2.9 智能化用戶界面

智能化用戶界面是將人工智能技術(shù)融入到用戶界面中去的產(chǎn)物。現(xiàn)在比較成熟的智能化用戶界面技術(shù)有語(yǔ)音輸入、手寫(xiě)識(shí)別，而正在蓬勃興起的是利用Agent技術(shù)對(duì)用戶界面的改造和提升。

人工智能的最新發(fā)展動(dòng)向是分布式Agent，并且開(kāi)始出現(xiàn)利用Agent理論對(duì)傳統(tǒng)人工智能技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一和改造的嘗試，例如，利用Agent概念將人工智能的主要分支如問(wèn)題求解、推理和學(xué)習(xí)等的描述統(tǒng)一起來(lái)，從而改變了傳統(tǒng)人工智能技術(shù)各分支老死不相往來(lái)的局面。因此，本章只講述Agent技術(shù)，以及它與用戶界面的結(jié)合，看看它是怎么使得用戶界面更智能化、人性化，從而為用戶使用計(jì)算機(jī)帶來(lái)極大的便利的？

2.9.1 Agent技術(shù)

Agent的概念首次出現(xiàn)在Minsky1986年出版的“思維的社會(huì)（The Society of Mind）”中，Minsky認(rèn)為社會(huì)中的某些個(gè)體經(jīng)過(guò)協(xié)商可求得問(wèn)題的解，這些個(gè)體就是Agent，可根據(jù)一定的規(guī)則組成一個(gè)多Agent系統(tǒng)（MAS）。他還認(rèn)為Agent是具有技能的個(gè)體（1994），Agent應(yīng)當(dāng)具有社會(huì)交互性和智能性。

此后，人們對(duì)Agent的理解真是見(jiàn)仁見(jiàn)智，比如，Hewitt認(rèn)為定義Agent與定義智能一樣困難，Wooldridge和Jennings認(rèn)為Agent應(yīng)具有自主性、社會(huì)交互性、反應(yīng)能力。從Agent模型角度來(lái)看，有思考型Agent（如BDI表示推理）、反應(yīng)型Agent（不會(huì)推理，感知-動(dòng)作）和兩者混合型。

Agent理論的研究方法主要有邏輯方法和經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，此外還有混沌學(xué)方法。自Hintikka關(guān)于Knowledge和Belief做出的先驅(qū)性工作以來(lái)，在描述Agent推理方面已經(jīng)做了許多工作。在刻畫(huà)組成Agent思維狀態(tài)的各元素間的關(guān)系方面的代表是Cohen和Levesque的Intention理論，盡管他們?cè)谶@方面取得了很大進(jìn)展，但仍有一些基本的問(wèn)題存在。

首先，與可能世界語(yǔ)義有關(guān)的問(wèn)題還不能被認(rèn)為已經(jīng)得到了解決，如邏輯全知問(wèn)題。可能世界語(yǔ)義被許多研究者采用，但它一般來(lái)說(shuō)不能表示現(xiàn)實(shí)世界有限資源的Agent模型。一個(gè)解決方法是Rosenschein和Kaelbling的情景自動(dòng)機(jī)方法，然而，還不知道怎樣用這種方法去描述Desire和Intention，盡管人們做過(guò)一些努力。

在那些描述了不同意識(shí)屬性的邏輯中，也許最重要的問(wèn)題與Intention有關(guān)，即對(duì)于Intention和Action之間的關(guān)系沒(méi)有很滿意的解釋。關(guān)于用那些意識(shí)屬性來(lái)刻畫(huà)Agent也是有爭(zhēng)論的，目前一種流行的方法是使用Beliefs、Desires和Intentions的組合（即BDI結(jié)構(gòu)）。

一般來(lái)說(shuō)，Agent理論中使用的邏輯包含了多個(gè)相互間有復(fù)雜關(guān)系的模態(tài)詞，所以難以在這樣的邏輯上展開(kāi)Agent理論的研究。關(guān)于Agent理論的地位還有一些爭(zhēng)議，一些研究者認(rèn)為Agent理論是用來(lái)描述Agent的Specification，有的認(rèn)為Agent理論是用于知識(shí)表示方面的，還有的認(rèn)為是對(duì)認(rèn)知科學(xué)和哲學(xué)中的一些概念進(jìn)行形式化。

