基于Ａｇｅｎｔ的個性化信息服務(wù)的研究與實現(xiàn)

摘要：個性化信息服務(wù)是圖書管理信息服務(wù)的發(fā)展方向。為了提高系統(tǒng)的個性化服務(wù)水平，該文基于Agent思想，設(shè)計并實現(xiàn)了一個多Agent個性化信息服務(wù)系統(tǒng)，并工作于現(xiàn)有的圖書管理信息系統(tǒng)上，從而提高系統(tǒng)個性化信息服務(wù)水平和查詢的效率。

關(guān)鍵詞：智能Agent；個性化信息服務(wù)；圖書管理信息系統(tǒng)

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044(2009)05-1191-03

Research and Implement of Individualized Information Service Based on Agent

JIANG Hui-xin

(Quzhou Secondary Technical School， Quzhou 324000， China)

Abstract: Individualized information service is the trend of library service. In order to improve the individualized service level of the system， a multi-agent individualized information service system based on agent is designed and realized， working in an existing Book Management Information System. Thus it is improved that the individualized information service level of system and efficiency of query.

Key words: intelligent agent; individualized information service; BMIS

1 引言

圖書管理信息服務(wù)的個性化和自動化，成為當(dāng)今圖書管理信息系統(tǒng)(BMIS)的發(fā)展趨勢，如何加快用戶的檢索效率和主動提供給用戶最感興趣和最需要的信息是當(dāng)今BMIS的重要研究課題。飛速發(fā)展的計算機信息技術(shù)為個性化信息服務(wù)的研究與應(yīng)用提供了技術(shù)支持。新的BMIS將原有系統(tǒng)變革成為一個“知識中心”，在此變革的推動下，原有以MIS理論為基礎(chǔ)的BMIS需要一些新的理論和突破技術(shù)，新興的Agent是實現(xiàn)個性化服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。為此，將Agent技術(shù)應(yīng)用到個性化信息服務(wù)，并工作于原有的BMIS中，使系統(tǒng)能夠提供諸如個性化服務(wù)、信息推送服務(wù)、定制服務(wù)、以用戶為中心的服務(wù)[1]等，以提高系統(tǒng)自動化水平以及更好地滿足用戶的要求。

2 個性化信息服務(wù)

圖書管理的個性化信息服務(wù)是針對不同用戶的專業(yè)、興趣、偏好而采取有針對性的服務(wù)策略，使讀者通過盡可能少的努力而獲得盡可能全面而準(zhǔn)確的資源。隨著信息網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展應(yīng)用，可以跟蹤用戶的瀏覽歷史、瀏覽習(xí)慣和瀏覽行為，學(xué)習(xí)用戶的興趣，適應(yīng)和發(fā)現(xiàn)用戶興趣的變化。將讀者的信息服務(wù)請求借助各類搜索引擎，分門別類地按照一定的主題進行過濾、分解與整合，對信息資源進行排序或索引，形成個性化信息數(shù)據(jù)庫，進而為讀者提供定期的特色服務(wù)。由此，個性化主動服務(wù)有三個基本要求：1) 將用戶感興趣的信息提供給用戶，除去用戶不需要的內(nèi)容，反饋給用戶的結(jié)果集符合用戶的實際需求。2) 系統(tǒng)能夠跟蹤用戶的興趣和愛好的變化，并能根據(jù)這些變化知道用戶現(xiàn)在的需要是什么，能及時調(diào)整服務(wù)策略，找到用戶更加滿意的結(jié)果。3)能夠智能預(yù)測用戶的潛在興趣。

