开放复杂智能系统

第1章开放复杂智能系统概念1

1.1智能系统的演进1

1.1.1人工智能的发展1

1.1.2智能系统的发展趋势3

1.2开放复杂智能系统6

1.2.1混合智能系统7

1.2.2大规模多智能体系统8

1.2.3开放巨型智能系统9

1.3开放复杂智能系统特征11

1.3.1系统复杂性11

1.3.2知识与智能突现13

1.4构建开放复杂智能系统16

1.4.1系统计算模式16

1.4.2人机结合与社会计算17

1.4.3系统分析与设计19

1.5小结19

参考文献20

第2章开放复杂智能系统方法论24

2.1混合智能系统方法24

2.1.1混合智能系统概念24

2.1.2混合智能系统设计策略25

2.2大规模多智能体系统方法28

2.2.1大规模多智能体系统概念28

2.2.2大规模多智能体系统研究任务29

2.3人机结合智能系统方法31

2.3.1人机结合智能系统概念31

2.3.2人机结合智能系统设计策略33

2.4综合集成智能系统34

2.4.1综合集成理论演进34

2.4.2综合集成理论原理36

2.4.3综合集成策略37

2.4.4综合集成研讨厅38

2.4.5构建综合集成智能系统42

2.5小结43

参考文献44

第3章开放复杂智能系统计算模式47

3.1计算模式演进47

3.1.1开发方法的发展47

3.1.2计算模式的机遇48

3.2主流计算模式概念49

3.2.1面向对象计算49

3.2.2构件/构架计算50

3.2.3智能体计算52

3.2.4计算模式间关系54

3.3分布式计算57

3.3.1中间件计算58

3.3.2客户/服务器计算59

3.3.3开放分布式处理60

3.4移动计算62

3.4.1移动智能体系统62

3.4.2移动机制抽象63

3.4.3移动智能体系统的设计问题67

3.5面向智能体计算71

3.5.1面向智能体计算的起源71

3.5.2面向智能体分析与设计74

3.5.3典型的面向智能体方法75

3.6面向服务计算84

3.6.1服务计算抽象84

3.6.2服务体系结构85

3.6.3服务管理与开发87

3.6.4服务计算与对象计算比较88

3.7集成智能体、服务、组织与社会计算89

3.7.1面向组织的智能体与服务计算89

3.7.2面向组织与社会的抽象与分析91

3.7.3面向智能体与服务的设计91

3.8小结92

参考文献92

第4章开放复杂智能系统抽象97

4.1开放复杂智能系统层次模型97

4.1.1计算系统层次模型98

4.1.2知识层99

4.1.3社会层102

4.2开放多智能体社会106

4.2.1多智能体组织与社会106

4.2.2统一的工作机制社会性交互108

4.2.3多智能体组织与环境之间的社会关系109

4.2.4多智能体社会性工作机制114

4.3面向智能体方法处理开放复杂智能系统复杂性115

4.3.1处理开放复杂系统复杂性的途径115

4.3.2智能体方法处理开放复杂系统的有效性116

4.4面向智能体开放复杂智能系统的社会抽象120

4.4.1社会抽象的理论基础与方法论120

4.4.2智能体方法处理开放复杂智能系统的不足120

4.5面向组织的抽象框架122

4.5.1系统抽象综合集成方法论122

4.5.2系统成员划分124

4.6小结125

参考文献126

第5章开放复杂智能系统分析131

5.1面向组织系统分析任务与过程131

5.2集成建模理论132

5.2.1集成建模方法132

5.2.2可视建模134

5.2.3形式建模135

5.3成员建模137

5.3.1成员模型137

5.3.2形式化描述139

5.3.3实例139

5.4环境建模140

5.4.1多智能体系统环境特征140

5.4.2多智能体系统环境分类141

5.4.3多智能体系统环境模型143

5.5组织规则建模144

5.5.1结构规则144

5.5.2问题求解规则145

5.5.3形式化模型147

5.5.4组织规则组合与演化147

5.6组织结构建模148

5.6.1组织结构模型148

5.6.2GAIRE模型149

5.7组织动力学分析151

5.7.1动力学分析方法151

5.7.2基于马尔可夫决策过程的分析151

5.8交互153

5.8.1组织模式154

5.8.2交互层次155

5.8.3交互规则155

5.9协议工程156

5.9.1协议概念156

5.9.2协议分析156

5.9.3交互协议本体157

5.9.4交互协议规范158

5.9.5交互元协议160

5.9.6形式化模型161

5.10社会交互建模161

5.10.1模式描述模板161

5.10.2合同网交互协议163

5.10.3形式化模型164

5.11组织与环境交互建模165

5.11.1组织与环境交互概念165

5.11.2马尔可夫决策过程建模166

5.11.3复杂性科学方法建模168

5.11.4动态系统建模169

5.12目标建模170

5.13规范171

5.14案例172

5.15小结174

参考文献174

第6章开放复杂智能系统设计181

6.1面向智能体开放复杂智能系统设计方法181

6.1.1面向智能体的系统设计复杂性181

6.1.2面向智能体的系统设计方法184

6.2面向智能体服务的系统设计188

6.2.1面向智能体服务基本概念188