對(duì)于Agent理性的研究有基于邏輯和基于對(duì)策論的兩種基本方法。在哲學(xué)上，認(rèn)為合乎邏輯的是理性的，為此提出了各種邏輯體系，定義了公理系統(tǒng)和推理規(guī)則，以此來(lái)證明一些特定的命題是否成立。認(rèn)為一個(gè)合理的行為可從當(dāng)前的信念合乎邏輯地推導(dǎo)出來(lái)，這就是邏輯理性，對(duì)于思維狀態(tài)模型的研究大都屬于這一流派。另一種方法是采用對(duì)策理論和決策理論，其信念模型是描述如果采用一個(gè)行動(dòng)將會(huì)發(fā)生什么，并為每個(gè)后果都賦予概率。愿望模型是用實(shí)數(shù)表示那些可能狀態(tài)的效用，一個(gè)合理的行動(dòng)是使得期望效用最優(yōu)化的行動(dòng)，這需要依據(jù)信念和愿望通過(guò)概率計(jì)算得到，這就是效用理性。從概念角度來(lái)看，邏輯方法實(shí)現(xiàn)了理性的推理，決策理論方法通過(guò)最優(yōu)化主觀效用實(shí)現(xiàn)了理性的決策。從技術(shù)角度看，使用符號(hào)推理的邏輯理性無(wú)法使效用最優(yōu)化，而使用數(shù)值分析的決策論理性也忽略了推理環(huán)節(jié)。對(duì)于一個(gè)處于動(dòng)態(tài)環(huán)境中資源有限的Agent來(lái)說(shuō)，既需要對(duì)世界進(jìn)行推理也需要做出獲得最大收益的合理決策。

此外，隨著復(fù)雜系統(tǒng)理論的研究和發(fā)展，人們開(kāi)始逐漸考慮借助復(fù)雜系統(tǒng)理論來(lái)研究如何實(shí)現(xiàn)Agent的智能。這其中比較典型的就是Agent的混沌學(xué)研究方法。從本質(zhì)上講，Agent應(yīng)該是非線性的，因?yàn)閺膹?fù)雜系統(tǒng)論的觀點(diǎn)看，只有非線性才能表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)闹悄苄袨椤gent的混沌學(xué)研究方法通過(guò)研究Agent的行為軌跡來(lái)研究其智能本質(zhì)，使用這種方法可以比較容易地對(duì)Agent本質(zhì)達(dá)到全局性的把握，并且它可能成為Agent理論模型向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)化的一個(gè)中介。

就Agent理論整體來(lái)說(shuō)，需要融合這3個(gè)流派的研究成果。

1.Agent的邏輯學(xué)方法

Agent的邏輯學(xué)方法的首要任務(wù)是要確定Agent的思維狀態(tài)模型，也就是說(shuō)，Agent的邏輯學(xué)方法首先認(rèn)定Agent是一個(gè)思維機(jī)器。

現(xiàn)在在Agent的邏輯學(xué)方法研究中，Agent思維的BDI模型影響比較大。所謂BDI模型是指Agent的思維模型，包括3 個(gè)基本要素，即信念（Belief）、愿望（Desire）和意圖（Intention），并以這個(gè)為基礎(chǔ)，展開(kāi)了對(duì)這3個(gè)要素的語(yǔ)義和相互關(guān)系的研究。

雖然針對(duì)BDI思維模型的研究已經(jīng)初見(jiàn)成效，但是仍然存在理論與實(shí)踐相脫節(jié)的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

● 所使用的邏輯描述和實(shí)際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間缺乏清晰的關(guān)系，特別是，可能世界模型對(duì)于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)過(guò)于抽象。

● 這些邏輯描述對(duì)Agent的推理能力都做了不現(xiàn)實(shí)的設(shè)定，所以，BDI思維模型還很難對(duì)技術(shù)實(shí)踐起到真正的指導(dǎo)作用，它仍然還是人工智能專(zhuān)家實(shí)驗(yàn)室里的玩具。

2.Agent的經(jīng)濟(jì)學(xué)方法

20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始出現(xiàn)的Agent經(jīng)濟(jì)學(xué)研究方法以Agent的自利性和效用理性為前提，采用對(duì)策論等方法對(duì)Agent展開(kāi)了廣泛而深入的研究。

經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的核心對(duì)象之一是市場(chǎng)，市場(chǎng)的基本組成包括物品、交易者、消費(fèi)者、生產(chǎn)者和市場(chǎng)規(guī)則等因素。市場(chǎng)的最優(yōu)狀態(tài)是競(jìng)爭(zhēng)平衡，這也是所有Agent都滿意的狀態(tài)。這些對(duì)闡述多Agent系統(tǒng)（MAS）的宏觀理論提供了簡(jiǎn)潔的方式，也頗有說(shuō)服力。但經(jīng)濟(jì)學(xué)成果的許多理論前提過(guò)于理想化，比如經(jīng)濟(jì)學(xué)的許多研究往往對(duì)個(gè)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的闡述較為簡(jiǎn)單化，追求設(shè)計(jì)的機(jī)制具有“激勵(lì)相容性”，即個(gè)體不必經(jīng)過(guò)深思熟慮只要坦誠(chéng)相待，那么個(gè)體和群體的性能就都會(huì)達(dá)到最優(yōu)化。信息完備的理論前提意味著每個(gè)個(gè)體都有“完美理性”，而在實(shí)際中是不可能達(dá)到的。MAS研究的重要前提之一就是Agent的“有限理性”，Agent的計(jì)算能力、掌握的信息等各不相同，這是符合現(xiàn)實(shí)的，也體現(xiàn)出MAS宏觀理論與經(jīng)濟(jì)學(xué)/社會(huì)學(xué)的深刻差別。但經(jīng)濟(jì)學(xué)的許多成果仍值得MAS研究者借鑒并有必要在不同的理論前提下進(jìn)行重新考察。

