基于服务推荐的移动agent路径动态构建方法研究

发布时间：2018-01-09 06:12

本文关键词：基于服务推荐的移动agent路径动态构建方法研究　出处：《山东大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：移动agent是一类可以在网络站点之间连续迁移,并就地利用站点服务执行任务的程序。与基于RPC的分布式计算相比,移动agent计算具有降低网络负载、适应环境变化和支持网络断连计算等优势,因此,移动agent计算不仅是学术界的研究热点,而且成为业界应用的一个重要发展趋势,例如网络信息检索、工作流管理、协同产品商务、智能机器人、无线传感器网络、网络安全监测等领域。在迁移工作流研究中,移动agent是业务过程管理者的任务代理,移动agent执行任务的网络站点称作工作位置,它由工作流参与者提供并且设计为参与者的服务代理。移动agent为实现业务目标所历经的工作位置序列称作它的工作路径。为了能够高效地利用站点服务资源,获得最大工作流收益并提高工作流执行效率,移动agent工作路径规划是迁移工作流研究的关键问题之一。移动agent工作路径规划方法可以区分为静态规划(static planning)和动态规划(dynamic planning)两种类型。前者是指设计者依据已知的网络站点服务信息,在派遣移动agent之前为其生成工作路径并令其携带的方法。因此,静态规划生成的移动agent工作路径缺乏对环境动态变化的适应性。后者假定移动agent每次位置转移,都要基于对当前环境的认知,动态地选择工作位置。环境信息既可以由移动agent自己探测,称作服务发现,也可以由协作站点代为探测,称作服务推荐。因为服务发现要求移动agent携带足够的服务发现知识和环境探测代码,所以,不仅迁移效率低,而且容易产生迁移故障。服务推荐可以使移动agent轻量化,提高迁移效率,减少迁移故障,但需要建立互信关系并签订服务推荐契约。根据社会学的研究结果,社会熟人关系是一种通过长期合作形成的互信关系,因此,对于移动agent工作路径规划来说,基于熟人网络的服务推荐是一种合理的技术选择。本论文在国家自然科学基金项目和山东省自然科学基金项目的资助下,以曾广周教授提出的迁移工作流概念模型为技术框架,在课题组前期工作的基础上,研究一类基于服务推荐的移动agent工作路径动态构建模型与方法,主要工作包括：1.决策空间可变的移动agent工作路径动态规划模型与方法研究现有的基于服务发现的移动agent工作路径动态规划方法,要求移动agent自身具备足够的服务发现知识和环境探测能力,因而移动agent笨重,不利于迁移；基于导航的移动agent工作路径动态规划方法,可以使移动agent轻量化,但要求事先组织和划分全局位置空间,不能良好支持动态开放环境；基于熟人推荐的移动agent工作路径动态规划方法,没有数学模型刻画,不能揭示移动agent工作路径动态规划的动态性。本文把MDP (Markov Decision Process)模型和推荐网络框架(Referral Network)引入到移动agent工作路径动态规划的研究中,以顺序型业务过程执行为应用背景,建立了一类决策空间可变的移动agent工作路径动态规划MDP模型,给出了基于推荐网络框架的移动agent工作路径动态规划方法,其中,移动agent工作路径规划的动态性用MDP刻画,迁移时可变的决策空间由当前位置成员的所有社会熟人关系构成,服务推荐在当前位置成员的直接熟人和间接熟人链上进行。移动agent的迁移时刻不同,当前位置成员的社会熟人关系也不同。社会成员熟人关系的变化性和开放性为移动agent工作路径规划提供了一个动态可变的决策空间。本文第2章讨论决策空间可变的移动agent工作路径动态规划模型与方法。2.基于有界熟人推荐树的移动agent工作路径动态构建方法研究社会学研究表明,对于任何一个理性社会成员来说,由其全部直接熟人关系和间接熟人关系综合形成的社会熟人网络规模是巨大的,也可能是无界的,因此,基于整个社会熟人网络为移动agent搜索服务的效率不高,在许多情况下也是不可行的。根据小世界现象研究中的六度分离原理,社会网络上任意两个陌生人之间的平均间隔距离不大于6,因此,基于服务推荐的移动agent路径规划可以在一个有限的社会熟人关系集合上进行。本文把六度分离原理引入到移动agent工作路径动态构建方法的研究中,以顺序型业务过程执行为应用背景,以移动agent工作路径动态规划MDP模型为基础,建立了一种基于有界熟人推荐树的移动agent路径动态构建方法,其中,推荐网络用移动agent当前成员的社会熟人关系刻画,有界熟人推荐树通过剪枝生成,并且可以由成员事先建立并根据协作进程动态维护。本文第3章讨论基于有界熟人推荐树的移动agent工作路径动态构建方法。3.基于窗口策略的移动agent工作路径动态规划模型与方法研究类似于棋类博弈,对于连续多任务移动agent工作路径动态规划来说,也存在“看一步,走一步”和“看多步,走一步”两种迁移策略。前者是指移动agent每次迁移,都只为当前待执行的任务寻找合适位置,而不考虑其后剩余任务对全局路径的影响。后者是指移动agent每次迁移,除关注当前待执行任务的收益外,还综合考虑其后一个或多个连续任务对全局目标的贡献。本文把“看多步,走一步”策略引入到移动agent工作路径动态构建方法的研究中,以顺序型业务过程执行为应用背景,在改进移动agent工作路径动态规划MDP模型的基础上,建立了一种基于窗口策略的移动agent工作路径动态构建方法,其中,迁移时一次被考察的多个连续任务称作规划窗口,与规划窗口中任务一对应的位置序列称作窗口路径,窗口路径中的第一个位置是移动agent的下一个目的位置。本文第4章讨论基于窗口策略的移动agent工作路径动态构建方法。