BMIS中個性化信息服務(wù)的應(yīng)用研究經(jīng)歷了從研究搜索引擎以提高用戶獲取信息的能力到基于智能Agent的個性化信息服務(wù)的應(yīng)用研究的發(fā)展過程[2]。搜索引擎是用戶獲取信息資源的有力工具，但面對浩如煙海的信息資源，它不能有效解決“信息過載”和“資源迷向”的困境，不能達到查全率和查準(zhǔn)率之間的平衡?；贏gent的個性化信息服務(wù)是一個基于能理解用戶真正信息需求的智能Agent上的信息檢索方式，它不同于搜索引擎的以服務(wù)器為主、面向主題的被動式的檢索模式，而是以客戶端為主、面向用戶的主動式的檢索模式，它提供了一種新的信息服務(wù)模式。智能Agent可以持續(xù)自主地獨立發(fā)揮作用，是解決當(dāng)前個性化信息服務(wù)系統(tǒng)中存在問題的有效途徑。它在信息服務(wù)中多用戶參與的情況下，可個性化構(gòu)造個人興趣模型，并利用它代表用戶參加協(xié)同工作。智能Agent在收集用戶信息、維護用戶興趣模型和分析用戶特征提供個性化服務(wù)方面發(fā)揮了重要的作用。利用智能Agent的特性可以實現(xiàn)一些個性化服務(wù)，如：定制服務(wù)、即時服務(wù)和主動服務(wù)等。定制服務(wù)就是根據(jù)不同用戶的特點和喜好，利用Agent技術(shù)使移動到相應(yīng)的節(jié)點并對系統(tǒng)已有的基本服務(wù)進行定制或通過配置基本服務(wù)來產(chǎn)生新的服務(wù)。即時服務(wù)和主動服務(wù)就是系統(tǒng)根據(jù)用戶的興趣愛好，利用Agent的學(xué)習(xí)性、自治性，獨立自主地完成計劃任務(wù)。

在BMIS中運用基于Agent技術(shù)的個性化信息服務(wù)，目的是提升圖書館的圖書管理服務(wù)的自動化和多元化水平，以適應(yīng)現(xiàn)代圖書管理發(fā)展和讀者用戶個性化的需求。目前國內(nèi)外的研究主要集中于智能搜索引擎、用戶個性化特征的提取、圖書信息組織[3]等。本文將基于Agent技術(shù)的個性化信息服務(wù)[4]應(yīng)用于BMIS的目的是不改動現(xiàn)有的BMIS，而是在提取用戶興趣特征的情況下學(xué)習(xí)用戶的興趣愛好，然后根據(jù)用戶的個性化需求利用現(xiàn)有系統(tǒng)的搜索工具主動搜索用戶所需要的信息。為了實現(xiàn)此目的，必須運用智能Agent的環(huán)境感知性來了解用戶的變化，運用其學(xué)習(xí)性學(xué)習(xí)用戶的個性化特征，運用其自主性主動搜索用戶的需求信息從而加快查詢速度。

3 基于Agent的個性化信息服務(wù)系統(tǒng)框架與運行機制

3.1 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)的總體設(shè)計思想是在一個現(xiàn)有的BMIS上進行系統(tǒng)功能擴展。圖書管理除了采用現(xiàn)有系統(tǒng)的所有功能之外，再增加了個性化圖書信息服務(wù)功能，包括個性化定制服務(wù)和提高用戶個人檢索效率的服務(wù)兩方面。具體有：1)個性化用戶界面定制功能：用戶依據(jù)自己的愛好選擇相應(yīng)的圖書管理服務(wù)，定制個性化系統(tǒng)使用環(huán)境，選擇適合自己的網(wǎng)絡(luò)圖書資源；2) 用戶個人興趣輸入功能：用戶通過個人興趣輸入界面讓系統(tǒng)學(xué)習(xí)用戶的興趣偏好以提高檢索的效率；3) 個性化檢索功能：其中增加了圖書書目檢索和全文或摘要的任意一致模糊查詢，除了傳統(tǒng)的查詢結(jié)果記錄完全包含檢索關(guān)鍵詞外，還能進行與關(guān)鍵詞相關(guān)聯(lián)的范圍領(lǐng)域的查詢，并且用戶能夠隨時修改檢索模式和信息輸出格式；4) 用戶對系統(tǒng)推薦信息的評價反饋系統(tǒng)的輸入輸出功能：增加用戶對系統(tǒng)推送信息的反饋評價功能，即User Profile功能，使得系統(tǒng)學(xué)習(xí)用戶興趣更加準(zhǔn)確；5) 個人化信息通告功能：定期由BMIS向用戶發(fā)送用戶定制的新書通告、新的網(wǎng)絡(luò)資源以及各種學(xué)術(shù)藝術(shù)活動信息等。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于Agent的個性化信息服務(wù)由用戶Agent、個性學(xué)習(xí)Agent、檢索Agent、過濾Agent和監(jiān)測Agent、系統(tǒng)接口以及用戶個性化信息表和檢索信息庫等組成，它們共同組成一個多Agent系統(tǒng)，連接用戶和原有BMIS。系統(tǒng)框架如圖1所示。

