Поддержка информационной деятельности на базе конвергенции сервисов и сетей: многоагентная система Инфобот

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Поддержка информационной деятельности на базе конвергенции сервисов и сетей: многоагентная система Инфобот

Перевезенцев А.А.

1.Направление и цель работы

Задача создания единого информационного пространства является одной из наиболее актуальных на сегодня. Она не может быть ограничена рамками сугубо информационных технологий, так как общая ее постановка относится к области социальной деятельности. Поэтому прежде всего необходимо очертить границы, в которых будут рассматриваться аспекты информационной деятельности, а именно, определить следующие ключевые моменты:

что понимается под информационной деятельностью;

информационная деятельность какого круга лиц или части общества может быть взята в качестве базовой модели;

каковы задачи и виды информационной деятельности в рамках выбранной модели;

каковы возможности и средства поддержки рассматриваемой деятельности.

Основная задача данной работы - создание инструмента поддержки информационной деятельности средствами сетевых технологий. Она ставится и решается в рамках приведенных уточнений, которые являются внешними по отношению к ней. В качестве коммуникационной среды для организации информационного пространства рассматриваются сети хранения и передачи информации - Интернет и сотовые сети.

Ключевым элементом разрабатываемой системы является приложение, способное активно взаимодействовать одновременно с различными сервисами. В Интернете приложение с такими характеристиками называется роботом. Исходя из этого, создателем первоначальной версии ядра рассматриваемой системы Кевином Лензо ([1]) была введена аббревиатура Infobot. Чтобы не нарушать эту традицию, основное звено предлагаемой системы также названо авторами Инфоботом (Информационным роботом). В настоящее время это же название применяется в качестве рабочего для системы в целом, представляющей собой совокупность взаимодействующих Инфоботов.

В работе решаются следующие основные проблемы:

разработка концепции системы, а именно:

выбор теоретического аппарата для описания информационной деятельности;

описание и реализация отдельного Инфобота;

описание и реализация взаимодействия группы Инфоботов в сетях на основе выбранного аппарата;

создание единого коммуникационного пространства посредством Инфобота, а именно:

интеграция сервисов Интернета для поддержки информационной деятельности внутри этой сети;

конвергенция Интернета как сети хранения данных и сети сотовой связи как наиболее перспективной сети передачи данных.

Каждая из этих проблем порождает ряд задач (унификация разнородной информации, передаваемой по сети; выбор коммуникационных средств для объединения сервисов и т.п.), которые формулируются и анализируются по ходу изложения.

2. Модель информационной деятельности в сети: реальный пример

Информационная деятельность и ее участники

Под информационной деятельностью будем понимать деятельность, связанную с обработкой некоторой осмысленной информации и принятием на ее основе некоторых решений, то есть создание новой информации. При этом термин «информация» понимается в широком смысле как «сведения, неизвестные до их получения, являющиеся объектом хранения, передачи и обработки» [2], а ключевые процессы обработки информации должны осуществляться человеком (которого в этом случае можно назвать также экспертом). В понятие информационной деятельности с необходимостью включаются также и более рутинные процессы: получение исходной информации, взаимодействие между экспертами (если их несколько), представление результата в сети.

В качестве основы для описания информационной деятельности в работе выступает деятельность научного сообщества как обладателя наиболее широкого спектра информационных потребностей и форм организации коммуникаций. Выделяя в различных описаниях (здесь опущенных) научного сообщества характерные признаки, важные в рассматриваемой задаче, будем пользоваться следующим определением. Научное сообщество - группа людей, работающих над одной или несколькими аналогичными проблемами, имеющая общую цель (решение этой проблемы или проблем), необходимость в любой информации по проблеме и готовность к обмену такой информацией.

Очевидно, что перечисленные признаки присущи не только сфере чистой науки, но и (в информационном плане) любой сфере деятельности, где создается какой-либо продукт. Поэтому разрабатываемые средства оказываются универсальными с точки зрения информационной деятельности.

