تعدد الوكلاء (منظومات-)

تعدد وكلاء (منظومات)

Multi - agent systems -

تعدد الوكلاء (منظومات-)

محمد الشايطة

منظومـات تعـدد الوكـلاء Multi-Agent Systems (MAS) هي منظومات محوسبة تتكون من عناصر ذكية (الوكلاء) تتيح إنجاز تطبيقات معقدة وموزعة مكانياً. تُستخدم هذه المنظومات لحل مسائل يصعب أو يستحيل حلها بنظم مبنية على وكيل أو منظومة واحدة، وهذه المسائل من نمط توابع أو إجرائيات أو خوارزميات للبحث والمعالجة والتنقيب في البيانات.

تطبيقات منظومات تعدد الوكلاء

تجد التقنيات المبنية على منظومات تعدد الوكلاء تطبيقاتها في التجارة الإلكترونية ومنظومات الطوارئ والاستجابة لحالات الكوارث والتقليل من آثارها، وكذلك التطبيقات ذات الصلة ببنية المجتمع البشري وعلاقاته.

يتفاعل كلُّ وكيل مع بقية الوكلاء في المنظومة وعبر بروتوكولات الاتصال المعتمدة، وقد يختلف أداءُ كلِّ وكيل وبنيته، وتتكامل في عملها، وقد تتنافس لإعطاء الأداء الأفضل، وهي مقودة ببرمجيات مطوَّرة لكل منظومة وفق طبيعة عملها والغرض المبنية لأجله.

مكونات منظومات تعدد الوكلاء

تتكون المنظومة متعددة الوكلاء من عدة وحدات حساب، تعرف بأنها الوكلاء، والوكيل الواحد يرتكز على حاسوب يتمتع بميزتين أساسيّتين، الأولى هي قابلية عالية من التصرف المستقل باتخاذ قرارات تؤدي هدفه المصمَّم من أجله، والثانية هي القدرة على التفاعل مع بقية الوكلاء، ليس فقط بتبادل البيانات؛ بل بالمساهمة معها في الفعاليات التي يشارك فيها بقية الوكلاء، والتي تسهم -على نحو متنامٍ- في مجالات التعاون وتحديد الإحداثيات والنقاش وما إلى هنالك من التطبيقات التي تدخل حياة الناس تباعاً. ويجب التنويه بأن مقدار ذكاء الوكيل محدود بمعارفه المخزنة لديه ومنابع حسابه والرؤى والمدارك المبنية ضمنه.

تزايدت بصورة متسارعة في السنوات الأخيرة التطبيقات التي تعتمد بنية تعدد الوكلاء للنتائج الواعدة التي تحققها، وهذا يحفِّز إنشاء برمجيات تستند إلى نظم موزعة ومفتوحة كتطبيقات الإنترنت (الشابكة) حالياً. تُبنى هذه التطبيقات على تقنيات ونظريات، جزء كبير منها يتطور يوماً بعد يوم، وتجتذب-على نحو متزايد- المزيد من التطبيقات والاستخدامات ذات البنية الأكبر والأكثر تعقيداً، والتي تتميز بمجملها بالتغير المتواصل واعتماد المصادر المفتوحة في التطوير والتنوع، ومساهمة شريحة واسعة من المطوِّرين والمبرمجين في تحسين أدائها -على نحو متواصل- باستخدام بيئات برمجة مختلفة، وتقنيات مساندة متنوعة، والمثال الأوسع انتشاراً هو شبكة المعلومات العالمية «الإنترنت».

تضم منظومات تعدد الوكلاء عدداً من المكوِّنات لكلِّ منها بيئته، ومن أبرز الوكلاء في هذه المنظومات الوكيل البرمجي والوكيل البشري والوكيل الافتراضي أو محاكاة الوكيل. يُصنَّف الوكيل وفق خواصه؛ كإمكان الوصول وإمكان تحصيله المعطيات من محيطه، وحتميته إذا كان الحدث ضمن الوسط يحدد أثراً محدداً، وديناميكيته (عدد الكيانات التي تؤثر في بيئة الوكيل في هذه اللحظة)، والتفرد (هل عدد الأحداث الممكنة ضمن هذه البيئة محدود).

