個人助手Agent的研究與應(yīng)用.doc

個人助手Agent的研究與應(yīng)用 個人助手Agent是一類典型的應(yīng)用軟件Agent，它通過建立用戶的個性化模型，能夠代表用戶，自主或者半自主地為用戶和其他個人助手Agent提供相應(yīng)的服務(wù)。 個人助手Agent興起 自20世紀(jì)80年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及以及辦公自動化的發(fā)展，人們越來越多地利用計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)來處理大量信息和日常事務(wù)。到了20世紀(jì)90年代中期，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)以前所未有的速度在人們的學(xué)習(xí)、工作和生活中得到迅速推廣和應(yīng)用，這給人們?nèi)绾斡行У厥褂糜?jì)算機(jī)系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)。 一方面，互聯(lián)網(wǎng)的迅速增長使用戶可以享受互聯(lián)網(wǎng)上大量、豐富的資源，然而“人找信息”的服務(wù)模式卻難以滿足用戶對資源日益增長的需求，如何有效地共享和綜合利用互聯(lián)網(wǎng)上的海量信息資源成為當(dāng)前一項(xiàng)挑戰(zhàn)性的研究工作; 另一方面，業(yè)務(wù)應(yīng)用變得更為復(fù)雜，在人與計(jì)算機(jī)的交互過程中，人仍然要處理大量繁瑣的工作，需要明確地告訴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“要做些什么”以及“如何去做”。面對龐大、多樣化的業(yè)務(wù)，用戶越來越難以有效地駕馭日益復(fù)雜的軟件系統(tǒng)。在此背景下，個人助手Agent應(yīng)運(yùn)而生。概括起來，個人助手Agent的興起與發(fā)展有以下兩方面的因素。 第一是應(yīng)用需求的牽引，這主要表現(xiàn)在三個方面: 用戶需要在與計(jì)算機(jī)交互的過程中減輕負(fù)擔(dān)。由于軟件系統(tǒng)的日趨復(fù)雜，用戶需要與計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的交互，這極大地增加了用戶的負(fù)擔(dān)、降低了用戶的工作效率。目前，這些應(yīng)用主要涉及的領(lǐng)域包括網(wǎng)上信息搜索和過濾、日程安排、會議組織、郵件管理、文檔格式轉(zhuǎn)換、旅行規(guī)劃等。人們急切需要將其中的許多工作交由能夠代表用戶利益、具有一定智能的軟件系統(tǒng)來完成。 用戶對個性化的需求。相對于海量、無序、不斷成長的互聯(lián)網(wǎng)信息，每個用戶真正感興趣的信息實(shí)際非常有限，不同用戶的關(guān)注內(nèi)容也有所差別。因此，人們需要一種能夠根據(jù)用戶的特點(diǎn)，自動地組織和調(diào)整信息的服務(wù)模式。 用戶對主動化服務(wù)的需求?，F(xiàn)階段大部分計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仍然充當(dāng)人類“傭人”的角色，人們必須明確告訴它們“做什么”和“如何做”，人們期望將來的計(jì)算機(jī)能夠作為人類的“管家”或者“助手”，只需要告知“做什么”，它們就能知道如何去做，甚至能夠自發(fā)地為用戶提供服務(wù)。 第二是技術(shù)發(fā)展的牽引，這主要依賴于人工智能和分布式人工智能、軟件工程、軟件Agent等技術(shù)的發(fā)展。智能Agent是人工智能和分布式人工智能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，它側(cè)重于研究Agent的認(rèn)知、學(xué)習(xí)、理性決策等方面的技術(shù)和能力以自主地進(jìn)行問題求解，進(jìn)而來支持智能應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)造和實(shí)現(xiàn)。為了支持互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所帶來的新穎計(jì)算模式以及復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，許多學(xué)者對OO技術(shù)和構(gòu)件技術(shù)進(jìn)行了擴(kuò)展，并提出了諸如主動對象、主動構(gòu)件等概念和技術(shù)，隨之產(chǎn)生了軟件Agent技術(shù)。軟件Agent技術(shù)將Agent視為是一種新的概念抽象和計(jì)算模型，側(cè)重于研究如何構(gòu)造具有自主性、反應(yīng)性和主動性等特征的軟件系統(tǒng)?？傊?，智能Agent技術(shù)和軟件Agent技術(shù)雖然側(cè)重點(diǎn)不同，但均認(rèn)為Agent是具有自主性、主動性和社會性等特點(diǎn)的計(jì)算實(shí)體，可有效地適應(yīng)個人助手軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)，從而為個人助手軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和部署提供技術(shù)手段。 