В реальных информационных контактах участвует не абстрактное сообщество, а члены отдельных исследовательских групп. Поскольку в общем случае все виды деятельности сообщества реализуются именно в исследовательских группах, информационную деятельность последних выберем в качестве базовой модели.

Задачи и состав информационной деятельности на базе примера

В качестве такого примера анализируется реальная информационная деятельность в Интернете, связанная с подготовкой статей о новых моделях аппаратного обеспечения и ведущаяся в независимой исследовательской группе.

Рассматривается следующая ситуация. Одна из компаний-производителей выпускает новую модель устройства, достаточно сильно отличающуюся от своих аналогов. При этом у независимых специалистов сразу же появляется необходимость в детальном исследовании этой модели как с точки зрения теории, так и с точки зрения практики, проведении сравнения с ближайшими аналогами, детального описания преимуществ и недостатков, и, в конечном счете, - написании обзорных статей с рекомендациями по данному устройству. Таким образом, имеется необходимость в исследовательской работе, которая должна быть проделана в короткие сроки и зачастую в отсутствие возможности исследовать описываемый продукт (поскольку первые обзоры должны появиться одновременно с выпуском самого устройства, а лучше - еще до того, эти обзоры составляются либо на базе сугубо теоретических исследований, либо по результатам испытаний образцов).

Наиболее часто группа специалистов, занятых подготовкой статьи, состоит из 3-5 человек. Основными обязанностями, которые делят между собой члены группы, являются:

1) поиск свежих обзоров в сети Интернет, их чтение и оценка; в силу того, что обзоры могут быть представлены на разных языках, сюда же относится и перевод;

2) поддержание контактов с коллегами и представителями тестирующих лабораторий;

3) обработка результатов поисковой деятельности согласно п. 1 и результатов контактов, осуществленных согласно п. 2; сведение всех результатов воедино;

4) научные консультации, отслеживание тенденций в результатах деятельности согласно п. 3, аналитические исследования архитектуры исследуемых устройств;

5) координация действий всех участников, оформление статьи.

Этот перечень функций сложился в процессе практической информационной деятельности в сети и с практической же точки зрения оказался наиболее оправданным. Описанная совокупность функций может служить основой для моделирования информационной деятельности и с общих позиций.

Таким образом, можно выделить два класса деятельности:

* взаимодействие с внешним миром (коммуникативная деятельность);

* собственно написание статьи (научная деятельность).

Особо следует отметить, что друг без друга они существовать не могут в силу достаточно очевидных причин.

На рис. 1 показаны основные функции исследовательской группы.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис. 1. Функции исследовательской группы и схема ее взаимодействия с внешним миром

Каждое из подразделений группы в свою очередь состоит из нескольких членов, взаимодействующих друг с другом и с внешней средой, возможно, разделенных территориально и имеющих доступ к разным коммуникационным сетям и сервисам. Поддержка информационной деятельности в таком случае будет состоять в организации обмена информацией и передаче программным компонентам-роботам ряда обязанностей, прежде возлагавшихся на человека. При этом основной функцией роботов должна являться объединение имеющихся в наличии средств коммуникации в единую среду.

Уточнение терминологии. В общем случае применительно к задачам объединения сервисов внутри одной сети и объединения возможностей различных сетей наиболее адекватным является термин «конвергенция», активно используемый для описания концепции развития инфраструктуры Интернета и понимаемый как «схождение» (слияние) воедино технологий, обеспечивающих как коммуникационные, так и информационные аспекты [3]. Конвергенция всегда имеет в виду интеграцию информационно-коммуникационных технологий как конечную цель, которая, однако, не всегда достижима.

В предлагаемой работе применительно к сервисам Интернета правомерно говорить об интеграции сервисов в рамках рассматриваемой системы, поскольку таковая возможна ввиду наличия в Интернете единых стандартов передачи данных.

Применительно ко второй задаче корректнее использовать более общий термин конвергенция ввиду большой разнородности сетей. При этом речь идет о конвергенции по информационной составляющей, т.е. об организации передачи информации между сетями.