ميزات منظومات تعدد الوكلاء

يتمتع الـوكيل ضمن المنظومـات متعددة الوكـلاء بالاسـتقلالية وامتلاك المفهوم المحلي بحسب موقع الوكيل ومهمته ومقدار المعرفة المخزنة ضمنه، وكذلك اللامركزية بحيث يمكنه اتخاذ القرارات والتصرفات اللازمة من دون انتظار توجيه وكيل آخر أو منظومة أخرى.

ميزة التنظيم والتوجيه الذاتيَّين من الميزات المهمة لمنظومات تعدد الوكلاء، وتساهم في إيجاد الحلول الأفضل للمسـائل المسـندة إلى كل وكيـل، وتسـاعد الاستراتيجيات التي تعتمدها هذه النظم على التشارك في المعرفة المتاحة لدى الوكلاء عبر وسائط الاتصال المتوفرة وبروتوكولاته؛ ممّا يحدث تطويراً بأداء كلِّ وكيل بالتعـاون مع بقية الوكـلاء. وتسـاهم بنية المنظومـات متعددة الوكلاء في تطوير مكوناتها لكلِّ وكيلٍ على حدة بحيث لا يتوقف أداء المنظومة كلها، وتتم إضافة أو حذف أو تعـديل المكـونات على نحو مرن، من دون الحاجة إلى تعديل التطبيقات الموكلة للمنظومة الكلية، ويساهم في ذلك وجود فائض كافٍ من الوكلاء ضمن هذه المنظومات.

تتكامل منظومات تعدد الوكلاء MAS المؤلفة من عدة وكلاء في بيئة منطقية أو فيزيائية، أو في كلتيهما؛ فهي تتكامل معاً أو تتنافس فيما بينها لأداء المهام المنوطة بها. واستخداماتها الأبرز تظهر في:

• حلِّ مسائل التطبيقات الموزَّعة مكانياً.

• محاكاة المنظومات البيئية ودراسة الظواهر الفيزيائية والكيميائية ومواضيع الأرصاد الجوية.

• التحكم في المنظومات المعقّدة.

• إدارة الحركة المرورية في المدن المزدحمة والتحكّم فيها.

• شبكات الهاتف الخلوي.

• ألعاب الشبكة المتطورة.

• منظومات الدفاع والتطبيقات العسكرية.

• منظومات المعلومات الجغرافية Geographic Information System (GIS).

• تطبيقات الصراف الآلي Automated Teller Machine (ATM) في البنوك.

• خدمات المؤسسات والدوائر الحكومية.

• الهيئات والمنظمات العالمية ... وغيرها الكثير.

  تصميم منظومات تعدد الوكلاء

  يُعدّ تصميم منظومات تعدد الوكلاء معقَّداً لأنه يجب أن يعالج كلَّ مركبات مكوناته المختلفة؛ بحيث يحلِّلها ويدرسها ومن ثم يُكاملها ضمن منظومة متجانسة. يقع جزء كبير من هذا التصميم على عاتق مطوِّري النظم والبرمجيات، وإنَّ تصميم برمجيات للتطبيقات لهذه الأغراض مهمة تحتاج إلى قدرات برمجية عالية، لتعطي البرامج منهجيات تسهّل العمل.

  عند تصميم منظومة متعددة الوكلاء تُراعَى مسائل كثيرة مثل البرمجيات المتعلقة بكلِّ وكيل، وقواعد التعاون والتوضع وتوزيع المهام، وتنظيم المجموعة، وتقنيات الاتصال التي تخدم هذه المنظومة، والاعتمادية، وكمية الفائض اللازمة من المكونات وعقد الاتصالات وغيرها. وعند التصميم ينصَبُّ التركيز الأساسي على النقاط التالية:

• جودة أداء المنظومة.

• التقليل من التعقيد ضمن المنظومة.

• إمكان التناظر بين المكونات وإعادة الاستخدام.

• السعي إلى تقليل تكلفة المنظومة.

  تصنيفات الوكلاء

  يمكن تصنيف الوكلاء بالأنواع الرئيسة التالية:

• الوكيل المتفاعل reactive agent : وهو وكيل غير ذكي بحد ذاته، وهو مكوِّن بسيط يستوعب الوسط المحيط به، ويتفاعل معه.

• الوكيل العارف (المدرك) cognitive agent : وقد يكون أكثر أو أقل ذكاء، وذلك بحسب مقدار المعرفة المخزنة ضمنه، حيث يقوم بأعمال الشرح وتذكُّر الأحداث التي مرت به، ويتواصل بإرسال الرسائل والنقاش.

