摘 要:? 提出一種基于會話策略的多主體交互協(xié)議描述方法。交互協(xié)議中的消息用言語動作來表示，這些言語動作被描述為WS-Agreement的schema；會話策略則描述了消息傳遞的流程以及交互過程中的上下文信息，如參與者屬性、時間閾值等等，所有這些會話策略組成了一個多主體交互協(xié)議；采用本體描述語言OWL作為會話策略的表示語言。這種方法使得主體在一個開放、動態(tài)的環(huán)境中可以靈活地選擇交互協(xié)議。
　　關鍵詞: 多主體系統(tǒng)； 交互協(xié)議； 本體； 會話策略

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　　多主體系統(tǒng)MAS(Multi-Agent System)由一組相對自治的主體組成。交互是多主體系統(tǒng)的一個基本特性，使得多主體系統(tǒng)表現(xiàn)出了任何單個主體都不具有的復雜行為。主體交互的一個非常有效的方式是會話，會話是多主體系統(tǒng)中主體合作活動的基石。為了結(jié)構化主體間的會話過程，有關交互協(xié)議的研究熱情日益高漲。
　　主體使用結(jié)構化主體通信語言ACL(Agent Communication Language)進行通信。許多基于言語動作的ACL已經(jīng)研究出來，如KQML^[1]、FIPA ACL^[2]，但是決定何時使用交互協(xié)議、傳遞什么信息以及如何描述會話結(jié)構等問題還是留給了多主體系統(tǒng)的設計者。對于封閉的多主體系統(tǒng)，可以直接編碼，因為系統(tǒng)中用到的交互協(xié)議都可以事先預料并設計好。隨著多主體系統(tǒng)理論和實踐研究的日益深入，多主體系統(tǒng)和Internet平臺的融合趨勢日益明顯。在Internet這樣一個開放、動態(tài)環(huán)境中，主體之間的交互是一件復雜而困難的事情，每個主體對于交互(Interaction)都有著不同的理解和不同的要求。而且，根本無法預料到所有的交互協(xié)議，因為有很多情況都會產(chǎn)生新的交互協(xié)議，如新實體的加入、新服務的加入等。顯而易見：任何一個特定的交互協(xié)議都無法適用于所有的場景，滿足所有主體的需求。
　　針對這一問題，本文提出一種開放多主體系統(tǒng)交互協(xié)議的表示方法，用描述性的語言表示多主體交互協(xié)議。交互協(xié)議中的消息用言語動作表示，這些言語動作被描述為WS-Agreement的schema；會話策略則描述了消息傳遞的流程以及交互過程中的上下文信息，如參與者屬性、時間閾值等，所有這些會話策略就組成了一個多主體交互協(xié)議；采用本體描述語言OWL作為會話策略的描述語言。因此從形式上，一個主體交互協(xié)議就是一些用OWL語言表示的會話策略。利用這種方法，擔當服務提供者角色的主體使用OWL描述并發(fā)布與自己交互的協(xié)議，即若干會話策略；而對服務請求者的主體來說，只要能夠理解這些基于OWL的會話策略，就可以與之進行交互?；贠WL的描述特性，主體的通信模塊與交互協(xié)議的耦合度大大降低，主體可以根據(jù)自己的需求發(fā)布任何形式的交互協(xié)議，而其他主體可以參加任何形式的交互(只要它能夠理解其他主體的協(xié)議描述語言)，不僅極大地提高了靈活性，而且簡化了軟件主體的結(jié)構。
1 消息描述
　　為了定義一個多主體交互協(xié)議，一方面必須定義消息的表示方法，因為消息是交互過程中基本的信息單元。在FIPA的言語動作庫[3]中規(guī)定了一些基本的言語動作，如request、propose、accept、reject等，語義豐富而靈活，能夠支持主體之間的靈活交互。另一方面，WS-Agreement[4]是一種基于XML的語言，具有描述性的特點。因此，本文擴展WS-Agreement的Schema已包括這些言語動作，用這些言語動作表示一個多主體交互協(xié)議中的個體消息。
邏輯上，一個消息的結(jié)構為：
　　Message = Speech Act (sender, receiver, proposal)
　　Speech Act定義了消息的類型，表達了消息的意圖。言語動作是根據(jù)消息的語義來劃分的，交互協(xié)議就是由這些基本的言語動作組合而成的。sender和receiver表示了這個言語動作的參與者；proposal則是這個言語動作的內(nèi)容，描述了sender對服務的期望。
　　可以用擴展WS-Agreement的Schema來表示這些言語動作。例如，offer消息是一個“take-it-or-leave-it”的提議，接收者或者接受這個提議，或者拒絕，而不能回應另一個提議。一個offer消息類型可以表示為：
　　