3. Предлагаемый подход и принципы построения системы Инфобот

информационный сетевой многоагентный инфобот

Конвергенция как более общая и первостепенная задача

Характеристикой, определяющей тенденцию к конвергенции сетей и сервисов, является возможность хранения информации. По этому признаку их можно подразделить на два вида.

Сети и сервисы первого рода предназначены для хранения информации. Сюда может быть отнесена сеть Интернет благодаря ее ведущим сервисам WWW и FTP; локальные сети Интранет. В настоящее время перечисленные средства интегрируются в Интернет.

Сети и сервисы второго рода предназначены исключительно для передачи информации. Это - традиционные сети связи, разнородные по своей природе; коммуникационные сервисы Интернета (e-mail, IRC, ICQ и др.).

Тенденцией развития сетей передачи информации является использование ресурсов и сервисов Интернета, то есть конвергенция с Интернет по информационной составляющей. Для Интернета эта тенденция служит стимулом к развитию конвергентных сервисов.

Вследствие сказанного задача конвергенции выдвигается на первое место.

Основные проблемы конвергенции связаны с узкой ориентацией сервисов Интернета и сотовой связи и разнородностью обрабатываемой информации. Поэтому в первую очередь подлежит решению проблема конвергенции сервисов внутри Интернета, затем - более широкая проблема конвергенции сотовых сетей и Интернета.

Анализ существующих решений

На сегодня существует ряд разнородных разработок, направленных на объединение различных сетевых информационно-коммуникационных возможностей. Так, в рамках Интернета разрабатывается ряд различных направлений по созданию единого сервиса: Jabber [4]; универсальные клиенты крупных компаний (например, Microsoft InstantMessenger); отечественная разработка Соционет [5] и другие. В плане межсетевой конвергенции создается ряд средств, направленных на организацию информационного взаимодействия Интернета и сотовых сетей (описанных, например, в [6], [7]).

Само по себе количество разработок, их разнородность, направленность на конкретные сферы применения и новаторский характер свидетельствуют о том, что сформулированные в разделе 1 задачи не имеют удовлетворительного общего решения.

Предлагаемая работа не преследует цель создания отдельного нового сервиса (в отличие от Jabber); включает в себя поиск и обработку информации (в отличие от InstantMessenger); ориентирована на расширяемость и дополняемость; имеет некоммерческий характер.

С системой Соционет предлагаемая работа имеет много общего в формулировке общей цели, но Соционет ориентирован на использование в рамках Интернета (конкретно - сервиса WWW) и доступен только узкому кругу профессионалов в области общественных наук.

Что касается конвергенции Интернета и сетей сотовой связи, здесь каждый сотовый оператор решает (или не решает) эту задачу своими средствами и на коммерческой основе.

В отличие от вышеописанного, основной особенностью предлагаемого подхода является акцент на создании универсальной концепции системы, которая могла бы служить общей базой для решения поставленных задач в каждом конкретном случае коммуникации в сетях.

Выбор технологии конвергенции

Сейчас реально существуют только две технологии, позволяющие осуществить доступ из сетей сотовой связи в Интернет.

Первая технология - это WAP, работающая по аналогии с сервисом WWW. Эта технология имеет целый ряд ограничений и недостатков, из-за чего не оправдала возлагавшихся на нее надежд.

Вторая технология - служба коротких сообщений, SMS. Это удобная эффективная транспортная технология, на которой базируется ряд конвергентных сервисов и которая используется как инструмент в настоящей работе.

Концепция разработки Инфобота

Основная функция Инфобота - обеспечение маршрутизации информации от любого из источников (или нескольких источников) к любому из потребителей (или нескольким потребителям) с логической обработкой в процессе маршрутизации.

Источники информации для Инфобота:

web-сайты, содержащие новости или иную тематическую информацию;

электронная почта в любых ее модификациях;

коммуникационные сервисы IRC, ICQ;

поисковые машины в Интернет;

информация в виде фактов, задаваемых и изменяемых пользователями;

информация, получаемая в результате обработки базы фактов. в процессе выполнения пользовательских запросов.

