Методы и программные средства анализа мультиагентных систем на основе нечетких когнитивных и игровых моделей

• Автор: Устиненков, Евгений Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Смоленск
• Количество страниц: 175 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТ ВУЮЩИХ МЕТОДОВ, МОДЕЛЕЙ И

ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ АНАЛИЗА МУЛЬТИАГЕИТНЫХ СИСТЕМ

1.1 Основные задачи и методы анализа мультиагентных систем

1.2 Когнитивные модели для анализа мультиагентных систем

1.2.1 Традиционные знаковые когнитивные карты и их развитие.

1.2.2 Нечеткие когнитивные карты Коско и их развитие

1.2.3 Нечеткие когнитивные карты Силова.

1.2.4 Нечеткие продукционные когнитивные карты

1.3 Нечеткие ировье модели для посгроения и анализа мультиаген тных

1.3.1 Нечеткие игровые модели с нечеткими стратегиями и целями игроков

1.3.2 Нечеткие игровые модели с информацией о предпочтении игроков в использовании стратегий и о степени уверенности в выборе противником стратегии.
1.3.3 Лингвистические нечеткие игровые модели.
1.3.4 Несовместные нечеткие игровые модели с критерием Нэша.
1.3.5 Нечеткие игровые модели нескольких игроков
1.4 Совместное использование игровых и когнитивных моделей для
описания сложных систем.
1.5 Средства построения и анализа мультиагентных систем.
1.6 Требования к нечетким когнитивным и игровым моделям для
построения и анализа мультиагентных систем
1.7 Постановка задачи исследования
1.8 Выводы
2 РАЗРАБОТКА НЕЧЕТКИХ КОГНИТИВНЫХ И ИГРОВЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ АНАЛИЗА МУЛЬТИАГЕНТНЫХ СИСТЕМ.
2.1 Разработка нечеткой игровой модели для анализа мультиагентных систем
2.1.1 Постановка задачи.
2.1.2 Алгоритм решения нечеткой игровой модели
2.1.3 Нечеткие игры с несколькими критериями
2.2 Разработка нечетких когнитивных моделей для анализа мультиагентных систем.
2.2.1 Описание состояний и значений концептов.
2.2.2 Опосредованное влияние одного концепта на другой
2.3 Модель динамики для анализа взаимодействия агентов в мультиагентных системах.
2.3.1 Анализ тенденций взаимодействия агентов.
2.3.2 Нормирование влияний концептов
2.4 Разработка нечеткой коалиционной когнитивной модели для оценки ситуаций взаимодействия агентов.
2.5 Выводы
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДА И СРЕДСТВ АНАЛИЗА МУЛЬТИАГЕНТНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКИХ КОГНИТИВНЫХ И ИГРОВЫХ МОДЕЛЕЙ.
3.1 Метод анализа мультиагентных систем на основе нечетких когнитивных и игровых моделей.
3.1.1 Моделирование динамики в мультиагентных системах
3.1.2 Определение числа взаимодействующих агентов.
3.1.3 Определение множества коммуникативных действий
3.1.4 Определение набора возможных стратегий агентов и способов их выбора
3.1.5 Выработка рекомендаций по использованию выделенных ситуаций взаимодействия выявление коалиций агентов.
3.1.6 Выявление видов взаимодействия агентов
3.1.7 Выявление ситуации взаимодействия агентов.
3.1.8 Идентификация ролей агентов.
3.2 Средства анализа мультиагентных систем
3.2.1 Методика построения программных средств для анализа мультиагентных систем.
3.2.2 Функциональность и основные особенности программных средств для построения и анализа мультиагентных систем
3.2.3 Функциональность и основные особенности программных средств для построения и анализа нечетких когнитивных моделей.
3.2.5 Алгоритм поиска решения нечеткой игровой модели.
3.2.6 Алгоритм шага моделирования динамики когнитивной модели .
3.3 Выводы.
4 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ АНАЛИЗА МУЛЬТИАГЕНТНЫХ СИСТЕМ
4.1 Методика анализа мультиагентных систем с использованием разработанных программных средств.
4.2 Оценка адекватности разработанных программных средств анализа мультиагентных систем.
4.3 Практическое применение разработанных программных средств
4.3.1 Анализ мультиагентной региональной информационной системы межведомственного взаимодействия структур в системе управления охраной труда.
4.3.2 Ранжирование и продвижение УеЬ ресурсов
4.3.3 Анализ торговых сетей.
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


