摘 要:? 提出一種基于會(huì)話(huà)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(yǔ)動(dòng)作來(lái)表示，這些言語(yǔ)動(dòng)作被描述為WS-Agreement的schema；會(huì)話(huà)策略則描述了消息傳遞的流程以及交互過(guò)程中的上下文信息，如參與者屬性、時(shí)間閾值等等，所有這些會(huì)話(huà)策略組成了一個(gè)多主體交互協(xié)議；采用本體描述語(yǔ)言O(shè)WL作為會(huì)話(huà)策略的表示語(yǔ)言。這種方法使得主體在一個(gè)開(kāi)放、動(dòng)態(tài)的環(huán)境中可以靈活地選擇交互協(xié)議。
　　關(guān)鍵詞: 多主體系統(tǒng)； 交互協(xié)議； 本體； 會(huì)話(huà)策略

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　　多主體系統(tǒng)MAS(Multi-Agent System)由一組相對(duì)自治的主體組成。交互是多主體系統(tǒng)的一個(gè)基本特性，使得多主體系統(tǒng)表現(xiàn)出了任何單個(gè)主體都不具有的復(fù)雜行為。主體交互的一個(gè)非常有效的方式是會(huì)話(huà)，會(huì)話(huà)是多主體系統(tǒng)中主體合作活動(dòng)的基石。為了結(jié)構(gòu)化主體間的會(huì)話(huà)過(guò)程，有關(guān)交互協(xié)議的研究熱情日益高漲。
　　主體使用結(jié)構(gòu)化主體通信語(yǔ)言ACL(Agent Communication Language)進(jìn)行通信。許多基于言語(yǔ)動(dòng)作的ACL已經(jīng)研究出來(lái)，如KQML^[1]、FIPA ACL^[2]，但是決定何時(shí)使用交互協(xié)議、傳遞什么信息以及如何描述會(huì)話(huà)結(jié)構(gòu)等問(wèn)題還是留給了多主體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者。對(duì)于封閉的多主體系統(tǒng)，可以直接編碼，因?yàn)橄到y(tǒng)中用到的交互協(xié)議都可以事先預(yù)料并設(shè)計(jì)好。隨著多主體系統(tǒng)理論和實(shí)踐研究的日益深入，多主體系統(tǒng)和Internet平臺(tái)的融合趨勢(shì)日益明顯。在Internet這樣一個(gè)開(kāi)放、動(dòng)態(tài)環(huán)境中，主體之間的交互是一件復(fù)雜而困難的事情，每個(gè)主體對(duì)于交互(Interaction)都有著不同的理解和不同的要求。而且，根本無(wú)法預(yù)料到所有的交互協(xié)議，因?yàn)橛泻芏嗲闆r都會(huì)產(chǎn)生新的交互協(xié)議，如新實(shí)體的加入、新服務(wù)的加入等。顯而易見(jiàn)：任何一個(gè)特定的交互協(xié)議都無(wú)法適用于所有的場(chǎng)景，滿(mǎn)足所有主體的需求。
　　針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出一種開(kāi)放多主體系統(tǒng)交互協(xié)議的表示方法，用描述性的語(yǔ)言表示多主體交互協(xié)議。交互協(xié)議中的消息用言語(yǔ)動(dòng)作表示，這些言語(yǔ)動(dòng)作被描述為WS-Agreement的schema；會(huì)話(huà)策略則描述了消息傳遞的流程以及交互過(guò)程中的上下文信息，如參與者屬性、時(shí)間閾值等，所有這些會(huì)話(huà)策略就組成了一個(gè)多主體交互協(xié)議；采用本體描述語(yǔ)言O(shè)WL作為會(huì)話(huà)策略的描述語(yǔ)言。因此從形式上，一個(gè)主體交互協(xié)議就是一些用OWL語(yǔ)言表示的會(huì)話(huà)策略。利用這種方法，擔(dān)當(dāng)服務(wù)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(huì)話(huà)策略；而對(duì)服務(wù)請(qǐng)求者的主體來(lái)說(shuō)，只要能夠理解這些基于OWL的會(huì)話(huà)策略，就可以與之進(jìn)行交互。基于OWL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(yǔ)言)，不僅極大地提高了靈活性，而且簡(jiǎn)化了軟件主體的結(jié)構(gòu)。
1 消息描述
　　為了定義一個(gè)多主體交互協(xié)議，一方面必須定義消息的表示方法，因?yàn)橄⑹墙换ミ^(guò)程中基本的信息單元。在FIPA的言語(yǔ)動(dòng)作庫(kù)[3]中規(guī)定了一些基本的言語(yǔ)動(dòng)作，如request、propose、accept、reject等，語(yǔ)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(yǔ)言，具有描述性的特點(diǎn)。因此，本文擴(kuò)展WS-Agreement的Schema已包括這些言語(yǔ)動(dòng)作，用這些言語(yǔ)動(dòng)作表示一個(gè)多主體交互協(xié)議中的個(gè)體消息。