Потребители информации, обрабатываемой Инфоботом:

пользователи электронной почты;

пользователи сервиса IRC;

пользователи сотовых сетей стандартов 2G, 2.5G, 3G.

Адекватным задаче теоретическим описанием отдельного Инфобота является его представление как интеллектуального агента. Соответствующая система поддержки информационной деятельности в сети, включающая в себя группу Инфоботов, описывается как многоагентная система (МАС).

Общее описание МАС в виде алгебраической системы может быть представлено следующим образом [8, с. 167]:

МАС = (A,E,R,ORG), (1)

где A - множество агентов; E - коммуникационная среда, в которой находится данная МАС; R - множество взаимодействий между агентами; ORG - множество базовых организационных структур, соответствующих конкретным функциям агентов и установившимся отношениям между ними.

В рамках такой модели i-й Инфобот с точки зрения организации его интерфейса с другими элементами системы может быть описан как тройка

Ai = (Ei, Ri, ORGi), (2)

где Ei - элементы коммуникационной среды, с которой взаимодействует Инфобот (Ei E); Ri - подмножество связей данного Инфобота с другими ботами(Ri R); ORGi - подмножество, описывающее организационную структуру Инфобота (или множество его функций, выполняемых в общей структуре МАС; ORGi ORG).

Внутренняя функциональная структура C отдельного Инфобота Ai может быть представлена пятеркой (для простоты индекс i опустим)

C = (K, M, F, I, S), (3)

где K - ядро, отвечающее за динамическую реализацию ORG (интеллектуальные функции планирования); M = {Mj}; Mj - модуль расширения, реализующий процедуральный компонент базы знаний и отвечающий за выполнение конкретной функции Инфобота (например, обращение на сайт за новостями); F = (Fare, Fis) - база фактов и знаний, где Fare = {Farei}- база общих фактов и знаний, Fis={Fisj} - база частных фактов и знаний; I - множество источников информации к которым обращается Инфобот, определяется через M и F; S - множество связей с другими Инфоботами, т.е. S Ri.

Согласно [8], Инфобот является агентом с вертикальной структурой планирования. Система, состоящая из нескольких взаимодействующих Инфоботов, представляет собой многоагентную систему.

4. Схема поддержки информационной деятельности посредством МАС

Введение Инфоботов в состав описанной выше исследовательской группы позволяет рассматривать ее как многоагентную систему, куда помимо агентов-людей (членов группы) входят агенты-роботы. Вариант возможного взаимодействия агентов приведен на рис. 2.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис. 2. Многоагентная система инфоботов в сети

Обозначения на рисунке:

C1, C2, C3 - Инфоботы;

N1 , N2 , N3 - представители научного подразделения группы;

K1 , K2 - представители коммуникационного подразделения.

Сотрудники лаборатории K1 , N2 и N3 находятся на канале IRC; K2 обладает доступом в Интернет; N1 располагает только аппаратом сотовой связи, подключенным к обслуживанию системой Инфоботов.

Для определенности конкретным вариантом взаимодействия на некотором временном отрезке может быть такой.

K1: ищет информацию в сети; осуществляет обмен сообщениями посредством e-mail со «связным» K2; осуществляет контакт с научным подразделением в лице N1 ;

K2: обеспечивает взаимодействие с коллегами;

N1: представитель группы, находящийся в командировке в тестирующей лаборатории;

N2: координатор межгрупповых взаимодействий во всей группе;

N3: пишет статью;

C1: обеспечивает передачу информации WWW -> SMS между Интернет и сотовой сетью (обрабатывает посланный N1 посредством SMS запрос информации на сайтах, получает сводку информации и отвечает на запрос);

C2 : ведет базу знаний для N2 (в рамках канала IRC) и отправляет SMS с канала IRC от K1 к N1 (из Интернет в сотовую сеть), предварительно ответив на вопрос А, находится ли N1 на IRC;

C3: обеспечивает для А единую коммуникационную среду: поиск изменений в новостях на WWW-сайте и передачу информации посредством e-mail между K1 и K2.

