基于多Agent的智能遠(yuǎn)程教學(xué)的模板結(jié)構(gòu)

邢國(guó)春 姜 健 趙 宇

〔摘 要〕本文從智能Agent定義和現(xiàn)有遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)出發(fā),針對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)存在的智能化和個(gè)性化較低遠(yuǎn)程教育模式進(jìn)行了分析,通過對(duì)基于智能Agent遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的闡述,總結(jié)多Agent遠(yuǎn) 程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),提出一個(gè)基于多Agent的智能遠(yuǎn)程教學(xué)的通用模板結(jié)構(gòu)。

〔關(guān)鍵詞〕智能;Agent;多Agent;模板

〔中圖分類號(hào)〕G642 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A 〔文章編號(hào)〕1 008-0821(2009)11-0189-03

The Template-structure of Intelligence Long-distance Teaching By AgentsXing Guochun1 Jiang Jian2 Zhao Yu1

(1.Computer College,Changchun Normal University,Changchun 130032,China;

2.Political Department of 93246 Army,Changchun 130051,China)

〔Abstract〕This text base on the definition of intelligence Agent and existing long-distance network teaching system set out from intelligence Agent,the mode aim was analyzed at that characteristic and intelligence lower exist of traditional network teaching system.According to the elaborating of long-distance teaching system base on intelligence Agent,summarized that the advantage of Agent long-distance network teaching system.In the meantime,put forward the template-structure of intelligence long-distance teaching by Agents.

〔Keywords〕intelligence;Agent;Agents;templates

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和Internet的廣泛應(yīng)用,為遠(yuǎn)程教學(xué)發(fā)展提供了新的契機(jī)。是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)結(jié)合的一種新型教育手段,克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式受時(shí)間、空間限制,突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式中的單向傳播的局限,并以教師為中心的灌輸式教育轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心的主動(dòng)學(xué)習(xí),他必將成為未來教育發(fā)展的趨勢(shì),同時(shí)也是促進(jìn)教育機(jī)會(huì)平等和資源共享的重要手段。盡管目前計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)發(fā)展比較快,教學(xué)方式比較先進(jìn),但還有需要解決的問題。首先,現(xiàn)有的遠(yuǎn)程教學(xué)軟件系統(tǒng)智能化程度較低,難以實(shí)現(xiàn)因材施教,不能動(dòng)態(tài)的掌握學(xué)生實(shí)際情況和個(gè)性化表現(xiàn),交互性和自主性較差。另外,根本就沒考慮學(xué)習(xí)者的情感和對(duì)待問題的態(tài)度,沒有真正調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性,了解學(xué)習(xí)者的興趣和愛好,協(xié)作意識(shí)沒有充分發(fā)揮出來。因此,如何提高遠(yuǎn)程教學(xué)的智能化程度成為迫切需要解決的問題。人工智能領(lǐng)域新興的Agent技術(shù)則正是在這樣的背景下,逐漸取代ICAI而成為教學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化的一種主流技術(shù)。人工智能領(lǐng)域的移動(dòng)Agent能為網(wǎng)絡(luò)教育的智能化提供技術(shù)支撐。