3.Agent的混沌學(xué)方法

隨著Agent理論的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到Agent本身的非線性本質(zhì)，結(jié)合非線性理論的研究和發(fā)展，開(kāi)始出現(xiàn)Agent理論的混沌學(xué)研究方法。

Agent理論的一個(gè)關(guān)鍵之處就是試圖把握一個(gè)目的性，即Agent所做的一切都是為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)或某些既定目標(biāo)。再對(duì)這個(gè)理論進(jìn)行細(xì)化，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其中所隱含的優(yōu)化問(wèn)題。理性Agent總是被描述為采取各種行動(dòng)來(lái)最大限度地實(shí)現(xiàn)其既定目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的和最優(yōu)化，就需要賦予Agent某種適宜的結(jié)構(gòu)，包括思維和意圖等方面。在這方面的一個(gè)典型的例子就是將Agent看成是意愿（Wishing）、信念（Knowing）、喜好（Liking）和意圖（Intention）的統(tǒng)一體。

一般來(lái)講，信念刻畫(huà)的是Agent對(duì)世界的認(rèn)識(shí)；喜好則是表現(xiàn)Agent自身希望世界是什么樣子的；意愿描述的是Agent對(duì)實(shí)現(xiàn)某個(gè)目標(biāo)的承諾；意圖所表述的是Agent對(duì)某個(gè)行為或動(dòng)作的承諾。從混沌動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，Agent的思維狀態(tài)有了新的解釋?zhuān)ū?-7）。Agent的動(dòng)力學(xué)研究方法的一大優(yōu)點(diǎn)就是能夠很容易地實(shí)現(xiàn)Agent理論和具體實(shí)現(xiàn)之間的平滑過(guò)渡，唯一不足的地方就是復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論仍然還處于起步階段，需要有充分成熟的成果之后才能真正對(duì)Agent技術(shù)的實(shí)現(xiàn)起到指導(dǎo)作用。

2.9.2 Agent技術(shù)與用戶界面的結(jié)合

盡管說(shuō)Agent理論的研究仍然處于眾說(shuō)紛紜、莫衷一是的局面，但I(xiàn)T界在Agent技術(shù)的實(shí)踐方面已經(jīng)走了很長(zhǎng)時(shí)間，充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)行業(yè)的一個(gè)顯著特征，就是“干了再說(shuō)”。Agent技術(shù)與軟件技術(shù)的結(jié)合成就了軟件Agent的出現(xiàn)。軟件Agent作為Agent技術(shù)的軟件實(shí)現(xiàn)，能夠按照某個(gè)用戶或者其他軟件模塊的意愿實(shí)現(xiàn)一定的功能。軟件Agent技術(shù)正逐漸滲透到計(jì)算機(jī)日常使用的方方面面，對(duì)軟件Agent從功用角度分類(lèi)可以分為桌面Agent（Desktop Agent）、互聯(lián)網(wǎng)Agent（Internet Agent）、企業(yè)網(wǎng)Agent（Intranet Agent）等。每一種Agent都不可避免地會(huì)提高用戶界面的智能化程度。而我們?cè)谶@里主要介紹Agent技術(shù)與用戶界面結(jié)合的典型范例，即桌面Agent。

桌面Agent主要是用戶界面Agent，可分為3類(lèi)，一類(lèi)是操作系統(tǒng)Agent；第二類(lèi)是應(yīng)用程序Agent；第三類(lèi)是應(yīng)用程序組Agent。這3類(lèi)Agent分別在用戶使用操作系統(tǒng)、某個(gè)特定的應(yīng)用程序或某組應(yīng)用程序時(shí)起到一些輔助性作用，從而提高用戶界面的智能化和人性化，提高用戶的工作效率。

1.操作系統(tǒng)Agent

操作系統(tǒng)Agent（圖2-15）有兩種，一種是操作系統(tǒng)智能化工具，它用于監(jiān)視操作系統(tǒng)及事件的發(fā)生并按照用戶的調(diào)度安排執(zhí)行一系列涉及到系統(tǒng)服務(wù)的任務(wù)；另一種是操作系統(tǒng)用戶界面Agent，它將Agent技術(shù)引入到操作系統(tǒng)用戶界面主要是圖形用戶界面中并與之相結(jié)合，為用戶開(kāi)始和完成某個(gè)任務(wù)操作提供了友好的用戶界面。表2-8 給出了操作系統(tǒng)Agent的屬性模型。

2.應(yīng)用程序Agent

應(yīng)用程序Agent可以作為某個(gè)特定應(yīng)用程序的一部分，也可以獨(dú)立于該應(yīng)用程序。它主要執(zhí)行一些需要用戶與應(yīng)用程序交互的任務(wù)，以推動(dòng)任務(wù)進(jìn)程的自動(dòng)化。表2-9 給出了應(yīng)用程序Agent的屬性模型。

3.應(yīng)用程序組Agent

應(yīng)用程序組Agent和應(yīng)用程序Agent比較類(lèi)似，只是這里與Agent發(fā)生關(guān)系的對(duì)象不再是應(yīng)用程序而是一組應(yīng)用程序。