Мультиагентное моделирование среды виртуального взаимодействия региональных субъектов

Мультиагентное моделирование среды виртуального взаимодействия

региональных субъектов

Жук Марина Алексеевна кандидат экономических наук, доцент зав. кафедрой прикладной информатики в экономике и управлении

Оренбургский государственный университет

eng m@rambler.ru

Аннотация: В работе представлена двухуровневая архитектура среды взаимодействия региональных социально-экономических субъектов, позволяющая позволяет аккумулировать знания о социально-экономических субъектах и процессах их взаимодействия. На макроуровне модели сформирован набор агентов-прототипов, на микроуровне каждый прототип представлен набором экземпляров региональных субъектов. На микроуровне модель может автоматически расширяться за счет расширения множества агентов-экземпляров - новых региональных социально-экономических субъектов, вступающих в виртуальное взаимодействие.

Abstract: In work the two-level architecture of the environment of interaction of the regional social and economic subjects is presented, allowing to accumulate knowledge of social and economic subjects and processes of their interaction. At model macrolevel the set of agents-prototypes is generated, at microlevel each prototype is presented by a set of copies of regional subjects. At microlevel the model can automatically extend at the expense of expansion of set of agents-copies - the new regional social and economic subjects entering virtual interaction.

Ключевые слова: экономический агент, сетевая экономика, экономикоинформационное пространство региона, виртуальный бизнес-процесс, мультиагентная модель взаимодействия, интеллектуальная информационная система, распределенная база знаний.

Key words: The economic agent, network economy, economic-information field region, virtual business process, multyagent interaction model, the intellectual information system, the distributed knowledge base.

Введение

За последнее десятилетие значительно усилилось влияние глобальной информационной инфраструктуры (Интернет-пространства) на экономические и социальные процессы, мотивы и траектории поведения хозяйствующих субъектов, трансформируются хозяйственные связи и среда взаимодействия субъектов. Анализ особенностей субъектного взаимодействия в Интернет-пространстве позволяет определить характер подобного взаимодействия как сетевой, а субъектные отношения, складывающиеся в процессе подобного взаимодействия могут быть исследованы с помощью аппарата сетевой экономики. Особую роль в исследовании подобных экономических процессов играет анализ среды взаимодействия субъектов, поскольку именно среда определяет природу возникающих в процессе взаимодействия транзакционных издержек.

Виртуальная среда взаимодействия позволяет устанавливать групповые взаимосвязи, образующие сеть, которая охватывает всех находящихся в ней субъектов (экономических агентов) и тем самым формирует их экономическое пространство. На региональном уровне можно выделить сегмент Интернет-пространства, в котором представлены социально-экономических субъекты региона. При условии, что посредством заявленного сегмента, хотя бы частично реализуются бизнес-процессы, инициируемые региональными субъектами, можно говорить о проекции экономического пространства региона в региональный сегмент глобальной информационной среды. Данная проекция может быть обозначена как экономико-информационное пространство мезоуровня [1]. В настоящее время формирование единого информационного пространства как на уровне Российской Федерации, так на уровне ее регионов является одной из приоритетных стратегических и политических государственных задач.

Одной из важнейших характеристик экономико-информационного

пространства является эффективность использования информационного

ресурса, возникающего при реализации бизнес-процессов в момент времени 7^

2

и имеющих определенную полезность для принятия бизнес-решений в последующий промежуток времени 7^+1. В свою очередь особую актуальность приобретает структура среды виртуального взаимодействия региональных субъектов, которая должна быть построена таким образом, чтобы получаемый в результате реализации бизнес-процесса информационный ресурс аккумулировался в виде знаний.

Основной раздел

Говоря о проекции экономического пространства региона в экономикоинформационное пространство региональных социально-экономических субъектов, целесообразно уточнить, что при этом каждый субъект образует свое экономико-информационное подпространство. На настоящем уровне развития региональной информатизации такое подпространство может быть представлено совокупностью разрозненных информационных ресурсов, распределенных в региональных порталах внутри глобальной информационной инфраструктуры.