1 智能Agent的關(guān)鍵技術(shù)在遠(yuǎn)程教學(xué)中作用

Agent技術(shù)是人工智能中的一個(gè)重要分支,Agent是一種在異質(zhì)協(xié)同計(jì)算環(huán)境中能夠持續(xù)完成自治任務(wù)面向目標(biāo)行為的軟件實(shí)體。通常認(rèn)為,智能Agent所具備的特性:①自主性:Agent具有獨(dú)立完成用戶所賦予任務(wù)的能力;它應(yīng)該能在無法事先建模的、動(dòng)態(tài)變化的信息環(huán)境中,獨(dú)立規(guī)劃復(fù)雜的操作步驟,解決實(shí)際問題,并在用戶不參與的情況下,獨(dú)立發(fā)現(xiàn)和獲取符合用戶需求的資源與服務(wù)。能夠按照學(xué)習(xí)者需求工作[1]。②智能性:Agent能感知周圍的環(huán)境,具有推理和智能計(jì)算功能,能分析用戶的需求,不斷積累經(jīng)驗(yàn),以提高自身處理問題的能力,并要求Agent具有一定的學(xué)習(xí)能力,能夠根據(jù)環(huán)境變化調(diào)整自己的行為。③協(xié)作性:Agent在特定語(yǔ)言基礎(chǔ)上與其他Agent共同完成某項(xiàng)任務(wù)的能力。④移動(dòng)性:Agent能夠在分布環(huán)境中漫游;學(xué)習(xí)者能夠找到適合自己的資源。⑤安全性:避免惡意Agent對(duì)計(jì)算機(jī)環(huán)境造成破壞。因?yàn)橹悄蹵gent具有專業(yè)性的特點(diǎn),所以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中的智能Agent還必須是MAS系統(tǒng)(多代理系統(tǒng))[2]。MAS系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)各個(gè)Agent之間的通信協(xié)調(diào),若將單一Agent行為視為個(gè)體行為,那么MAS系統(tǒng)行為就可以類比為人類社會(huì)行為。這種類似于人類在解決現(xiàn)實(shí)問題時(shí)的情景就呈現(xiàn)在了人們的面前。通過各Agent間的合作,以讓MAS系統(tǒng)來改善單一的Agent性能[3]。傳統(tǒng)的人工智能系統(tǒng)具有一定的智能性,但其他方面同智能代理差距較大。常規(guī)的代理可以代替用戶完成簡(jiǎn)單的操作,具有一定的代理性,有的也具備一定的機(jī)動(dòng)性,但缺乏起碼的智能性和自主性,都不屬于我們所討論的智能代理。只有代理性、智能性、自主性和機(jī)動(dòng)性均達(dá)到相當(dāng)水準(zhǔn)的系統(tǒng)才有條件稱為智能代理。

2 多Agent的智能遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的模板結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用B/A/S模式,即瀏覽器Brow ser/代理A-gent/中心服務(wù)器Server。它是一種“瘦客戶”模式,有助于加快訪問速度,而且客戶端利用瀏覽器上網(wǎng),不再需要為不同的客戶端安裝不同的客戶程序。這能夠?yàn)閺?fù)雜的分布式應(yīng)用提供統(tǒng)一的環(huán)境客戶端也可以運(yùn)行一些Java App1eL來增強(qiáng)客戶端功能,減輕服務(wù)器端負(fù)擔(dān);而且這些applet可以根據(jù)客戶賦予的權(quán)限對(duì)客戶端內(nèi)容進(jìn)行操作,增加了安全性。中間層是各種Agent,負(fù)責(zé)溝通客戶端和服務(wù)器?；诙郃gent的智能遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的模板結(jié)構(gòu)如圖1所示[4-5]。

2.1 系統(tǒng)中各模塊功能

2.1.1 學(xué)生Agent

學(xué)生Agent在學(xué)生用戶登錄成功后由管理Agent創(chuàng)建。它的主要作用是在用戶的整個(gè)學(xué)習(xí)期間,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助,并及時(shí)的將學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)反饋給個(gè)性分析Agent,整個(gè)學(xué)習(xí)期間,學(xué)生Agent和個(gè)性分析Agent之間的交互處理[6];學(xué)生Agent為個(gè)性分析Agent提供分析依據(jù)——學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況;個(gè)性分析Agent則利用這些資料進(jìn)行分析。在模版中當(dāng)學(xué)生Agent在網(wǎng)絡(luò)中搜索所需信息時(shí),一般能夠根據(jù)學(xué)生個(gè)性特征來選擇信息。

2.1.2 教師Agent

教師Agent也是由管理Agent創(chuàng)建的,它是在用戶以教師身份登錄時(shí)被創(chuàng)建的。教師Agent是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候給學(xué)生以適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助,同時(shí)教師Agent將教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)傳遞給個(gè)性分析Agent,為營(yíng)造學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)空間提供服務(wù)[7]。教師Agent主動(dòng)接受學(xué)生Agent的請(qǐng)求信息,把對(duì)學(xué)習(xí)的建議、指導(dǎo)和幫助反饋給移動(dòng)Agent。如果教師不能立即提供有效的指導(dǎo),也可以提供資源信息作為參考,然后由移動(dòng)學(xué)生Agent再去相應(yīng)的目的地尋找,指導(dǎo)教師可以根據(jù)學(xué)生需要提取其他教師信息和指導(dǎo)知識(shí)給學(xué)生Agent。