邏輯上，一個(gè)消息的結(jié)構(gòu)為：
　　Message = Speech Act (sender, receiver, proposal)
　　Speech Act定義了消息的類(lèi)型，表達(dá)了消息的意圖。言語(yǔ)動(dòng)作是根據(jù)消息的語(yǔ)義來(lái)劃分的，交互協(xié)議就是由這些基本的言語(yǔ)動(dòng)作組合而成的。sender和receiver表示了這個(gè)言語(yǔ)動(dòng)作的參與者；proposal則是這個(gè)言語(yǔ)動(dòng)作的內(nèi)容，描述了sender對(duì)服務(wù)的期望。
　　可以用擴(kuò)展WS-Agreement的Schema來(lái)表示這些言語(yǔ)動(dòng)作。例如，offer消息是一個(gè)“take-it-or-leave-it”的提議，接收者或者接受這個(gè)提議，或者拒絕，而不能回應(yīng)另一個(gè)提議。一個(gè)offer消息類(lèi)型可以表示為：
　　

　　其中，Speech Act規(guī)定了消息的語(yǔ)義;而Wsag:Terms這個(gè)tag則封裝了主體交互過(guò)程中的一個(gè)提議，表達(dá)了對(duì)服務(wù)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(guò)程中，為了進(jìn)行有組織的信息交換，僅僅定義個(gè)體消息是不夠的，還必須定義主體交互過(guò)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(gè)多主體交互協(xié)議就是一個(gè)會(huì)話(huà)的過(guò)程，本文采用會(huì)話(huà)策略來(lái)描述這些多主體交互協(xié)議。
　　會(huì)話(huà)是多個(gè)主體為了達(dá)到一定的目標(biāo)而交換的言語(yǔ)動(dòng)作序列。為了使會(huì)話(huà)有意義，會(huì)話(huà)必須遵守一定的規(guī)約：(1)必須規(guī)定言語(yǔ)動(dòng)作的交換順序，例如，當(dāng)收到一個(gè)Request消息，可以回應(yīng)一個(gè)Accept或者Reject消息;(2)必須規(guī)范會(huì)話(huà)的上下文信息，如消息的內(nèi)容、通信動(dòng)作的發(fā)送者和接收者的屬性、時(shí)間約束等。而會(huì)話(huà)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(duì)所有參與者公開(kāi)。更確切地講，一個(gè)會(huì)話(huà)策略就是一個(gè)細(xì)粒度的約束集合，針對(duì)主體會(huì)話(huà)的某一特定方面。這些約束是公開(kāi)的、共享的和標(biāo)準(zhǔn)的，并能以不同的方式組合。不同的會(huì)話(huà)適用不同的策略集合。當(dāng)主體為了交互而同意遵守某些會(huì)話(huà)策略時(shí)，也就意味著它們接受這些約束集合來(lái)管理它們之間的交互。
　　策略規(guī)則是策略的基本單元。一個(gè)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(qiáng)制(obligation)發(fā)送的言語(yǔ)動(dòng)作，其邏輯結(jié)構(gòu)表示為：
　　Deontic（Actor，Speech Act，Conditions）
　　其中，Deontic表示了允許、禁止或強(qiáng)制等概念；Actor是策略規(guī)則的約束對(duì)象，Speech Act是被約束對(duì)象的動(dòng)作；Conditions表示Actor能夠發(fā)送Speech Act的前置條件。例如，一個(gè)策略規(guī)則“任何一方在收到對(duì)方的accept消息后，必須回應(yīng)一個(gè)Acknowledge消息”，可以表示為：
　　Obligation(X, Acknowledge(X, Y, Proposal), Y. Accepted)
　　其中，X、Y是兩個(gè)變量，分別表示Acknowledge這個(gè)Speech Act的發(fā)送者和接收者；Y. Accepted表示當(dāng)前狀態(tài)是Y接受了X的一個(gè)提議。
　　一個(gè)會(huì)話(huà)策略是一個(gè)策略規(guī)則的集合，通常對(duì)應(yīng)主體交互過(guò)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(gè)會(huì)話(huà)策略就是一個(gè)細(xì)粒度的約束集合”的概念。所有描述多主體交互過(guò)程的會(huì)話(huà)策略共同定義了一個(gè)多主體交互協(xié)議。
　　一個(gè)策略的邏輯結(jié)構(gòu)如下所示：
　　CP= Operator {r1,r2,…,rn}
　　其中，Operator是一個(gè)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(gè)策略規(guī)則生效；如果Operator是“OneOrMore”，則至少一個(gè)規(guī)則生效；ri是一個(gè)策略規(guī)則。