У коммуникативных агентов модель мира ориентирована, прежде всего, на общение, описывая участников общения, процесс и желаемый результат общения. База знаний ресурсных агентов содержит в основном знания о структуре и состоянии ресурсов, определяющих различные формы поведения. У полноценного интеллектуального агента должны присутствовать все четыре перечисленных функции. Реактивные агенты не имеют развитого представления внешней среды, механизмов многошаговых рассуждений и достаточного количества собственных ресурсов. Они обладают очень ограниченным диапазоном поведения и не способны планировать свои действия. Интенциональные агенты наделены собственными механизмами мотивации, в них моделируются внутренние убеждения, намерения, мотивы и цели. Рефлекторные агенты напротив не имеют внутренних источников мотивации и целей. Реактивные агенты по происхождения источников мотивации делятся на импульсные и трофические. Поведение трофических ситуационных агентов определяется простейшими трофическими связями типа кто кого ест. Фактически они сводятся к ответу стимулы из внешней среды, собственных мотивов и целей нет. Анализ взаимодействия актуален для всех типов представленных выше агентов. Необходимость решения задач согласования действия, выбора стратегий поведения и достижения целей может возникнуть как для интеллектуальных агентов, так и для реактивных. При этом следует отметить, что использование в работе методов когнитивного моделирования не ограничивает их применение лишь для когнитивных или интеллектуальных агентов. На решение задач анализа взаимодействия мультиагентных систем ориентированы методы когнитивного моделирования и теории игр 9. Аппарат нечетких когнитивных карт, основанный на соединении когнитивного моделирования и теории нечетких множеств в рамках концепции мягких вычислений i, позволяет адекватно представлять и анализировать широкий класс систем и процессов с учетом неопределенности, неточности и неполноты исходных данных. Данный класс моделей может быть эффективно использован для анализа конфликтных ситуаций, в которых присутствует неполная или противоречивая информация, в качестве основы для анализа мультиагентных систем, существенно расширяя их свойства 8. Предметом теории игр являются методы формализации в виде игровых моделей и принятия решений в конфликтных ситуациях, в которых сталкиваются интересы игроков, преследующих зачастую противоположные цели. Данные типы взаимодействия сложны для непосредственного анализа изза необходимости учета множества факторов, которые, к тому же, могут быть разнокачественными, оцениваться с помощью различных шкал. Часто знания агентов о действиях друг друга либо о состоянии системы могут быть противоречивыми, неполными. Для формализации таких факторов и построения игровых моделей целесообразно использовать методы теории нечетких множеств и нечеткой логики , , 8. Традиционные знаковые когнитивные карты задаются в виде ориентированных графов и представляют моделируемую систему в виде множества концептов, связанных положительными, отрицательными или нейтральными отношениями ВЛИЯНИЯ 6. В этих моделях концепты представляются качественно, характеризуя возрастание, убывание либо неизменность значений системных факторов. Связь пу задает влияние входного концепта К, на выходной концепт, а направленность этой связи определяет направление положительное или отрицательное этого влияния. При положительной связи и увеличении значения концепта , значение концепт увеличивается, при уменьшении К, К уменьшается. При отрицательном значении связи увеличение значения Л,вызовет уменьшение К. Анализ устойчивости когнитивных карт заключается в определении сбалансированных, согласованных, устойчивых когнитивных структур и основывается на положениях теорий социальной психологии когнитивного диссонанса Фестингера, структурного баланса Хайдера, коммуникационных актов Ныокома. Данные исследования позволяют использовать для анализа устойчивости когнитивных структур свойства отношений прежде всего свойство транзитивности между концептами карты 3.