4.面向结构化业务过程协作的移动agent工作路径动态规划模型与方法研究计算机支持的协同工作(CSCW)研究表明,任务分担和结果共享是多agent协作求解问题的一种基本模式。因此,对于带“与/或”结构的复杂业务过程执行来说,可以通过业务过程分解将复杂业务过程转化为一组顺序任务分支的集合,每个移动agent执行一个顺序任务分支,并用顺序、分叉、合并等连接模式刻画多移动agent之间的协作视图。本文把任务分担、结果共享原理和部分可观测的马尔科夫过程(Partially Observable Markov Decision Process, POMDP)模型引入到移动agent路径动态构建方法的研究中,以带“与/或”结构的复杂业务过程执行为应用背景,建立了一类面向结构化业务过程协作的移动agent路径动态规划POMDP模型,给出了移动agent路径动态构建方法,包括结构化业务过程分解、协作视图和协作规则定义、顺序业务分支指派和移动agent工作路径协作规划四个基本步骤。本文第5章讨论面向结构化业务过程协作的移动agent路径动态规划模型与方法。本文的创新点主要体现在：1、提出了一种基于可变决策空间的移动agent路径动态规划MDP模型和基于有界熟人推荐树的移动agent路径构建方法。在同类基于服务推荐的移动agent工作路径动态规划研究中,导航方法没有采用推荐网络框架,也没有建立数学模型；熟人推荐方法采用了推荐网络框架,但没有建立数学模型,而且固定了移动agent工作环境,因而上述方法不能良好刻画移动agent工作路径规划的动态性,缺乏对环境变化的适应性。本文建立的移动agent工作路径规划MDP模型,以社会成员的熟人关系集合为决策空间,迁移时刻不同,服务成员就不同,决策空间也会不同,因而能够良好刻画移动agent路径规划的动态性,有界熟人推荐树方法可以有效减少服务推荐的时间,提高路径规划的效率。2、提出了一种基于窗口策略的移动agent路径动态规划MDP模型和窗口宽度可变的移动agent路径构建方法。在同类移动agent工作路径动态规划研究中,不论是服务发现方法还是服务推荐方法,都采用了看一步,走一步”的迁移策略,即只为当前待执行的任务查找合适位置,而不考虑其后剩余任务对全局路径规划的影响。本文建立的基于窗口策略的移动agent路径动态规划MDP模型和窗口宽度可变的移动agent路径构建方法,不仅考察当前待执行任务的收益,而且综合考察其后一个或多个连续任务对全局目标的贡献,因而更有利于全局路径的优化,决策空间可变的MDP模型能够良好刻画移动agent路径规划的动态性。3、提出了一种面向结构化业务过程协作的移动agent工作路径动态规划POMDP模型和面向协作的移动agent路径构建方法。在多移动agent协作问题求解研究中,部分-整体规划(Partial-Global Planning)是一种最常用的方法,但它缺少数学模型刻画。因为所有移动agent都要参与整体规划协商并且要不断地将部分规划中的执行变更通告给其它移动agent,所以,移动agent越多,协商时间就越长,规划效率就越低。本文建立的移动agent路径规划POMDP模型和面向协作的移动agent路径构建方法,以结构化业务过程分解和业务分支指派为基础,以分叉任务和合并任务的执行需求为移动agent的协作知识,因而不必像部分-整体规划那样,步步进行全局协商,决策空间可变的POMDP模型能够良好刻画移动agent路径协作规划的动态性。移动agent计算是一个发展中的研究领域,移动agent路径动态规划模型和规划方法的研究还不够成熟,还有很多值得探索和改进的方面,本文进一步的研究工作主要包括：1、带时间约束的移动agent路径动态构建方法。本文方法没有涉及路径规划中的时间因素。在许多情况下,业务过程执行具有时间限制,因此,需要进一步研究带时间约束的移动agent路径动态构建方法。2、基于诚信策略的移动agent路径动态构建方法。本文方法假设被推荐位置都是同等可信的,没有考虑其间的诚信差别。评价被推荐位置的诚信度,有利于提高任务执行的可靠性。因此,研究基于诚信策略的移动agent路径动态构建方法,是本论文的进一步工作。3、面向弱结构化业务过程协作的移动agent路径动态构建方法。本文以结构化业务过程为研究对象,没有讨论弱结构化业务过程的情况,因此,需要进一步扩展,以适应弱结构化业务过程的管理需求。
[Abstract]:The mobile agent is the task agent of business process manager . The mobile agent is the task agent of business process manager . This paper introduces the dynamic programming method of mobile agent working path based on the recommendation tree of mobile agent . This paper discusses the dynamic planning model and method of mobile agent path planning based on window strategy . This paper proposes a mobile agent path dynamic planning ( POMDP ) model and a collaborative mobile agent path construction method .

【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.09

【参考文献】