• الوكيل المتعمَّد intentional agent or (BDI) Belief, Desire and Intention  : هو وكيل ذكي، يعتمد مفاهيم الذكاء البشري؛ كالمعرفة والمعتقدات والنوايا والخيارات والتقيد بالالتزامات.

• الوكيل العقلاني rational agent: وهو الوكيل الذي يؤدي سلوكاً يعطي أفضل النتائج وفق المهمة المسندة إليه.

• الوكيل المتكيف adaptive agent: وهو الوكيل الذي يتكيَّف مع التغييرات التي تطرأ على وسطه، وتغيير محتوى قاعدة معارفه.

• الوكيل التواصلي (الصريح) communicative agent : وهو الوكيل المستخدم لنقل البيانات إلى كلِّ ما يحيط به، وهذه المعطيات قد تكون صادرة عن الوكيل نفسه أو وكلاء آخرين.

  يُصَّمم الوكيل بحيث تكون لديه القدرة على التفكير في المفاهيم والمهارات، على سبيل المثال تفسير الرسائل، ويستفاد من ذلك في محركات الاستدلال والبحث.

  دورة حياة الوكيل

  تتكون دورة حياة أيِّ وكيل من ثلاث مراحل:

  1- يمكنه الحصول على تصورات من بيئته.

  2- يقرر-على نحو مستقل- ما يجب القيام به من أجل الوصول إلى المهمة الموكلة إليه.

  3- يتابع العمل لأداء مهمته بكلِّ الوسائل وبالتعاون مع بقية الوكلاء.

  يتَّبع الوكيل دورة حياته ويحافظ على التفاعلات المحلية مع الوكلاء الآخرين، ولتنفيذ دورة حياة الوكيل لا بد من اتباع المفاهيم الأساسية التالية التي تخضع لها منظومات تعدد الوكلاء:

• كلُّ وكيل مستقلٌّ في أداء دوره، ويستخدم بنى اتصالات تساهم في تأدية مهمته.

• يساهم الوكيل ضمن المجموعة المناسبة في كلِّ مهمة لأداء الوظيفة الأمثل بحسب الخوارزمية التي تحكم عمل المنظومة.

• يجب ألاَّ تحد القيود والقواعد الناظمة لعمل المنظومة من فاعليتها ومرونتها.

• المجموعة هي مجموعة ديناميكية من الوكلاء، وكلُّ وكيلٍ عضو في مجموعة أو عدة مجموعات.

• يمكن أن تتكون مجموعة بطلب من أحد الوكلاء تبعاً لمهمة معينة، بحيث تقبل بقية الوكلاء الانضمام إلى المجموعة.

• إنَّ دورَ كلِّ وكيل هو تمثيلٌ مجرّدٌ لوظائف أو خدمات وكيل داخل مجموعة.

• يمكن أن يتخذ كلُّ وكيل مسؤوليةَ عدة أدوار، وكلُّ دور يرتبط محلياً بمجموعة وكلاء.

• بالمثل يمكن قبول الانضمام إلى مجموعة أو عدم قبوله؛ كونه المسؤول عن أداء مهمته في مجموعة ما، بهذه الطريقة يمكن للوكلاء متابعة العديد من الحوارات غير المتجانسة بالوقت نفسه.

  سمات مهمة الوكيل

  تتسم مهمة الوكيل بالسّمات التالية:

  - الأصالة: التي يمكن أن تكون فريدة من نوعها أو متعددة في مجموعة؛ أي إن وكيلاً واحداً فقط يمكنه أن ينفرد بهذه الأصالة أو يشارك فيها بعض الوكلاء.

  - الاختصاص: وهي المتطلبات الأساسية التي يجب أن يطلب من وكيل التقيُّد بها لتحمُّل هذا الدور ضمن المجموعة.

  - القدرات: التي هي خارج الصلاحيات التي حصل عليها الوكيل عندما يؤدي الدور المنوط به.

  - هيكل المجموعة: هو الوصف المجرَّد من مجموعة، حيث تتصف المجموعة بالأدوار التي تؤديها؛ مثل التفاعلات المحتملة بين تلك الأدوار، ثم يتم استخدام هيكل المجموعة عند بناء مجموعات مماثلة.