個人助手Agent的研究現(xiàn)狀 個人助手Agent的研究大致涉及以下三個子部分的內(nèi)容: 用戶模型、領(lǐng)域模型和交互模型。 用戶模型 用戶模型反映了個人助手Agent對用戶的“個性化”了解情況。有的實(shí)現(xiàn)方法會通過挖掘?qū)υ捰涗浖l(fā)掘用戶的操作習(xí)慣，有的通過詢問用戶獲得用戶概況數(shù)據(jù)，有的則通過適應(yīng)和學(xué)習(xí)來了解用戶的基本知識。從用戶信息中構(gòu)建用戶模型是個人助手Agent的核心和關(guān)鍵技術(shù)。用戶模型的質(zhì)量直接關(guān)系到個性化服務(wù)的質(zhì)量，只有當(dāng)用戶的興趣、偏好和訪問模式等用戶信息可以很好地被系統(tǒng)“理解”的時候，才可能實(shí)現(xiàn)理想的個性化服務(wù)。 領(lǐng)域模型 領(lǐng)域模型是對應(yīng)用領(lǐng)域的描述。例如，一個電子郵件過濾Agent可能具有與電子郵件有關(guān)的標(biāo)題、地址、來源等領(lǐng)域模型。領(lǐng)域模型是對領(lǐng)域的抽象表示，通常不會給出領(lǐng)域的所有細(xì)節(jié)。領(lǐng)域模型一般包括: 服務(wù)和功能接口的描述信息、協(xié)議規(guī)范、使用的領(lǐng)域本體。 交互模型 交互模型規(guī)定了個人助手Agent與用戶、其他Agent、軟硬件服務(wù)和功能的交互規(guī)范和基本形式。 與用戶交互: 一般的做法是在用戶和個人助手Agent之間增加一個User Interface Agent，該Agent可以通過圖形界面、語音、文本等媒體與用戶交互，然后將信息轉(zhuǎn)換成Agent通信語言（如ACL），并發(fā)送給個人助手Agent，其過程如圖1所示。 與軟件交互: 在個人助手Agent和軟件之間增加一個Wrapper Agent，該Agent通過Agent通信語言與個人助手Agent進(jìn)行交互，然后將相關(guān)的意圖和目標(biāo)轉(zhuǎn)換成該軟件提供的API，其過程如圖2所示。這種做法很適用于遺留系統(tǒng)和異構(gòu)系統(tǒng)。 與其他Agent交互: Agent之間的協(xié)作是一個復(fù)雜的過程，多個Agent之間的交互通常需要使用Agent通信語言進(jìn)行復(fù)雜的對話。交互協(xié)議定義了Agent之間為了進(jìn)行協(xié)作、實(shí)現(xiàn)某個特定的協(xié)作目標(biāo)需要進(jìn)行交互的結(jié)構(gòu)化消息。目前研究的熱點(diǎn)是交互協(xié)議的形式化建模和分析，有些學(xué)者利用Petri網(wǎng)、邏輯、上下文約束來建立Agent之間交互協(xié)議的形式化模型。 1、電子郵件處理 Maxim是協(xié)助用戶處理電子郵件的Agent，它能夠按用戶的習(xí)慣學(xué)習(xí)郵件信息，從而進(jìn)行郵件的分類、刪除、轉(zhuǎn)發(fā)、分類和存檔。它可以與商品化的電子郵件系統(tǒng)通信，其主要學(xué)習(xí)技術(shù)是基于記憶的推理方法。在用戶處理電子郵件時，觀察用戶的動作，以學(xué)習(xí)和掌握用戶的操作習(xí)慣和方法，積累相關(guān)知識。 2、信息檢索與過濾 個人助手Agent的研究主要集中于這個領(lǐng)域。LIRA能夠自動搜索頁面，通過用戶的反饋來學(xué)習(xí)和更新用戶模型，而后將滿足用戶興趣的頁面推薦給用戶。Letizia可以跟蹤用戶的瀏覽行為以學(xué)習(xí)用戶模型，在用戶瀏覽的過程中主動進(jìn)行寬度優(yōu)先的前瞻搜索，將用戶可能感興趣的頁面推薦給用戶。 類似的還有娛樂選擇Agent。它可以根據(jù)用戶的愛好對互聯(lián)網(wǎng)的娛樂節(jié)目進(jìn)行個性化的選擇。例如，可以按照用戶的興趣對電影、圖書、電視和廣播進(jìn)行選擇。由于這些娛樂節(jié)目更有吸引性，這類Agent有著十分廣闊的發(fā)展前景。 3、會議管理與日程規(guī)劃 這類個人助手Agent可以依附于任何腳本化和可記錄的應(yīng)用程序中。它能夠幫助用戶進(jìn)行會議及日程的安排，例如接受、回絕、日程規(guī)劃、再規(guī)劃以及商討會議時間等。典型應(yīng)用包括CMRadar和Meeting Scheduling Agent等。 4、旅行路線代理 Waszkiewicz提出了與FIPA標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的一個旅行規(guī)劃個人助手Agent的實(shí)現(xiàn)原型。用戶在說明自己的目的地后，該Agent就可以為用戶推薦具體的航班，它采用學(xué)習(xí)的方式建立用戶模型。目前，國際上各大旅行社都提供這類旅行代理Agent，比如China Air Travel Agent和Travel Agent Central等。 5、文檔編輯 Microsoft公司推出的Office在業(yè)界得到了廣泛的好評，其中的Office助手更是迄今為止應(yīng)用最廣泛、影響最大的個人助手Agent。它的面世，使全球億萬普通用戶感受到了個人助手軟件的有力作用。Office助手的優(yōu)點(diǎn)在于用戶不必查閱操作指南，通過使用自然語言方式就可以得到用戶所感興趣的東西。