6.2.2为什么采用面向智能体服务的设计189

6.2.3面向智能体服务设计的基本任务190

6.2.4面向智能体服务体系结构设计与详细设计191

6.3多智能体组织设计193

6.3.1多智能体组织研究途径193

6.3.2多智能体组织框架195

6.4智能体服务模型198

6.4.1智能体模型198

6.4.2服务模型199

6.4.3智能体体系结构设计200

6.5智能体服务模式203

6.5.1智能体服务模式设计203

6.5.2多智能体结构模式206

6.5.3结构与功能服务模式208

6.6面向智能体服务的集成架构210

6.6.1集成层次与策略210

6.6.2智能体服务集成架构设计211

6.7智能体服务本体213

6.7.1问题求解本体213

6.7.2本体表达214

6.7.3智能体服务表达217

6.8智能体服务通信219

6.8.1智能体服务接口模型219

6.8.2智能体服务管理222

6.8.3智能体服务通信与协调224

6.8.4智能体服务传输问题226

6.9其他策略性问题227

6.10小结228

参考文献228

第7章社会计算与社会智能235

7.1社会计算235

7.1.1社会计算概念235

7.1.2社会计算基础237

7.2社会计算与开放复杂智能系统238

7.3综合集成计算240

7.3.1综合集成计算理论框架240

7.3.2综合集成计算的问题求解方法241

7.4社会智能243

7.5小结244

参考文献244

第8章系统实施与案例247

8.1实施过程与策略247

8.1.1实施基本方法论247

8.1.2系统分析与设计之间映射250

8.2软件工程能力252

8.2.1软件工程过程能力252

8.2.2组织抽象能力255

8.3项目性能评估256

8.3.1成本效益分析256

8.3.2风险评估257

8.4人机结合的综合集成研讨厅系统258

8.4.1系统功能概述259

8.4.2综合集成研讨厅框架262

8.5金融交易与监察决策支持系统273

8.5.1系统功能概述273

8.5.2面向智能体服务的系统软件体系结构275

8.6多智能体系统开发282

8.6.1多智能体系统开发概况282

8.6.2模型驱动的多智能体系统开发方法283

8.6.3几个典型的开发工具284

8.7小结291

参考文献291

第9章挑战与展望296

9.1理论研究296

9.2工程技术296

推荐读物298

术语表309

后记325

　　本书总结了作者近些年来就上述系统与问题领域所开展的研究成果，特别是结合作者多年来在国内外开展的复杂智能系统的理论与实际研究，以及国家重大基金项目“支持宏观经济决策的人机结合综合集成体系研究”和澳大利亚多项国家自然基金项目的研究成果，初步建立一个关于开放复杂智能系统的系统抽象、分析与设计的理论体系与开发途径。本书力图比较系统、全面、实用地介绍开放复杂智能系统的系统复杂性，重点阐述方法论、可用的计算模式、面向组织的系统建模与分析、面向智能体服务的系统设计等内容。此外，本书还结合所设计的两个系统原型进行系统实施的案例分析。　　开放复杂智能系统是目前国内外重点研究与开发的领域，其中的开放巨型智能系统属于钱学森院士所提出的“开放的复杂巨系统”中的一类。开放复杂智能系统是智能系统与智能科学、信息系统与信息技术、软件工程与知识工程等领域中的复杂问题，涉及诸多大型智能信息系统和处理工程与应用。本书作者总结多年来在国内外所从事的相关研究与开发所得，试图对这类复杂而重要的问题和系统的分析与设计的方法论及技术进行初步的探讨。作者结合多年来对于钱学森院士所提出的综合集成理论和人机结合智能系统的工程技术的研究与开发实践，以及总结在国外所从事的相关工作与最新进展，比较详尽地探讨了开放复杂智能系统的基础、概念、分析、设计与实施。　　本书的主要内容包括智能系统的发展历程、开放复杂智能系统的概念、系统设计模式、系统抽象机制、系统分析方法、系统设计技术、系统实施途径与管理等。最后，本书介绍两个实际的开放复杂智能系统，以及系统实施中的相关体会。　　本书面向人工智能、智能系统、信息系统、复杂系统与复杂性科学、软件工程、知识工程及本体工程，可以作为上述相关专业与领域的研究参考书，也可以作为上述专业的研究生教材。本书所提出的关于开放复杂智能系统中的一些前沿问题与最新进展，则可以作为进一步研究的基础与出发点。书中所列举的国内外经典文献、推荐读物、最新进展及工具支持等，为读者快速进入相关领域并了解前沿学术动态，提供了丰富、翔实的资源与路径。【作者简介】　　操龙兵博士现为澳大利亚悉尼科技大学高级讲师。他师从我国人工智能与模式识别的先驱戴汝为院士，在中科院获得“复杂系统与智能科学”方向的博士。他的研究论文获得中科院院长优秀奖。操龙兵博士的主要研究方向是人工智能与智能系统、数据挖掘与知识发现、软件工程、知识与本体工程等。他是国际上关于智能体与数据挖掘集成研究以及领域数据挖掘的发起人与主要组织者之一。在中科院研究期间，操龙兵博士参与了国家重大基金项目“支持宏观经济决策的人机结合综合集成体系研究”，重点就开放巨型智能系统进行了初步研究。随后，他作为商业智能公司的首席技术官，负责研制集成型商业智能系统。并获得中国“中小企业创新基金”的资助。他被上海证券交易所聘请为第三代监察系统的技术顾问与高级金融专家。操龙兵博士具有在电信、金融、证券、社保等多个领域从事多智能体系统、智能决策支持系统、商业智能、客户关系管理与数据挖掘等智能信息系统和智能信息处理的具体实践经验。