Как видно из рис. 3, Инфоботы - агенты образуют свою собственную сеть и в общем случае могут осуществлять связь «каждый с каждым». Такая организация позволяет им перераспределять запросы между собой. Например, любой из них может запросить недостающие факты у остальных и т.д.

Описание данной МАС Инфоботов в терминах (1) - (3) таково.

A = {C1, C2, C3}; E = {средства сотовой связи; канал IRC; сервис WWW; сервис e-mail}; R = {двусторонняя связь С1-С2; двусторонняя связь С1-С3; двусторонняя связь С2-С3}.

Множество ORG представляет собой динамическую иерархическую структуру связей, определяемую решаемой задачей. Эта структура может быть описана в виде дерева взаимных вызовов, определяющих функции отдельного Инфобота в некоторый момент времени.

Интерфейс Инфобота С1: E1 = {средства сотовой связи; канал IRC};

R1 = {двусторонняя связь С1-С2; двусторонняя связь С1-С3}; ORG1 - динамическая структура связей для С1. Аналогично для двух других Инфоботов.

5. Реализация системы

В основе программной реализации системы лежат следующие основные принципы:

- унификация разнородной информации на основе использование метаинформации, передаваемой с основным потоком;

- использование близкого к естественному языка команд для построения запросов;

- организация взаимодействия группы Инфоботов на специально разработанном языке.

В качестве инструмента обработки как метаинформации, так и запросов выбран механизм регулярных выражений, реализованный в языке Perl. Применительно к данной задаче разработано расширение этого механизма.

В качестве базового средства взаимодействия агентов выбран сервис IRC как наиболее адекватный задаче реализации сетевой многоагентной системы [9].

Структурная схема отдельного Инфобота и схема реализации взаимодействия Инфоботов в сети приведена на рис. 3.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис. 3. Структурная схема Инфобота и взаимодействие Инфоботов в сети

Для организации взаимодействия с другими Инфоботами в состав каждого из них входит подсистема Interbot. Схема передачи информации в этом случае изображена пунктиром.

Система реализована по модульному принципу и организована иерархически: имеется ядро, отвечающее за основные функции системы, и модули расширения, каждый из которых либо отвечает за работу с отдельным сервисом, либо выполняет служебные функции.

Общая схема и базовые функции ядра приведены на рис. 4.

Ядро представляет собой непрерывно функционирующий процесс, организованный по принципу конвейера и осуществляющий отслеживание и обработку событий, порождаемых коммуникационными сервисами.

Основной модуль ядра - process.pl, соответствующий подсистеме обработки на рис. 3 и отвечающий за обработку информации, являющейся содержанием коммуникативного процесса. Он же выступает в роли клиента различных информационных сервисов сети, используя для этого набор модулей расширения.

Обработка поступившего сообщения в ядре делится на три фазы.

1. Получение сообщения, удаление из него служебных символов, определение типа сообщения по классификации «служебное (сообщение от сервера) - пользовательское (запрос, сообщение на канале IRC и т.п.)». Выполняется модулем Irc.pl.

2. Предварительный разбор сообщения, определение, адресовано оно Инфоботу или нет, установление факта необходимости реакции на это сообщение. Обработка сообщений, связанных с присутствием Инфобота на IRC (авторизация пользователей на личный диалог и т.п.). Выполняется модулем IrcHooks.pl.

3. Обработка запроса, построение трассы вызовов модулей и собственно вызов модулей, способных ответить на запрос. Выполняется модулем Process.pl.

Рис. 4. Общая схема и базовые функции ядра системы Инфобот

Программно Инфобот выполнен в виде многомодульной системы на языке Perl 5.0.0.5. Для реализации модулей унификации разнородной информации и построения близкого к естественному языка команд запросов автором разработано расширение механизма регулярных выражений, реализованного в языке Perl. Организация взаимодействия группы Инфоботов также осуществляется на специально разработанном языке Interbot.