　　采用本體語(yǔ)言O(shè)WL作為會(huì)話(huà)策略的描述語(yǔ)言，會(huì)話(huà)策略相關(guān)的概念被定義為OWL的class，所有class組成一個(gè)本體。會(huì)話(huà)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(gè)Propose消息，而Participant可以回應(yīng)一個(gè)Accept或者Reject消息。這三個(gè)消息都可以用WS-Agreement schema來(lái)定義，如第2節(jié)所述。
　　對(duì)圖1的上層本體進(jìn)行擴(kuò)展，將Propose、Accept和Reject三個(gè)言語(yǔ)行為定義為類(lèi)Speech Act的子類(lèi)。則FIPA提議協(xié)議可以用同步策略和終止策略來(lái)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(gè)策略包括4條策略規(guī)則，用and操作符連接：
　　(1) 主體Initiator隨時(shí)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(yīng)；
　　(3) 主體Participant收到Propose消息后可以回應(yīng)Accept消息；
　　(4) 主體Participant收到Propose消息后可以回應(yīng)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(gè)策略同樣包含4個(gè)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(huì)話(huà)過(guò)程終止；
　　(4) 主體Initiator收到Reject消息后不能再發(fā)送消息，會(huì)話(huà)過(guò)程終止。
　　主體Initiator使用OWL語(yǔ)言描述這兩個(gè)會(huì)話(huà)策略，即描述這個(gè)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(gè)其他主體，只要能夠理解OWL，就可以通過(guò)這個(gè)提議協(xié)議和Initiator進(jìn)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(tái)的融合^[8]，需要一種全新的方法，在互聯(lián)網(wǎng)這樣一個(gè)開(kāi)放、動(dòng)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(lái)表示一個(gè)主體交互協(xié)議。交互協(xié)議中的個(gè)體消息被表示為WS-agreement Schema，交互協(xié)議則被描述為一個(gè)會(huì)話(huà)策略集合，采用描述性的本體語(yǔ)言O(shè)WL作為會(huì)話(huà)策略的表示語(yǔ)言，將主體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(xiàn)
[1]?GENESERETH M R， KETCHPEL S P. Software agents[J], Comm. of the ACM, 1994, 37(7): 49-53.
[2] ?FIPA. FIPA agent communication language specifications.?http://www.fipa.org/repository/aclspecs.html, 1998.
[3]? FIPA. FIPA communicative act library specification.www.fipa.org/specs/fipa00037/SC00037J.pdf, 2002.
[4]? ANDRIEUX A, CZAJKOWSKI C, DAN A, et al. Web?services agreement specification(WS-Agreement), June?29th 2005.
[5]? ?GREAVES M, HOLMBACK H, BRADSHAW J. What is a ?conversation policy[C]. Autonomous Agents ’99 Workshop?on Specifying and Implementing Conversation Policies,1999.
[6]? 趙志崑，盛秋戩，高翔，等. 多主體交互協(xié)議的表示和實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004(24):8-11.
[7]? 楊建池，張新宇，黃柯棣. 本體論在A(yíng)gent 間通信中的應(yīng)用[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào), 2007,19(6):1199-1201.
[8] ?伍春暉,龔正虎. Web服務(wù)與Agent技術(shù)結(jié)合的研究[J].微處理機(jī), 2006,27(4):96-98.