Сеть Петри в многоагентном адаптивном пользовательском интерфейсе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Херсонский государственный технический университет

Сеть Петри в многоагентном адаптивном пользовательском интерфейсе

Андрей П. Бень,

Виталий М. Дмитриченко,

Владимир И. Литвиненко

Херсон

Аннотация

программный сеть петри интерфейс

В статье описан один из подходов к построению адаптивного пользовательского интерфейса на основе программных агентов. Для формализации процессов взаимодействия программных агентов и элементов адаптивного пользовательского интерфейса предлагается использовать сеть Петри. Обоснованы преимущества применения подобного подхода для описания сложных динамических процессов взаимодействия компонентов системы.

Интенсивное развитие средств вычислительной техники обеспечило возникновение новых эффективных методов получения, хранения, обработки и передачи информации, что привело не только к переходу информационной культуры общества на качественно новый уровень, но и к появлению ряда проблем, одной из которых стал человеческий фактор. Быстрое развитие сети Internet, а также интеграция большого числа персональных компьютеров в локальных вычислительных сетях предприятий и организаций, стало причиной значительного увеличения объемов информационных ресурсов, доступных пользователям в интерактивном режиме. Наличие гетерогенных групп конечных пользователей (КП), характеризующихся различными информационными потребностями, уровнем профессиональной подготовки, спецификой деятельности, создает потенциальные трудности для обеспечения эффективного взаимодействия в системах “пользователь - ЭВМ”, при условии относительной статичности параметров пользовательского интерфейса. В создавшейся ситуации актуальной задачей стала разработка и применение в программных продуктах адаптивных пользовательских интерфейсов, выполняющих функцию фильтрации и поиска необходимой информации, с учетом индивидуальных особенностей пользователя. Главной особенностью такого агента-интерфейса является не только возможность модификации параметров и способов ввода-вывода информации, но и его “активного поведения” в условиях динамически изменяющихся информационных потребностей пользователя . В настоящее время уже существует несколько перспективных разработок в данной области, связанных с поиском информационных ресурсов в сети Internet [Jeffrey M., 1997]. Анализ работ [Барон Ю.Л. и др., 1998], [Нестеренко Т.В. и др., 1998], [Sorensen H., et al., 1997], показал эффективность использования программных агентов, выполняющих функции адаптивных пользовательских интерфейсов. Программные агенты различной специализации формируют агентное сообщество [Городецкий В.И., 1996], [Дмитриченко В.М. и др., 1999], обеспечивающее гибкую адаптацию параметров интерфейса и изменение структуры и направленности информационных потоков внутри системы в соответствии с потребностями КП. Взаимосвязь сообщества программных агентов, пользовательского интерфейса и прикладной программы показана на рисунке 1.

Рис. 1 Схема взаимодействия системы, агентов и пользовательского интерфейса

Агент представляет собой отдельный программный модуль, обладающий способностью взаимодействовать с другими агентами, пользовательским интерфейсом, и прикладной программой. Внутренняя структура агента показана на рисунке 2.

Работа информационного агента управляется потоком информации между ним и окружающей средой. Можно выделить четыре типа взаимодействия агента: с однотипным программным агентом, модулями прикладной программы, модулями пользовательского интерфейса (интерфейсным агентом), программным агентом другого вида.

В теле агента можно выделить две области, определяющие его поведение: область кратковременной памяти (характеризует текущее состояние), и область долговременной памяти (априорно заданные стереотипичные предположения относительно поведения агента). Поведение программного агента определяет направление и структуру информационных потоков в системе “пользователь-ЭВМ” и коррегируется таким образом, чтобы обеспечить эффективное взаимодействие с текущим КП.

Рис. 2 Внутренняя структура агента

Формально процесс взаимодействия агента с другими агентами и внешней средой удобно представить в виде сети Петри (рисунок 3). Ее основной особенностью является возможность отображать параллелизм, асинхронность, иерархичность взаимодействий межу агентами. Сеть Петри является наиболее адекватным средством описания сложной системы, в которой существует большое количество параллельных процессов, при условии отсутствия априорно заданных временных интервалов их выполнения [Аврамчук Е.Ф и др., 1988]. На выполнение таких процессов не накладываются какие-либо условия синхронизации. Моменты начала и завершения параллельных процессов, интервалы их реализации не являются в системе взаимно обусловленными. События упорядочиваются по отношению “выполняется после”. Это обеспечивает логически правильную вневременную взаимосвязь событий. Сеть Петри формально представляется как набор [Кьюсиак Э., 1991]:

N = (S, M, F, H, ₀), (1)

где :

S - непустое конечное множество состояний ;

M - конечное непустое множество событий;

F M {0, 1, 2...}; H: M S {0, 1, 2...}- функции входных и выходных возмущений;

₀: S{0, 1, 2...}- начальная маркировка (разметка) сети.