На сегодня система включает двух Инфоботов. Один из них отвечает за связь между Интернет и сотовыми сетями, второй занимается проверкой почты и отвечает за поддержание каналов IRC. Взаимодействие между ними соответствует схеме на рис. 2.

Для продвижения системы в Интернет создан сайт [10], содержащий подробное ее описание и документацию.

Результаты и перспективы

Работа над системой ведется с 2000 г. В настоящее время она эксплуатируется под управлением ОС Linux и обслуживает около десяти пользователей.

Аналогов функциональности системы во всей ее полноте в настоящее время нет. О сравнении с разработками, направленными на объединение сервисов внутри Интернета, сказано в разделе 3. В плане конвергенции наиболее близкими к Инфоботу по функциональности являются сотовые сервисы BeeOnLine и Сонет. Однако сравнительную оценку эффективности можно делать очень приближенно, учитывая неэквивалентность сервисов, и только по отдельным параметрам.

Так, по причине конкуренции большинство конвергентных сервисов (включая упомянутые) предназначено только для абонентов конкретного оператора. Практически ни один из них не имеет связи с коммуникационными средствами типа IRC, ICQ. Диапазон сервисов Интернета, с которыми взаимодействуют типичные конвергентные сервисы, значительно уже, нежели у Инфобота, и не столь гибко настраивается.

Конвергентные функции Инфобота (пересылка почты, новостей с веб-сайтов на сотовый телефон) позволяют сократить время пребывания в Интернете и в несколько раз повышают оперативность реагирования на сообщение. Интеграция сервисов внутри Интернет (пересылка новостей с веб-сайтов на e-mail, каналы ICQ и IRC, сообщений с канала ICQ на IRC и наоборот) позволяет существенно сэкономить время просмотра сайтов и трафик. Того же эффекта позволяет добиться использование возможностей Инфобота по отправке коротких сообщений SMS непосредственно с канала IRC.

Таким образом, можно сделать вывод, что использование системы Инфобот позволяет повысить эффективность информационной деятельности в сети, поскольку интеграция сервисов Интернет обеспечивает унифицированный интерфейс, а конвергенция Интернет и сетей сотовой связи расширяет сферу коммуникаций и повышает оперативность последних.

Основные перспективы работы состоят в развитии системы по следующим направлениям: обработка разнородной информации; усовершенствование языка запросов; организация взаимодействия Инфоботов в рамках многоагентной модели. В силу новизны самой задачи и проблемной области большая часть приведенных положений, схемы и реализация являются оригинальными и предполагают дальнейшее развитие.

Литература

1. Kevin Lenzo. Infobots and Purl // The Perl Journal, Summer 1998.

2. Программные средства вычислительной техники. - М.: Изд. стандартов, 1990. - 368 с.

3. Габович А.Г. Конвергенция и технологии в Интернет // Экспертный совет по информационным технологиям. - www.its.org.ua/biblioteka/gabovich_3.htm (2001).

4. What is Jabber? // Jabber Software Foundation. - http://www.jabber.org (2003).

5. Паринов С.И. Соционет.ру как модель информационного пространства 2-го поколения. - http://ims2000.nw.ru/src/TEXT87.HTML (2000).

6. Москалюк А. Конвергенция данных - уже не фантастика // Компьютерное обозрение №48, 2001. - http://www.itc.ua (2001).

7. Пашкевич И.А. Построение Интернет-сервисов для абонентов мобильной телефонии. www.rans.ru/arrangements/arch2000/year-conference/conferences-2000-06-programm.html (2000).

8. Тарасов В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям: философия, психология, информатика. - М.: УРСС, 2002. - 348 с.

9. Акиньшин С.К. Анализ средств организации транспортного протокола для взаимодействия агентов в многоагентных системах // Тез. докл. IX междунар. конф. «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». - М., МЭИ. 2003. С. 334-335.

10. Перевезенцев А.А. Доступ к сервисам Internet через сети сотовой связи: InfoBot. - http://infobot.da.ru (2002).

Размещено на Allbest.ru