Мультиагентная обучающая система по медицинской диагностике

Технологический процесс обработки данных представлен на рис.5.1

Рис.5.1. Технологический процесс обработки данных. Обучение студентов.

Рис.5.2. Технологический процесс обработки данных. Ведение базы данных.

3.2 Программное обеспечение АИС

3.2.1 Мультиагентный подход к проектированию АОС

Мульти-Агентная Система (МАС) – это слабосвязанная сеть программно-информационных модулей, взаимодействующих между собой и решающих проблему, которая не может быть разрешена без индивидуальных возможностей и знаний каждого программно-информационного модуля в отдельности.

МАС в составе компоненты приобретения знаний позволяет использовать интеллектуальных агентов для децентрализованной обработки данных, оценивать состояние внешней среды (входящие знания), позволяет организовать работу агентов независимо от пользователя.

Особенностями МАС являются автономное функционирование без прямого участия пользователей и технических средств; контроль своих действий и внутренних состояний; наличие предметных знаний и знаний о внутренней и внешней среде; адаптивность, самоорганизация, приспособление к изменению потребностей пользователей и факторов внутренней и внешней среды; активность (обладает целенаправленным поведением, инициативой, способностью разрешения противоречий); способность к развитию, к воспроизводству; открытость (взаимодействия с пользователями, другими системами, восприятие состояния внешней среды, переносимость, масштабируемость); сетевая среда обитания, пространственное перемещение, мобильность.

Каждый предметно – ориентированный агент – это программно реализованная система, обладающая следующими свойствами:

автономность – способность функционировать без прямого вмешательства людей или компьютерных средств и при этом осуществлять самоконтроль над своими действиями и внутренними состояниями;

общественное поведение (social ability), т.е. способность взаимодействия с другими агентами (а возможно, людьми), обмениваясь сообщениями с помощью языков коммуникации;

реактивность – способность воспринимать состояние среды (физического мира, пользователя – через пользовательский интерфейс, совокупности других агентов, сети Internet, или сразу все этих компонентов внешней среды);

целенаправленная активность (pro-activity) – способность агентов не просто реагировать на стимулы, поступающие из среды, но и осуществлять целенаправленное поведение, проявляя инициативу.

3.2.2 Cостав и функции агентов МАС

Агенты делятся на два вида: управляющие агенты (супервизор, активатор, транспортировщик, задатчик, администратор агентов, администратор безопасности, администратор знаний, администратор ресурсов, технолог) и предметно-ориентированные агенты (ПОА).

ПОА делят на координаторов и исполнителей. Координаторами являются ПОА, обеспечивающие управление выполнением задач. Исполнители занимаются непосредственным выполнением задачи.

3.2.2.1 Управляющие агенты

3.2.2.1.1 Супервизор

В процессе разработки МАС возникает вопрос об организации взаимодействия системы в первую очередь с аппаратно-программной платформой, в частности с операционной системой, и на первый план выходят вопросы об обеспечении начала функционирования МАС и завершении ее работы.

Под началом функционирования МАС будем понимать создание процессов составляющих ее программных модулей (агентов) в рамках операционной системы, под завершением работы, соответственно завершение этих процессов.

Для решения этих задач в системе должен существовать специальный управляющий агент супервизор. Определим основные функции агента супервизора:

- запуск агентов – создание процессов агентов (переведение агентов в активное состояние);

- завершение работы агентов – завершение процессов агентов (переведение агентов в пассивное состояние).

Рассмотрим первую функцию - запуск агентов. Для запуска программно информационного модуля, как уже было сказано выше, требуется создать его процесс в операционной системе, соответственно агент супервизор должен вступать во взаимодействие с операционной системой посредством обращения к функциям системного уровня.

Реализация второй функции возможна без непосредственного обращения к системным функциям операционной системы посредством инициирования с помощью посылки сообщений самостоятельного завершения работы отдельного программного модуля.

Структура агента супервизора определяется архитектурой разрабатываемой МАС. В нашем случае имеем распределенную МАС c иерархической архитектурой. В соответствии с этим очевидна потребность в распределенности агента супервизора. Таким образом, целесообразно использовать множество (службу) супервизоров.

Супервизоры расположены в узлах ВС в соответствии с местоположением контролируемых ими агентами МАС. Таким образом, служба супервизоров осуществляют управление агентами каждого узла ВС.

Также супервизоры имеют возможность взаимодействовать между собой через сетевые протоколы. База данных каждого супервизора содержит необходимую для управления оперативную информацию о подчиненных ему агентах и их сетевом расположении (адрес узла и расположение агентов в узле ВС).

Базы данных всех супервизоров имеют одинаковую структуру. Они содержат информацию о подчиненных агентах, управляемых соответствующим супервизором. База данных супервизора содержит отношение, состоящее из следующих полей:

Код состояния агента отражает то, в каком состоянии - активном или пассивном находится агент.

Код агента представляет индивидуальный код каждого агента, необходимый для его однозначной идентификации внутри МАС.

Имя агента однозначно соответствует его коду и используется, в основном, для идентификации агента пользователем.

Размещение агента отражает директорию агента в рамках конкретного узла вычислительной сети (ВС), а также IP адрес узла в локальной сети.

Служба супервизоров устанавливается на отдельные вычислительные узлы следующим образом. Директория агента супервизора копируется в директорию МАС в соответствии со следующим путем: “ \MASC\SUP”.

Рассмотрим подробнее содержание директории отдельного агента супервизора.

На рис 2.3 представлена структура директории агента супервизора.

Рис 2.3Структура директории агента супервизора.

Рассмотрим предназначение каждой отдельной директории:

Директория “MAIN”. В данной директории находится исполняенмый файл агента супервизора SUP.exe.

Директория “BLNG”. В данной директории содержится база данных агента супервизора, содержащие в себе служебную информацию необходимую агенту супервизору.

Директория “SEND” содержит в себе две поддиректории: “FROM” предназначенная для хранения входящих сообщений от агента, взаимодействующего с агентом супервизором и “TO” для хранения неотправленных исходящих сообщений.