2.1.3 管理Agent

管理Agent的主要作用是從全局的角度協(xié)調(diào)其它各Agent。動(dòng)態(tài)監(jiān)視各個(gè)Agent的狀態(tài)信息,以確保各Agent能正常運(yùn)作[8]。為了減少Agent間的通信量,狀態(tài)信息的獲得采用主動(dòng)匯報(bào)法和垂詢法相結(jié)合的方法,即每個(gè)Agent生成后都立即向管理Agent匯報(bào)其狀態(tài)信息,管理Agent則定期詢問各Agent的狀態(tài)信息。它接受、分析移動(dòng)Agent發(fā)出的需求信息、掃描信息資源庫(kù),搜尋所需資料的存儲(chǔ)位置后,把最后的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給學(xué)生Agent,然后移動(dòng)Agent到相應(yīng)目的地獲取資源。管理Agent在系統(tǒng)初始化時(shí)由系統(tǒng)創(chuàng)建,在系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行期間都存在。管理Agent被創(chuàng)建后,它隨之創(chuàng)建登錄連接Agent。且在有合法身份的用戶登錄時(shí)為之創(chuàng)建個(gè)性分析Agent、智能導(dǎo)航Agent和學(xué)生Agent。

2.2 多智能體Agent的教學(xué)系統(tǒng)工作原理

基于網(wǎng)上的多Agent智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)是指存在于智能Agent體之間的通訊和控制模式。它關(guān)系到多Agent的系統(tǒng)性能。只要登錄該系統(tǒng)的學(xué)生,首先在控制界面Agent中自動(dòng)建立有關(guān)該學(xué)生的檔案,并記錄該學(xué)生每次學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)評(píng)價(jià),并將該數(shù)據(jù)記錄在信息庫(kù)記錄中。其次,學(xué)生根據(jù)控制界而提供的學(xué)習(xí)目錄選擇了要學(xué)習(xí)的課件,就自動(dòng)進(jìn)入智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)。在智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)Agent中每個(gè)學(xué)生自己將成為獨(dú)力的學(xué)生Agent,學(xué)生Agent在與智能控制界面Agent的交互選取學(xué)習(xí)資料、接受輔導(dǎo)答疑、單元測(cè)試等,在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生Agent與由智能控制界與Agent的交互頻繁。多個(gè)學(xué)生生成多個(gè)學(xué)生Agent可以共享學(xué)習(xí)資源,每個(gè)學(xué)員根據(jù)自己的學(xué)習(xí)策略進(jìn)行有條不紊地學(xué)習(xí),在智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)Agent的統(tǒng)一管理下完成[9-10]。系統(tǒng)學(xué)習(xí)流程如圖2所示。

3 結(jié) 論

人類已經(jīng)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為遠(yuǎn)程教育提供了一片嶄新的天地,一種新的遠(yuǎn)程教育形式—網(wǎng)上教學(xué)出現(xiàn)了,它是一種以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程教育,它不僅繼承了傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育的有點(diǎn)—不受時(shí)間、空間和地點(diǎn)的限制,通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以擴(kuò)展至社會(huì)的各個(gè)角落:每個(gè)任都可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)自由的學(xué)習(xí),以較低的代價(jià)得到高質(zhì)量的教育,這種教育形式克服了傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育缺乏交流和交互的缺點(diǎn),能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供圖文并茂、豐富多彩的交互式人機(jī)界面,提供大規(guī)模的知識(shí)庫(kù)與信息庫(kù),能夠激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣,從而達(dá)到讓學(xué)習(xí)者主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)的目的,實(shí)現(xiàn)自己獲取知識(shí)、自我更新甚至創(chuàng)新知識(shí)的理想目標(biāo)。在研究智能代理的特點(diǎn)以及智能代理在遠(yuǎn)程教育中的優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,提出一個(gè)基于多Agent的智能遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)模板,該模型試圖使用Agent的智能特性和通訊機(jī)制獲得教學(xué)問題的協(xié)同解決環(huán)境,建立在Agent之上的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)更具人性化色彩,能夠達(dá)到因材施教的目的。

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