　　其中，Speech Act規(guī)定了消息的語義;而Wsag:Terms這個tag則封裝了主體交互過程中的一個提議，表達了對服務的期望。
　　其他Speech act可以以同樣的方式予以定義。
2 交互協(xié)議描述
　　在主體交互過程中，為了進行有組織的信息交換，僅僅定義個體消息是不夠的，還必須定義主體交互過程中的消息傳遞流程以及交互的上下文信息，即主體交互協(xié)議。形式上，一個多主體交互協(xié)議就是一個會話的過程，本文采用會話策略來描述這些多主體交互協(xié)議。
　　會話是多個主體為了達到一定的目標而交換的言語動作序列。為了使會話有意義，會話必須遵守一定的規(guī)約：(1)必須規(guī)定言語動作的交換順序，例如，當收到一個Request消息，可以回應一個Accept或者Reject消息;(2)必須規(guī)范會話的上下文信息，如消息的內(nèi)容、通信動作的發(fā)送者和接收者的屬性、時間約束等。而會話策略^[5]則是一些描述性的規(guī)約，這些規(guī)約起著約束主體之間消息交換的作用，并且對所有參與者公開。更確切地講，一個會話策略就是一個細粒度的約束集合，針對主體會話的某一特定方面。這些約束是公開的、共享的和標準的，并能以不同的方式組合。不同的會話適用不同的策略集合。當主體為了交互而同意遵守某些會話策略時，也就意味著它們接受這些約束集合來管理它們之間的交互。
　　策略規(guī)則是策略的基本單元。一個策略規(guī)則表示為參與交互的主體特定條件下被允許(permission)、禁止(prohibition)或強制(obligation)發(fā)送的言語動作，其邏輯結(jié)構表示為：
　　Deontic（Actor，Speech Act，Conditions）
　　其中，Deontic表示了允許、禁止或強制等概念；Actor是策略規(guī)則的約束對象，Speech Act是被約束對象的動作；Conditions表示Actor能夠發(fā)送Speech Act的前置條件。例如，一個策略規(guī)則“任何一方在收到對方的accept消息后，必須回應一個Acknowledge消息”，可以表示為：
　　Obligation(X, Acknowledge(X, Y, Proposal), Y. Accepted)
　　其中，X、Y是兩個變量，分別表示Acknowledge這個Speech Act的發(fā)送者和接收者；Y. Accepted表示當前狀態(tài)是Y接受了X的一個提議。
　　一個會話策略是一個策略規(guī)則的集合，通常對應主體交互過程中的某一方面的全部或部分特征，如終止、同步、異常處理，等等；這也符合“一個會話策略就是一個細粒度的約束集合”的概念。所有描述多主體交互過程的會話策略共同定義了一個多主體交互協(xié)議。
　　一個策略的邏輯結(jié)構如下所示：
　　CP= Operator {r1,r2,…,rn}
　　其中，Operator是一個邏輯操作符。如果Operator是“All”，則所有策略規(guī)則都生效；如果Operator是“ExactlyOne”，則只有一個策略規(guī)則生效；如果Operator是“OneOrMore”，則至少一個規(guī)則生效；ri是一個策略規(guī)則。
　　采用本體語言OWL作為會話策略的描述語言，會話策略相關的概念被定義為OWL的class，所有class組成一個本體。會話策略上層本體如圖1所示。

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　　主體Initiator向主體Participant發(fā)送一個Propose消息，而Participant可以回應一個Accept或者Reject消息。這三個消息都可以用WS-Agreement schema來定義，如第2節(jié)所述。
　　對圖1的上層本體進行擴展，將Propose、Accept和Reject三個言語行為定義為類Speech Act的子類。則FIPA提議協(xié)議可以用同步策略和終止策略來表示。
3.1 同步策略
　　Permission (Initiator, Propose (Initiator, Participant, Proposal),-);
　　Obligation (Participant, Speech Act, Initiator.proposed);
　　Permission (Participant, Reject-proposal (Participant, Initiator, Proposal), Initiator.proposed);
　　Permission (Participant, Accept-proposal (Participant, Initiator, Proposal), Initiator.proposed);
　　這個策略包括4條策略規(guī)則，用and操作符連接：
　　(1) 主體Initiator隨時可以給主體Participant發(fā)送Propose消息；
　　(2) 主體Participant收到Propose消息后必須回應；
　　(3) 主體Participant收到Propose消息后可以回應Accept消息；
　　(4) 主體Participant收到Propose消息后可以回應Reject消息。
3.2? 終止策略
　　Prohibition (Participant, Speech Act, Participant.rejected);
　　Prohibition (Participant, Speech Act, Participant.rejected);
　　Prohibition (Initiator, Speech Act, Participant.rejected);
　　Prohibition (Initiator, Speech Act, Participant.accepted);
　　這個策略同樣包含4個規(guī)則，用and操作符聯(lián)結(jié)：
　　(1) 主體Participant發(fā)送Reject消息后不能再發(fā)送消息；
　　(2) 主體Participant發(fā)送Accept消息后不能再發(fā)送消息；
　　(3) 主體Initiator收到Accept消息后不能再發(fā)送消息，會話過程終止；
　　(4) 主體Initiator收到Reject消息后不能再發(fā)送消息，會話過程終止。
　　主體Initiator使用OWL語言描述這兩個會話策略，即描述這個提議協(xié)議（由于篇幅所限，本文不再給出協(xié)議的OWL表示），并發(fā)布出去。任何一個其他主體，只要能夠理解OWL，就可以通過這個提議協(xié)議和Initiator進行交互。
研究人員在多主交互協(xié)議方面已經(jīng)作了大量工作，取得了許多有代表性的階段性成果^[6-7]。
　　隨著多主體系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)平臺的融合^[8]，需要一種全新的方法，在互聯(lián)網(wǎng)這樣一個開放、動態(tài)環(huán)境中描述多主體協(xié)議， 使得主體能夠靈活地參與多種形式的交互。本文用描述性的方法來表示一個主體交互協(xié)議。交互協(xié)議中的個體消息被表示為WS-agreement Schema，交互協(xié)議則被描述為一個會話策略集合，采用描述性的本體語言OWL作為會話策略的表示語言，將主體的內(nèi)部結(jié)構和具體的交互協(xié)議完全解耦合。主體可以自由地選擇、發(fā)布交互協(xié)議，使得主體間的交互具有最大限度的靈活性。

參考文獻
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