統(tǒng)中的實現模型

　　決策支持系統(tǒng)強調決策過程的人機交互, 它比一般的軟件系統(tǒng)更需要一個界面友好的人機交互系統(tǒng).

　　人機接口, Agent 可充當用戶和機器信息溝通的橋梁,形成一種人機互相激發(fā)、優(yōu)勢互補、共同尋求問題的有效途徑, 從而構成基于網絡的分布式人機共存環(huán)境。