В исследованиях отечественных ученых, согласно информационному подходу к определению регионального экономического пространства, каждый субъект хозяйствования интерпретируется как экономический агент, осуществляющий взаимодействие с другими экономическими агентами. Эта концепция может быть распространена и на социально-экономические субъекты экономико-информационного пространства региона. В процессе преобразования информации субъекты пространства воспринимают окружающую среду путем фильтрации и обработки информации с помощью ментальных моделей, обеспечивающих понимание окружающей среды и решения возникающих проблем. При этом совокупность информационных ресурсов взаимодействующих субъектов не может быть исследована как централизованная система - каждый субъект обладает своим комплексом целевых установок и определенными «правилами» поведения в региональном экономическом пространстве.

В исследованиях отечественных и зарубежных ученых [3,4,6], согласно информационному подходу к определению экономического пространства, каждый субъект хозяйствования интерпретируется как экономический агент, осуществляющий взаимодействие с другими экономическими агентами. В экономической теории агенты - субъекты экономических отношений, участвующие в производстве, распределении, обмене и потреблении экономических благ, при этом существует устойчивая типизация агентов, основными агентами являются индивиды (домохозяйства), фирмы, государство и его подразделения и глобальная рациональная стратегия поведения агентов. В теории информационных систем «агент» - это развитие известного понятия «объект», представляющего абстракцию множества экземпляров предметов реального мира, имеющих одни и те же свойства и правила поведения, при этом типизации и родовидовые связи агентов специфичны для каждой предметной области. В процессе преобразования информации субъекты информационного пространства воспринимают окружающую среду путем фильтрации и обработки информации с помощью ментальных моделей, обеспечивающих понимание окружающей среды и решения возникающих проблем.

За основу архитектуры среды взаимодействия региональных социальноэкономических субъектов была взята концептуальная модель информационного пространства Паринова С.И., представленная следующим образом:

Е1Б=

где:

ЕШ - информационное пространство;

Ai - г-ый агент экономико-информационного пространства;

Кг - ментальная модель Аг агента об окружающей среде и самом себе, зафиксированная в форме информационного ресурса;

Gij - характер информационного взаимодействия Аг и А] агентов;

у = 1...Ы, где N - количество агентов в пространстве.

Согласно данной модели архитектура среды виртуального

взаимодействия субъектов основана на мультиагентном подходе. В данном

4

подходе среда взаимодействия может быть представлена как совокупность агентов обладающих: комплексом целей, индивидуальными свойствами,

правилами поведения, памятью, особенностями приятия решений, алгоритмом изменения правил поведения. В рамках классической идеологии мультиагентного моделирования [2] каждый субъект должен быть представлен как агент, при этом существует общая модель поведения агентов.

В исследовании предлагается двухуровневая модель агента, на верхнем уровне - это агенты-протипы, отражающие в виртуальном пространстве основные виды региональных социально-экономических субъектов - АП, на нижнем уровне - агенты-экземпляры (отдельные субъекты) - АЭ. Каждый прототип агента имеет базовую архитектуру и структуру базы знаний. В свою очередь, для каждого прототипа существуют агенты-экземпляры, представляющие в мультиагентной системе экономико-информационные подпространства реальных социально-экономических субъектов региона. Агенты-экземпляры могут вступать во взаимодействие друг с другом, тем самым расширяя свою информационную базу, при этом не все агенты-экземпляры могут взаимодействовать. Это обусловлено тем, что подпространства взаимодействующих агентов могут быть разрежены (иметь низку плотность), в связи с этим агенты-экземпляры становятся «информационно невидимы» друг для друга.

