Agent智能人机接口技术

　　1 人- 机失调问题

　　近年来, 虽已开始对人在生产制造系统中的核心地位有所认识, 但对如何处理好系统中人机的关系,尚无具体的研究成果。

　　本文提出利用“代理人”的思想来实现人机协调, 将agent 技术和方法应用于人机接口, 并设计了一个决策支持系统中的基于Agent 的人机接口模型, 应用Agent 接口实现人、机器和其它设备的三位一体模型, 并给出了该系统的工作流程。

　　2 智能人机接口技术实现人机协调

　　控制论的创始人维纳早就指出“: 当我们使用有理智的机器的时候, 我们自己应该在利用这些机器之前, 表现出更大的理智和才能”。在复杂工业系统中,人与机器的合理分工、协同和集成是有效实施智能管理系统集成及优化技术的关键。

　　2.1 人机一体化思想

　　在制造环境中, 人的核心作用是不可替代的。在制造智能管理自动化系统的人机关系问题上, 最初的思想是强调高度自动化, 但在研究和应用实践中产生的种种问题, 使人们逐渐认识到适度自动化的重要性, 进而提出了“人件”(Humanware) 与“软件”、“硬件”具有同等重要性。1990 年钱学森在研究思维科学时,提出了“综合集成工程”(Meta- syntheTIc Engineering),其中蕴涵了人在集成系统中的不可替代作用。

　　路甬祥院士提出了“人机一体化系统”, 其核心内容是强调人在系统中的重要性, 人机协同感知、思维和执行实现人与机械的整体综合(Metasynthesis), 强调人在回路中的重要性, 通过超介质(hypermedia) 实现人机耦合(human- machine coupling), 从而实现人机最佳协同合作(human - machine synergy)。

　　人与机器是两种具有重大区别的系统, 要实现二者有机的结合, 达到最佳协同的目的, 首先必须了解各自的特点, 然后寻求二者通过超介质, 如智能人机接口结合实现人机一体化系统。

　　2.2 智能人机接口

　　涂序彦教授指出的“人机协调”意味着: 人与自动化机器设备组成的人机系统(Man-Machine System)中, 人与机器通过多媒体智能界面(Multimedia IntelligentInterface) 进行人机友好通信, 在人机合理分工的基础上, 进行人机协同工作, 实现人机“智能集成”(IntelligenceIntegratiON), 促进人机“智能共生”( IntelligenceCo- growing) , 达到“人机和谐”(Man-MachineHarmonization) 。为了实现人机协调, 在系统设计中要做到人机合理分工, 而在实现中则要提供多媒体的人机智能接口, 以便在系统运行中能够进行人机的友好交互, 实现人机智能结合, 人机协同工作。在多库协同软件支持下, 可以为智能管理系统设计和实现可视化的多媒体人机智能界面, 建立人机协调的智能管理系统。

　　借助智能人机接口实现人机协调的要求:

　　( 1) 要实现人机协同的思想, 必须充分发挥人与机器各自的特点, 以协同最优为目标, 借助一个既能理解人的思维和行为, 又能理解机器行为的人机接口, 在人与机器之间建立一种柔性的耦合关系, 是将具有本质区别的两个事物有机融合的一种可行思路。

　　( 2) 人特有的认知和行为特点, 决定了人机接口的视线中应该设计由人根据自身特点、经验知识创造的, 并具有人类某些重要意识属性和行为特点的“代理人”。这个“代理人”驻留在人机接口系统中。

　　( 3)“代理人”需要具有适用于不同人的认知和行为特点的能力, 这是建立在对人的认知和行为特点充分理解的基础之上的。因此中间体本质上是一个知识系统。

　　( 4) 让“代理人”作为人和机器之间信息、知识、情感沟通的桥梁, 既不需要构建具有超人的智能机器(实践已经证明一味追求智能化机器的道路已经步履维艰) , 又避免了人与机器地生硬的直接接触。这就是一种智能化人机—体的超介质。

　　3 智体( Agent ) 的特点和结构

　　智体(Agent) 是很好的实现上述“代理人”的工具。

　　Agent 代表拟人的智能实体, 具有类似于人的特性和功能, 如:

　　(1)自律性(Autonomy)。Agent 具有根据自己的信念、愿望和意图, 自律地、独立地自行决策的性能。

　　(2)主动性(Activity)。Agent 能预见环境的变化并按照其目的和需求主动地采取行动。

　　(3)敏感性(Sensibility)。Agent 具有感知、识别和理解环境或其它智体的性能。

　　(4)反应性(Reactivity)。Agent 能输入刺激信息和输出反应行为, 能接收指示并执行任务。

　　(5)机动性(Mobility)。Agent 具有机动性、灵活性和适应性, 能在其生存环境中随意移动, 并实现某些远程操作。

　　(6)社团性(Sociality)。各种Agent 之间可以相互通信、协商、协作和协调。若干Agent 可组成Agent 团队或Agent 社会。

　　为了表达agent 的特性和功能, agent 的模型可用一个六元素的数据集来给出。如下:

　　A={Au, Ac, Se, Re, Mo, So} ( 1)其中: A—Agent; Au—自律性; Ac—主动性; Se—感知性; Re—反应性;Mo—移动性; So—社团性作为拟人的智能实体, 智体的结构应类似于人。

　　智体的一般结构如图1 所示。在图中,智体包括如下3 个单元素:

　　

 

　　(1)决策生成器(Decision Maker)。具有自律性Au和主动性Ac 的决策生成器根据自己的信念、愿望、意图和感受器输入的信息, 输出指令给效应器。

　　(2)感受器(Sensor)。具有敏感性能的感受器, 从外界环境或其他Agent 接受输入的刺激信息, 并提供经过处理的信息给决策生成器。

　　(3)效应器(Actuator)。具有反应性能的效应器接收决策生成器的指令, 并产生输出行动, 作用于外界环境或其它Agent。

　　基于Agent 的体系结构, 可以利用软件、硬件或“软一硬”件的方法和技术来设计和实现。

　　4 基于Agent 的人机接口在决策支持系统中的实现模型

　　决策支持系统强调决策过程的人机交互, 它比一般的软件系统更需要一个界面友好的人机交互系统.

　　人机接口, Agent 可充当用户和机器信息沟通的桥梁,形成一种人机互相激发、优势互补、共同寻求问题的有效途径, 从而构成基于网络的分布式人机共存环境。