• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Исследования и разработка алгоритмов решения распределенных задач оптимизации на основе теории многоагентных систем

2009
Руководитель: Козырев Олег Рамазанович
Подразделение: Факультет бизнес-информатики

Исследование направлено на обеспечение решения широкого круга задач в области оптимального управления и теории принятия решений на основе парадигмы многоагентных систем и принципов распределенного удовлетворения ограничений (Distributed Constraints Satisfaction Problems). В этой области знаний существует большое число актуальных задач оптимизации, в которых наблюдаются сложные многоуровневые распределенные структуры и происходит взаимодействие большого числа автономных или зависимых акторов. При этом существуют различные источники и потребители информации, обладающие собственными целями, картинами мира и способами семантической интерпретации информации.

Объектом исследования являлись модели сложных распределенных процессов принятия решений и управления в форме многоагентных и сервис-ориентированных программных систем.

Цель работы – разработка теории и практики решения распределенных задач удовлетворения ограничений и оптимизации с использованием комбинации формального представления знаний о предметной области, ограничений и правил корпоративной безопасности и программной архитектуры в виде онтологий, а также современных программных средств многоагентных технологий.

В процессе работы проведен анализ алгоритмов представления знаний, методов решения логистической задачи составления учебных расписаний; развиты методы многоагентной оптимизации и формальной верификации бизнес-процессов на основе формализмов реляционной логики.

В ходе работы было показано, что поиск эффективных способов обработки предпочтений пользователей с учетом распределенного характера проблемы с помощью многоагентных технологий и предметных онтологий является актуальной областью исследований. Анализ существующих методов многоагентной оптимизации и планирования показал, что наибольший интерес представляет дальнейшее развитие алгоритмов, основанных на парадигме динамического планирования расписания встреч многих участников, которая впервые была предложена.

Построенная в этой работе математическая модель на основе многоагентных взаимодействий и ограничений является основой для практической реализации распределенного алгоритма составления расписания учебного заведения и решения других классов логистических задач. Для декларативного описания структуры задачи DSCP была реализована онтология ограничений, задающая формальную спецификацию структуры и поведения многоагентной системы в терминах предложенной вычислительной модели CACS. Программная реализация алгоритмов транформации спецификаций на языке XML в экземпляры программных классов на языке JAVA позволяет выполнять автоматическую трансформацию созданной онтологии в спецификацию распределенных алгоритмов удовлетворения ограничений.

В ходе работы было проанализировано перспективное направление построения многоагентных систем на основе сервис-ориентированной архитектуры. Для решения задач автоматизации интеграции и повышения безопасности был предложен метод формальной верификации бизнес-процессов с использованием предметной онтологии и проведен его анализ на практическом примере.

В качестве основного вывода по проделанной научно-исследовательской работе нужно отметить высокую степень перспективности использования специализированного диалекта формальной логики Relation Logic и конкретной реализации Alloy Analyzer для определения корпоративных политик безопасности в распределенных системах.

В результате исследования были разработаны новая вычислительная модель и архитектура программной системы для разрешения ограничений в многоагентных системах в ходе решения задач оптимизации, а также новые методы семантической композиции сервисов с использованием знаний в форме онтологий с учетом правил корпоративной безопасности.

Реализованы программные прототипы предложенной вычислительной модели и архитектуры многоагентной системы для решения задач поддержки принятия решений в частном классе логистических задач (составление расписаний). Успешно апробированы предложенные методы семантической интеграции сервисов на примерах реальных бизнес-процессов. Разработаны формальные онтологии для спецификации оптимизационных задач и управления бизнес-процессами.