用戶Agent：是用戶與系統(tǒng)的交互接口。它接收用戶的查詢檢索輸入，主動幫助用戶分析和細(xì)化檢索要求；接收用戶的評價反饋信息，記錄用戶對信息結(jié)果的滿意程度，幫助系統(tǒng)跟蹤學(xué)習(xí)用戶的興趣及興趣變化；記錄用戶的檢索瀏覽行為，提取用戶的個性化特征并存儲到用戶個性化信息表中；將過濾后的用戶可能感興趣的檢索信息向量交給用戶界面顯示。

個性學(xué)習(xí)Agent：設(shè)計個性學(xué)習(xí)Agent的目的是學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)用戶的興趣及其變化。真實、準(zhǔn)確的用戶個性化興趣信息對查詢檢索結(jié)果的正確性起到關(guān)鍵作用。系統(tǒng)學(xué)習(xí)用戶興趣使得系統(tǒng)能夠按照用戶的查詢表達式查詢到的信息內(nèi)容以用戶的個性化興趣特征進行過濾，然后推送給用戶，用戶對此信息與自己想要查找的東西的符合程度進行對比，并填寫用戶反饋評價表。系統(tǒng)根據(jù)用戶的評價反饋調(diào)整系統(tǒng)對用戶個性特征學(xué)習(xí)的結(jié)果，使得系統(tǒng)的查詢結(jié)果與用戶的真實興趣內(nèi)容趨向一致。它從兩方面學(xué)習(xí)獲取用戶的個性化特征：分析用戶登錄時填寫的配置信息，如年齡、性別、專業(yè)、研究方向和偏愛等，以及用戶對查詢檢索結(jié)果的評價反饋表的填寫來分析獲取用戶興趣取向；個性學(xué)習(xí)Agent通過統(tǒng)計分析用戶的檢索記錄、瀏覽行為、查詢主題詞的時間和次數(shù)等推斷出用戶可能的興趣。Agent學(xué)習(xí)用戶興趣的過程：1) 狀態(tài)初始化。建立興趣向量I=(I1，12，…，In)[5]中的各興趣項的名稱和定義其變量，但是各興趣項的濃度Di =0，則興趣度向量D=(D1，D2，…，Dn) [5]也為空。用戶在使用系統(tǒng)的檢索工具之前，系統(tǒng)提示用戶填寫用戶興趣配置表，此時用戶填寫其年齡、性別、專業(yè)、研究方向和偏愛等初始興趣信息，系統(tǒng)興趣向量獲取初始用戶興趣值，興趣向量各興趣項的濃度具有了初值。2)根據(jù)用戶的檢索行為等獲取用戶的興趣。用戶利用系統(tǒng)的檢索工具輸入一系列的檢索關(guān)鍵詞進行查詢，并通過點擊系統(tǒng)推薦給用戶的相關(guān)檢索信息鏈接。學(xué)習(xí)Agent記錄下用戶的每個動作(關(guān)鍵詞輸入、點擊鏈接等)，同時根據(jù)公式[5]計算各興趣項的興趣濃度值Di，并將濃度值Di的變化寫入到用戶的興趣向量中，由此學(xué)習(xí)Agent獲取了用戶的興趣。3) 感知用戶興趣的變化。系統(tǒng)記錄用戶的每個動作，同時計算興趣項的濃度值，并修改興趣向量。因此用戶動作的變化一一映射到用戶的興趣向量，使得學(xué)習(xí)Agent感知用戶興趣的變化和轉(zhuǎn)移。用戶動作的變化有三種情況：a)用戶查詢過程中特別關(guān)注興趣關(guān)鍵詞及其相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵詞，或者用戶通過點擊了系統(tǒng)推薦信息的相關(guān)鏈接，系統(tǒng)記錄下用戶的這些檢索行為和瀏覽方式，從而不斷跟蹤和調(diào)整對用戶興趣的學(xué)習(xí)；b)用戶修改用戶興趣配置表，系統(tǒng)就設(shè)置它們?yōu)橛脩襞d趣配置文件的初始狀態(tài)，然后在此基礎(chǔ)上為用戶服務(wù)；c)用戶填寫對系統(tǒng)推薦信息的反饋評價表，系統(tǒng)調(diào)整用戶的興趣向量，從而感知用戶的興趣變化。

檢索Agent：借助原系統(tǒng)的檢索工具，檢索出與用戶興趣主題相關(guān)的圖書書目或連接地址URL，并保存到檢索信息數(shù)據(jù)庫中。這種檢索在相關(guān)控制模塊的控制下按照用戶興趣的主題關(guān)鍵詞T=(t1，t2，…，tn) [5]進行相關(guān)檢索，得到的檢索結(jié)果是一系列的索引項，每個索引項由標(biāo)題、摘要以及URL地址構(gòu)成。檢索Agent不僅具有傳統(tǒng)的基于字符串模式匹配技術(shù)的前方一致、后方一致、完全一致查詢方式，同時為了提高系統(tǒng)的查全率和查準(zhǔn)率，更好地方便用戶查詢，更好地滿足用戶個性化需求，還設(shè)計了任意一致的查詢功能，它實際上是一個檢索機，由檢索器、學(xué)習(xí)器、知識庫和索引器組成。檢索Agent的工作過程：①接收用戶Agent傳送過來的檢索詞；②從知識庫中查找是否有該檢索詞的索引，如有則轉(zhuǎn)⑥ ；③檢索器負(fù)責(zé)對檢索詞中的每個漢字進行檢索，得到其地址集，然后作集合運算得到該檢索詞的地址集(索引)；④由學(xué)習(xí)器負(fù)責(zé)更新知識庫，并將該檢索詞的索引送索引器；⑤索引器將該詞的索引寫入索引文件中并轉(zhuǎn)⑦；⑥檢索器直接從索引文件中取出該詞的索引；⑦將檢索詞的索引返回給人機檢索接口。

過濾Agent：根據(jù)用戶個性化信息表中記錄的用戶興趣，將檢索信息庫中的信息進行匹配對照，從中過濾出與用戶興趣相關(guān)的檢索索引項提交給用戶Agent，并按照一定的相似度Sim(wp，，wq) [5]在用戶輸出界面上顯示。過濾Agent的工作步驟：首先判斷檢索Agent檢索出的文檔是否己推薦給用戶，如果沒有，計算檢索Agent檢索出的文檔的關(guān)鍵詞權(quán)值向量，再計算它與用戶個性化表中相應(yīng)的關(guān)鍵詞權(quán)值向量的相似度，將相似度高的推薦給用戶。并根據(jù)檢索結(jié)果按照關(guān)聯(lián)圖中關(guān)鍵詞權(quán)重的大小排列檢索結(jié)果，然后顯示在用戶界面上。檢索結(jié)果經(jīng)過信息過濾之后，去除了原有結(jié)果中的一些無用信息，更加符合用戶的查詢需求。

監(jiān)測Agent：對原有系統(tǒng)的更新信息做監(jiān)測，它是在系統(tǒng)設(shè)定的時間內(nèi)對原系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫信息掃描，將掃描到的變化結(jié)果寫入到原系統(tǒng)檢索信息索引中，使得原系統(tǒng)的更新能夠被用戶檢索而又不必更新智能Agent系統(tǒng)程序。

系統(tǒng)接口：由于不改動原有系統(tǒng)BMIS，所以設(shè)計一個系統(tǒng)接口使得Agent系統(tǒng)能夠?qū)⒂脩舻臋z索需求交給原系統(tǒng)的檢索工具按照系統(tǒng)的要求進行查詢，同時將系統(tǒng)查詢得到的信息按照一定的組織形式交給檢索Agent，最終反映到用戶的界面上。同時，接口還為系統(tǒng)檢索制作索引。傳統(tǒng)BMIS沒有任意一致的模糊查詢功能，甚至許多用戶不能從圖書書目上發(fā)現(xiàn)自己感興趣的內(nèi)容，而需要從圖書的摘要和全文中查找，這使得系統(tǒng)需要提供全文檢索的模糊查詢功能。本文參考搜索引擎的原理，給圖書信息制作索引，來解決上述問題。圖書索引可以實現(xiàn)系統(tǒng)新的功能：一方面，系統(tǒng)信息的更新不影響Agent系統(tǒng)的執(zhí)行，我們只需定期對索引進行更新和維護。如果新增圖書，信息的更新只改變索引，而維護索引的工作比較容易和簡單，它不影響到應(yīng)用程序的修改，不影響多Agent系統(tǒng)的執(zhí)行。另一方面，現(xiàn)有的檢索表達式不足以準(zhǔn)確描述用戶個性化信息查詢的需求，必須用多角度、多方面的檢索關(guān)鍵詞通過布爾運算來反映用戶的需求。由于索引的查詢速度較快，可以多次反復(fù)查詢，耗時增長不多。這樣在智能Agent系統(tǒng)的控制下對多個關(guān)鍵詞索引進行反復(fù)查詢，將多次反復(fù)查詢后的結(jié)果按照用戶個性化表過濾，然后推送給用戶。這樣做雖然有一些磁盤空間的消耗，但換來高效的查詢速度，得到較高的查全率和查準(zhǔn)率，滿足用戶的個性化信息需求。

4 系統(tǒng)工作流程

多Agent系統(tǒng)的運行過程：用戶Agent與用戶進行交互，接受用戶的個性化信息要求；用戶個性學(xué)習(xí)Agent觀察用戶Agent記錄的用戶檢索查詢記錄、查詢路徑和瀏覽行為以獲取用戶的興趣，并將用戶興趣特征向量寫入用戶個性化信息表，相應(yīng)修改用戶配置文件(User Profile)；檢索Agent在用戶興趣特征向量的指導(dǎo)下，借助原系統(tǒng)的檢索工具進行相關(guān)檢索，這里的接口中有一個檢索控制器，它的作用是將檢索Agent中的檢索表達式進行分解組合，以轉(zhuǎn)換成原系統(tǒng)能夠接受和操作的檢索表達式；原系統(tǒng)檢索出的相關(guān)信息返回到檢索Agent，檢索Agent將這些信息歸類索引存儲到檢索信息庫；過濾Agent從檢索信息庫中取出檢索信息，與用戶個性化信息表進行對照匹配，過濾掉與用戶興趣不相關(guān)的檢索信息，并將過濾結(jié)果提交給用戶Agent，用戶Agent此時接收的是檢索信息向量，按照規(guī)定的形式在用戶界面上顯示出來。圖1中監(jiān)測Agent的作用是監(jiān)測原系統(tǒng)的信息更新，定期將更新的內(nèi)容寫入到接口中的索引表中，使得原系統(tǒng)信息的變化不影響智能Agent系統(tǒng)的運行。

5 結(jié)束語

基于Agent的個性化信息服務(wù)提供了一種新的信息服務(wù)模式，利用Agent的移動性、學(xué)習(xí)性、自治性、獨立性等可以有效地解決當(dāng)前圖書管理個性化信息服務(wù)中存在的多種問題，從而提高BMIS中信息服務(wù)的個性化和自動化水平。隨著Agent技術(shù)研究與應(yīng)用進一步推進，智能Agent必將在個性化信息服務(wù)方面發(fā)揮更大的作用。

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