РОЗДІЛ 2
МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ ДЕЦЕНТРАЛІЗОВАНОЇ МАРШРУТИЗАЦІЇ СИТУАТИВНИХ МОБІЛЬНИХ МЕРЕЖ НА ОСНОВІ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ АГЕНТІВ
2.1 Декомпозиційна структура ситуативної мобільної
комп'ютерної мережі
Однією з головних переваг МА є природність їх реалізації у вигляді мультиагентної системи. При цьому агент виступає як об'єкт, що існує в межах деякого середовища, здатний сприймати це середовище і впливати на нього протягом певного часу, певним чином взаємодіяти з іншими агентами, діючи цілеспрямовано, відповідно до власного списку основних завдань [21,112]. В рамках теорії мультиагентних систем, агенти розглядаються як автономні компоненти, які діють від імені користувача [19]. При цьому до загальних особливостей мультиагентних систем відносять такі їх риси [20,105]:
* агенти мають неповну інформацію або можливості для вирішення проблем;
* відсутнє глобальне керування системою;
* дані децентралізовані;
* обчислення є асинхронними.
Агенти мають відповідати змінам, що відбуваються з часом в їх локальних середовищах, проактивно і реактивно обмінюючись повідомленнями між собою, підтримуючі моделі своїх локальних середовищ, і виконуючі дії для задоволення як вирішення власних індивідуальних задач, так і цілей вдосконалення системи [22, 60]. Агенти мають співпрацювати щодо маршрутизації пакетів і координувати свої дії з пристосування та поліпшення колективної поведінки маршрутизації в динамічному середовищі [23].
Локальне середовище агента складається з його локального вузла, операційної системи, мережі і локальних додатків або споживачів, що взаємодіють з ним. Локальним середовищем визначається все, що є зовнішнім відносно агента і системи (зауважимо, що інші агенти не є зовнішніми до системи), має прямий вплив на його дії та може безпосередньо відчуватися або маніпулюватися агентом.
Отже, з точки зору агента, споживачі і зовнішні додатки є частиною його локального оточення (рис. 2.1). Локальне середовище одного агента складається з додатків, які забезпечують його локальними даними, вузла і мережної інфраструктури, що забезпечує передавання повідомлень між агентами. Агент має інтерфейси, які визначають те, що агент може відчути і чим він може маніпулювати в своєму локальному оточенні. Агенти можуть також бути мобільними і змінювати своє локальне оточення [46,102].
Рис. 2.1. Два сусідні агенти і їх локальні середовища
Як і більшість середовищ, в яких діють здатні до самоорганізації розподілені системи, середовища СММ є:
* недоступними, оскільки стан зв'язків мережі є невідомим, і їх треба постійно перевіряти на виконуваність;
* недетермінованими, оскільки дії маршрутизації мають непередбачувані результати;
* динамічними, оскільки на зв'язки впливають зовнішні чинники, як наприклад бездротова інтерференція і затори мережі.
Формально, кожний агент i в системі діє в локальному оточенні, стан якого e у мить часу t визначимо, як
,(2.1)де E - множина всіх можливих локальних станів середовища;
Nt -множина агентів в системі у час t, іNt.
Повне середовище системи ? охоплює об'єднання локальних оточень (які потенційно частково перекриваються) всіх агентів в системі у час t:
=,(2.2)де ? - множина всіх можливих станів середовища системи.
Стани локальних оточень агентів є повними відносно агента і не залежними від їх станів. Локальне оточення агента може змінюватися діями агента і діями інших агентів, діючих в оточенні. Отже, існує невпевненість в результаті дій агента у стані середовища, зумовлена відсутністю знань про дії інших агентів, також як і недетермінованістю і динамічністю середовища [6-8].
2.2 Модель часткового уявлення інтелектуального агента маршрутизації мережного середовища
У сильно розподілених системах жоден агент не володіє глобальним представленням повної системи, її середовища і свого локального оточення, які є обмеженими і неточними внаслідок недоступності, недетермінованості і динамічності системи. Тому, агент зазвичай підтримує часткове уявлення моделей системи і свого локального оточення, яке формується з використанням інформації, отриманої від інших агентів, і інформації, що спостерігається у його власному локальному оточенні.
Для вирішення проблеми розповсюдження, часткове уявлення має містити моделі оцінки стану релевантних недоступних частин системи або її середовища. Такі моделі дозволяють агентам виконувати дії на основі локального часткового уявлення стану без необхідності постійного спілкування з іншими агентами, яке породжує проблему масштабованості і часто взагалі неможливе в режимах реального часу. Проте, для забезпечення якісних рішень розподілених задач, агенти повинні координувати свою поведінку, що може досягатися збіжністю їх часткових уявлень. Зазвичай агенти адаптують і узгоджують свої часткові уявлення з використанням зворотного зв'язку з локальним оточенням і з іншими агентами. Адаптація і збіжність часткових уявлень дозволяє агентам координувати їх дії вибору і покращувати розв'язки проблеми.
Визначимо внутрішній стан агента i у час t , як
,(2.3)де І - множина всіх можливих внутрішніх станів агента, і Nt.
При цьому, внутрішній стан і-го агента складається зі всіх компонентів його часткового уявлення:
= (), (2.4)
де - множина його сусідів - агентів, що знаходяться у радіусі бездротового передавання; - модель локального оточення - оцінка часу передавання пакета локальними зв'язками, розмір черги пакетів і т. ін.; - часткові знання від сусідніх агентів (вирахувана ними вартість маршрутів до місць призначення); - локалізовані властивості системи (наближені знання від груп агентів або цілої системи, що можуть виводитися з , і ) - оцінка кращого наступного переходу до місця призначення.
Зауважимо, що агентна модель локального оточення може відхилятися від його реального стану, і повинна утримуватися як м