Графически сеть Петри может быть представлена в виде двудольного ориентированного графа с двумя типами вершин. Вершины sS изображаются кружками, а вершины mM - черточками (барьерами или переходами). Дуги соответствуют функциям инцидентности позиций и переходов. Переход m может срабатывать при маркировке , если он является возбужденным, т.е. :

(s) - F(s, m) 0, s S (2)

Параллельным процессам соответствуют состояния в сети Петри, при которых активизируются несколько переходов.

Рис. 3 Сети Петри, описывающая функционирование адаптивного интерфейса на основе программных агентов

На рисунке 3 представлены пять возможных видов взаимодействия агента, изображенных переходами m₁-m₅: (S₀ и S₁ начальное и конечное состояния агента соответственно):

m₁ - взаимодействие с пользовательским интерфейсом;

m₂ - c прикладной программой;

m₃ - с однотипным агентом;

m₄ - c агентом другого типа;

m₅ - изменение значений информационных полей внутри агента ;

m₆ - регистрация транзакций вида “агент-агент”;

m₇ - регистрация транзакций вида “агент-интерфейс” и “агент-прикладная программа”;

m₈ - повторение процесса взаимодействия.

Промежуточные состояния S_1.1- S_1.5 детализируются в соответствии со спецификой действий, выполняемых после осуществления переходов m₁-m₅. Для перехода m₁ эти действия будут иметь вид:

m_1.1- изменение параметров пользовательского интерфейса;

m_1.2 - сохранение исходной структуры информационного потока;

m_1.3 - изменение формы представления информационного сообщения;

m_1.4 - запрос пользователя на получение информации;

m_1.5 - выполнение макрокоманды или процедуры;

m_1.6 - ввод данных;

m_1.7 - анализ полученной информации.

Аналогично формируются промежуточные переходы для состояний S_1.2-S_1.5:

m_1.2 - выбор информационного домена ;

m_2.2 - выбор программного модуля для обработки данных;

m_4.2 - ввод и/или модификация информации;

m_3.2 - получение и/или изменение формы представления информации;

m_5.2 - активизация программного модуля;

m_6.2 - завершение работы программного модуля;

m_7.2 - продолжение процесса обработки данных;

m_8.2 - модификация неактивных программных модулей;

m_9.2 - обработка результатов функционирования программного модуля;

m_1.3, m_2.4 - получение данных от взаимодействующего агента.;

m_2.3, m_3.4 - передача данных к взаимодействующему агенту;

m_1.4 - преобразование формата данных;

m_1.5 - изменение фрагментов программного кода агента;

m_{2.5 -} модификация полей кратковременной (ситуационной) памяти;

m_3.5 - модификация полей долговременной (стереотипичной) памяти.

Применение в адаптивном пользовательском интерфейсе программных агентов, обладающих способностью гибкого управления информационными потоками в системе “пользователь-ЭВМ”, позволяет обеспечить эффективную работу гетерогенных групп КП, сократить время поиска нужной информации и объемы сетевого трафика в случае работы в сети.

Литература

[Аврамчук Е.Ф и др., 1988] Аврамчук Е.Ф. Технология системного моделирования. -М.: Машиностроение; Берлин : Техника, 1988. -520 с.

[Барон Ю.Л. и др., 1998] Барон Ю.Л. Архитектура интеллектуального управления на базе агентно-ориентированного подхода //Сб. Научн.тр. VI Нац. Конф. По искусственному интеллекту КИИ-98 Т-11. Пущино: АИИ, С.391-398.

[Городецкий В.И., 1996] Городецкий В.И. Многоагентные системы: современное состояние исследований и перспективы применения// Новости искусственного интеллекта. 1996, №1, С.44-60.

[Дмитриченко В.М. и др., 1999] Дмитриченко В.М. Различные формы организации мультиагентых систем // Вестник ХГТУ, №5 , 1999 г.

[Кьюсиак Э., 1991] Кьюсиак Э. Искусственный интеллект: Применение в интегрированных производственных системах. Пер. с англ. - М. Машиностроение 1991. -544с.

[Нестеренко Т.В. и др., 1998] Нестеренко Т.В. Разработка динамических мультиагентных систем в рамках технологии активных объектов//Сб. Научн.тр. VI Нац. Конф. По искусственному интеллекту КИИ-98 Т-1. Пущино: АИИ, 1998. С.76-83.

[Jeffrey M. 1997] Jeffrey M. An introduction to software agents. In Jeffrey M.Bradshaw,editor, chapter 1, pages 3-46, AAAI Press, 1997.

[Sorensen H., et al., 1997] Sorensen H. Profilig with the INFOrmer Text Filtering Agent. // Journal of Universal Computer Science, vol. 3, no 8 (1997), p. 988-996.

Размещено на Allbest.ru