  ميزات البنية التحتية لنظم تعدد الوكلاء

  - سهولة الاتصال وتوفّره بحيث يتم اعتماد بروتوكولات الاتصال بين المجموعات بحيث تسمح بالمرونة القصوى، ويتم اختيارها اعتماداً على متطلبات التطبيق.

  - اختيار الوكلاء: يتم اعتماد عدة معايير لانضمام عنصر إلى مجموعة لتحقيق مهمّة ما؛ بحيث يتم تحديد الوكيل الأنسب من بين قائمة الوكلاء لتأدية المهمة والتأكد من أن هذا الوكيل متاح حالياً، وإرسال المهمة وانتظار النتيجة. في حال إخفاق هذا الوكيل لسبب ما فإنه يتم إعادة إسناد المهمة إلى وكيل آخر.

  - مراقبة التراسل: يجب التعامل مع التراسل بشفافية والتحكُّم في تدفق الرسائل إلى الوكلاء.

  - التحقق من موقع الوكيل المرسل قبل إرسال الرسالة، ومن ثمَّ تتبّع الوكلاء، أو استخدام مختلف الوسائل للتواصل مع وكيل وذلك باستخدام أيّ وسيلة اتصال أخرى متوفرة.

  - التحكم في تدفق التعامل مع استراتيجية تقييم الوكلاء.

  - هيكل نموذجي لمنظومة تعدد الوكلاء

  يمكن عرض هيكل نموذجي لهذه المنظومة على النحو التالي:

  العمل معاً:

  - حل المشكلات التعاونية الموزعة.

  - تقاسم المهام.

  - التشارك في النتائج.

  - التنسيق.

  صنع القرارات:

  - تفاعلات الوكلاء.

  - تفضيلات واختيار الأنسب.

  - تقنيات لإيجاد الخيارات.

  - اتخاذ قرارات المجموعة.

  - إجراءات التصويت.

  - مزادات.

  مثال تطبيقي لمنظومة تعدد الوكلاء:

  كمثال تطبيقي عن منظومة تعدد الوكلاء يمكن الحديث عن منظومة التحكم في حركة المرور. إن منظومة التحكم في حركة المرور هي منظومة موزعة جغرافياً ووظيفياً، ولمثل هذه التطبيقات درجة عالية من الاستقلالية والتكامل والديناميكية بآن معاً. ويؤدي التخطيط في التحكم في الحركة المرورية دوراً مهماً، ثم في اختبار هذه المنظومة وتنفيذها من أجل الحصول على حركة مرورية سلسة، لما لها من ميزات اقتصادية وبيئية. والعامل المهم لتحقيق هذه الغاية هو التكامل والربط بين المكونات الأساسية لمنظومة المرور وبنيتها التحتية، ويتم ذلك بالحصول على المعلومات من مختلف الوكلاء، مثل عدد المركبات ووجهتها وسرعتها؛ حيث تتضمن المنظومة معلومات تتعلق بكل شارع وتقاطع. ووفق خوارزميات وبرمجيات مصمّمة للتحكم المروري يتم إسناد المهمات إلى الوكلاء ضمن مجموعات تتكون وفق التوزع المكاني والزماني للمركبات في شوارع المنطقة المعنية وساعات الذروة وما إلى هنالك؛ ليتم توجيه السير إلى النقاط التي تكون أقل ازدحاماً، وصولاً إلى حركة مرورية سلسة.

  مراجع للاستزادة: - O. Boissier et al., Multi-Agent Oriented Programming: Programming Multi-Agent Systems Using JaCaMo (Intelligent Robotics and Autonomous Agents series), ‎ The MIT Press, 2020. - Z. Liu et al., Cooperative Control of Multi-agent Systems: A Scale-Free Protocol Design (Studies in Systems, Decision and Control, 248), Springer, 2022. - A. Omicini, S. Mariani, Multi-Agent Systems, Mdpi AG, 2020. - A. Saberi et al., Synchronization of Multi-Agent Systems in the Presence of Disturbances and Delays (Systems & Control: Foundations & Applications), ‎ Birkhäuser, 2022.

التصنيف : كهرباء وحاسوب

النوع : كهرباء وحاسوب

المجلد: المجلد التاسع

رقم الصفحة ضمن المجلد : 0

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية