多Agent系统编程实践

本书介绍面向多Agent的编程（MAOP）的主要概念和技术，并结合JaCaMo开源平台进行实践。MAOP提供了一种基于三个维度的结构化方法，本书详细讨论这三个维度：Agent维度，用于设计个体（交互）实体；环境维度，支持共享资源的开发，实现与现实世界的联系；组织维度，构建自治Agent和共享环境之间的交互。本书还讨论了MAOP与现有技术和应用领域的集成，包括移动计算、基于Web的计算和机器人技术。zui后，从MAOP的角度探讨了与人工智能相关的经典问题，并讨论了面向Agent的软件工程方法。

奥利弗·布瓦西耶（Olivier Boissier）

法国圣埃蒂安国立高等矿业学校计算机科学系教授。

拉斐尔·H. 博蒂尼（Rafael H. Bordini）

巴西天主教大学信息学院副教授。

乔米·F. 胡布纳（Jomi F. Hübner）

巴西圣卡塔琳娜大学自动化和系统工程系副教授。

亚历桑德罗·里奇（Alessandro Ricci）

意大利博洛尼亚大学计算机科学与工程副教授。

四位作者是JaCaMo编程模型和平台的主要开发者，致力于为各类应用场景提供人工智能解决方案。

译者：

黄智濒　计算机系统结构博士，北京邮电大学计算机学院讲师。长期从事机器学习、超大规模并行计算、GPU加速计算以及三维计算机视觉和深度学习架构方面的研究。

白　鹏　博士，中国航天空气动力技术研究院研究员、博士生导师，航天科技集团公司学术技术带头人，《空气动力学学报》《实验流体力学》《气动研究与实验》编委。长期从事飞行器空气动力学特性评估与气动总体设计领域的科研工作。曾荣获部级科技进步奖（5次）、航天贡献奖、航天创新奖及航天基金奖。获国家发明专利20余项，出版学术专著2部，在国内外学术期刊和重要国际学术会议上发表论文100余篇。

目　　录

译者序

致谢

第1章　引言1

1.1　目标2

1.2　挑战2

1.3　方法4

1.4　预期读者群4

1.5　本书结构和阅读指南5

第2章　MAOP概述8

2.1　多Agent系统8

2.2　面向多Agent的编程11

2.3　主要抽象12

2.4　集成视图14

2.5　克服挑战16

2.6　小结19

2.7　参考资料19

第3章　新手入门21

3.1　单一Agent的“你好–世界”

　的例子22

3.2　多Agent的“你好–世界”

　的例子23

3.3　“你好–世界”的环境24

3.4　“你好–世界”的组织26

3.5　参考资料30

3.6　练习31

第4章　Agent维度33

4.1　简介33

4.2　Agent抽象35

4.3　Agent执行40

4.4　参考资料44

4.5　练习45

第5章　环境维度46

5.1　简介46

5.2　环境抽象49

5.3　环境执行59

5.4　参考资料61

5.5　练习62

第6章　Agent及其环境的编程63

6.1　主动式智能房间的编程63

6.2　为智能房间增加反应性71

6.3　为智能房间增加容错74

6.4　让智能房间具有适应性75

6.5　我们学到了什么78

6.6　练习79

第7章　对在环境中互动的多个Agent

　进行编程81

7.1　对有多个Agent的智能房间

　进行编程81

7.2　用交互协议对协调工作

　去中心化87

7.3　以环境为媒介的协调91

7.4　从去中心化到分布式97

7.5　我们学到了什么103

7.6　练习104

第8章　组织维度105

8.1　简介105

8.2　组织抽象109

8.3　组织执行116

8.4　参考资料123

8.5　练习124

第9章　情境Agent的组织编程125

9.1　对有组织的智能房间的编程125

9.2　改变组织136

9.3　Agent部署它们的组织138

9.4　Agent对其组织的推理140

9.5　我们学到了什么143

9.6　练习143

第10章　与其他技术的集成145

10.1　库、框架与平台145

10.2　主流应用领域和技术153

10.3　与其他多Agent系统平台

　相集成163

第11章　总结和展望165

11.1　MAOP视角的总结165

11.2　MAOP和人工智能167

11.3　MAOP和软件工程172

11.4　未来之路176

练习答案178

参考文献191

译者序

多Agent系统被应用于不同的领域，可对复杂系统进行建模、设计和编程。早期的Agent概念是由麻省理工学院的著名计算机学家Minsky提出的，他在Society of Mind一书中将社会与社会行为概念引入计算系统。目前，全球范围内的多Agent系统研究浪潮正在兴起，在生物学、计算机科学、人工智能、控制科学、社会学等多个学科交叉和渗透发展，受到众多学者的广泛关注，已成为当前人工智能领域的研究热点。

本书从工程化的角度介绍面向多Agent的编程（MAOP），概述了它的三个核心维度，结合JaCaMo开源平台，深入浅出地介绍了各个维度的概念和编程抽象，并基于智能房间场景进行编程实践，重点介绍了如何应对自治性、去中心化和分布式以及其他开放性挑战。本书采用沉浸式风格和渐进式方法，围绕各类实践项目介绍核心概念；支持通过经验学习，除了贯穿全书的例子外，有些章节还专门介绍了完整的案例研究，但始终围绕面向多Agent的编程的核心问题展开，让读者易于阅读，勇于实践，敢于探索，让多Agent的编程真正进入工程化。

译者一直从事以Agent为基础的人工智能应用方面的实践和科研工作，特别是新概念航空航天飞行器气动总体设计和流场结构智能分析处理方面的应用工作。事实上，当前航空航天领域提出的许多新概念飞行器已经成为研究热点，例如，智能可变形飞行器、蜂群无人机、忠诚僚机、无人战斗机等，其内涵和对智能技术的需求似乎都已经超出了目前获得广泛应用的人工智能技术，并且它们都隐含了本书所提出的多Agent概念，都需要多Agent技术的研究取得突破性进展。当然，目前关于多Agent系统的研究仍然十分基础，相信本书会为多Agent系统的实践和推广带来益处。

在翻译的过程中，译者力求准确反映原著表达的思想和概念，但受限于译者水平，翻译中难免有错漏之处，恳请读者批评指正，译者不胜感激。

最后，感谢家人、朋友的支持和帮助。同时，要感谢在本书翻译过程中做出贡献的人，特别是北京邮电大学曹凌婧、张瑞涛、黄志林等；还要感谢北京邮电大学计算机学院（国家示范性软件学院）和中国航天空气动力技术研究院的大力支持。

黄智濒　白鹏

北京邮电大学智能通信软件与多媒体北京市重点实验室

2023年2月