它采用了智能感知技術(shù)，其核心算法是貝葉斯推理算法。 6、網(wǎng)上購物 Kasbah為每個用戶提供了一個助手Agent，用戶可以在使用之前設(shè)定該Agent的交易行為偏好，此后它就可以與其他用戶的Agent進(jìn)行買賣的協(xié)商。Sardine是一個類似于拍賣的助手Agent，它根據(jù)用戶的偏好來購買機(jī)票，可以和其他旅行代理Agent進(jìn)行協(xié)商以確保用戶獲得較廉價的機(jī)票。 挑戰(zhàn)與方向 個人助手Agent具有用戶和領(lǐng)域的知識，能夠自動地為用戶提供個性化的服務(wù)，可以有效地幫助用戶從繁重的操作中解脫出來，使用戶更加專注于自身的工作。近年來，學(xué)術(shù)界、工業(yè)界及一些組織對個人助手Agent給予了高度的關(guān)注和重視，在模型、交互、個性化學(xué)習(xí)等方面取得了一定的成果，出現(xiàn)了大量的有關(guān)個人助手Agent的成功應(yīng)用案例，具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。 但是，個人助手Agent的研究和應(yīng)用還存在許多問題，面臨諸多的挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在: 基礎(chǔ)理論方面 現(xiàn)階段作為個人助手Agent的理論基礎(chǔ)仍然不夠完善。雖然Cohen & Levesque提出的意圖理論、Singh等提出的Agent的自主計(jì)算理論、Rao & Georgeff提出的BDI邏輯具有一定的普遍性，但就個人助手Agent而言，面臨著新的理論問題。 用戶模型的建立和演化，學(xué)習(xí)用戶偏好的理論尚需進(jìn)一步研究。 個人助手Agent可以移動到網(wǎng)絡(luò)的其他位置，代表用戶完成一些臨時任務(wù)，需要臨時變換一些角色，這種角色的變遷還需要理論的支持。 關(guān)鍵技術(shù)方面 目前，個人助手Agent的實(shí)現(xiàn)眾多，涉及的領(lǐng)域也比較廣泛，但總體上仍然面臨著如下一些關(guān)鍵技術(shù)問題。 互操作問題: 個人助手Agent可以被部署在網(wǎng)絡(luò)的各種平臺之上，這些平臺的軟硬件可能是異構(gòu)的。而個人助手Agent需要頻繁地與用戶、軟硬件及其他平臺上的Agent進(jìn)行交互，因此需要為它們之間的互操作提供支持。 與用戶交互的時機(jī)方面: 頻繁的交互會干擾用戶的正常瀏覽，這樣容易打斷用戶的思路和操作，干擾用戶的正常瀏覽。選擇合適的時機(jī)與用戶交互仍是個人助手Agent所面臨的難點(diǎn)之一。 實(shí)現(xiàn)框架和運(yùn)行平臺: 有關(guān)Agent的實(shí)現(xiàn)平臺目前已經(jīng)有二十余種，但是幾乎沒有專門用于開發(fā)個人助手Agent的軟件平臺。個人助手Agent的實(shí)現(xiàn)需要建立用戶偏好模型，引入具體領(lǐng)域模型，設(shè)計(jì)與軟件、用戶、其他Agent的交互接口，這需要對現(xiàn)有平臺進(jìn)行必要的擴(kuò)展。 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化方面 標(biāo)準(zhǔn)化是一項(xiàng)技術(shù)走向工業(yè)化、大規(guī)模應(yīng)用的重要標(biāo)志。缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是目前障礙個人助手Agent軟件走向成熟的一個主要因素。目前這一問題已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度關(guān)注和重視。FIPA已經(jīng)制定了個人助手Agent的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但在以下幾個方面還需進(jìn)一步完善: 具體應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)參考模型; 服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn); 個人助手Agent與用戶、軟件的交互協(xié)議。 小資料1 什么是個人助手Agent 個人助手Agent（Personal Assistant Agent）是一類軟件Agent，它通過建立用戶的個性化模型，能夠代表用戶，自主或者半自主地為用戶和其他個人助手Agent提供相應(yīng)的服務(wù)。個人助手Agent是Agent技術(shù)研究中的一個重要分支，也稱為接口Agent（Interface Agent）。個人助手Agent如同用戶的秘書，具有用戶的個性化信息以及相關(guān)領(lǐng)域的知識，能夠使用戶從繁重的工作中解脫出來。 個人助手Agent具有如下一些特點(diǎn): 自主性、主動性: 個人助手Agent能在沒有用戶或其他Agent直接干涉的情況下運(yùn)行，并能根據(jù)自身的內(nèi)部狀態(tài)和感知的環(huán)境輸入決定自身的狀態(tài)，控制自身的行為。而且在某些情況下，它們能夠主動地產(chǎn)生目標(biāo)，采取主動的行為來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。 個性化: 個人助手Agent能夠通過與用戶的交互，