Таким образом, в контексте модели под агентом понимается некоторая интеллектуальная информационная подсистема, порожденная посредством развития агентного прототипа, а само экономико-информационное пространство является мультиагентной средой, физически реализованной как распределенная интеллектуальная система регионального уровня. При этом в мультиагентной среде изначально заложено несколько агентов-прототипов, соответствующих определенным видам региональных социальноэкономических субъектов: «предприятие-производитель»

«предприятие-поставщик» (ЛП_По) «инвестор» (ЛП_И) «учреждение

социальной сферы» (АП_С), «маркетинговая компания» ( ЛП_М/ Данный

5

перечень прототипов был сформирован в результате анализа региональных процессов взаимодействия социально-экономических субъектов, каждый из них играет определенную роль в интеграционной цепочке. Агент-прототип «предприятие-производитель» имеет отраслевой подуровень. Агент-прототип «маркетинговая компания» введен в систему с целью стимуляции и мониторинга развития региональных маркетинговых процессов и оказания со стороны региональных органов власти маркетинговой поддержки местным товаропроизводителям.

Для достижения целей интеллектуальные агенты взаимодействуют друг с другом, устанавливают связь между собой через сообщения или запросы и выполняют заданные действия или операции в соответствии с имеющимися знаниями. В процессе взаимодействия агенты аккумулируют знания в своих базах знаний, за счет этого происходит процесс адаптации к имениям среды и эволюция агентов. Таким образом, агенты выступают субъектами аккумуляции знаний, по сути, представляющими собой информационные проекции региональных экономических агентов. Построение интеллектуальных систем с подобной архитектурой основано на мультиагентном подходе. Интеллектуальные агенты - новый класс программных и программноаппаратных сущностей, которые действуют от имени пользователя, чтобы:

- находить и обрабатывать информацию,

- вести переговоры в системах электронной торговли и услуг,

- автоматизировать выполнение рутинных операций и поддерживать решение трудных задач,

- сотрудничать с другими программными агентами при возникновении сложных проблем, снимая тем самым с человека избыточную информационную нагрузку.

В концепции мультиагентных интеллектуальных систем «агент» - это

развитие известного понятия «объект», представляющего абстракцию

множества экземпляров предметов реального мира, имеющих одни и те же

свойства и правила поведения. Агенты функционируют в виртуальном мире -

6

мультиагентной среде (МАС), в которой инициируется та или иная проблема. В процессе решения проблемы агенты взаимодействуют между собой путем посылки сообщений. Результатом деятельности агентов является текущее решение проблемы, которое гибко меняется в соответствии с динамикой среды.

Часто агентов определяют через те свойства, которыми они должны обладать. Агентам присущи следующие основные свойства: автономность -способность действовать без внешнего управляющего воздействия и осуществлять контроль собственных действий и внутреннего состояния; -активность - способность ставить цели и выполнять заданные действия для их достижения; реактивность - адекватное восприятие состояния среды и реакция на его изменение; коммуникативность - взаимодействие с другими агентами; целенаправленность - предполагает наличие собственных источников мотивации; открытость - любой агент представляет собой открытую систему; базовые знания - знания агента о себе, других агентах, окружающей среде.

В авторской концепции каждый агент-прототип имеет базовую архитектуру и структуру базы знаний, агенты-экземпляры могут вступать во взаимодействие друг с другом, но при этом не все агенты-экземпляры могут взаимодействовать, так как являются «информационно невидимыми». На рисунке 1 представлен алгоритм взаимодействия социально-экономических субъектов в экономико-информационном пространстве региона (ЭИПР). На рисунке: 5^, 5; - взаимодействующие РСЭС. - информационное расстояние

У I ]

между , ИП - порог; А^. и А^. их информационные проекции в экономикоинформационное пространство региона, представленные как агенты-экземпляры соответствующих прототипов л!?, и А]}, (если А^. и А^. порождены

одним прототипом - Л!?. = ); %ап и %ап - базы знаний агентов-прототипов

1 ^ 5£ 5_/

Л?, и А?., базы правил (управляющих инструкций) агентов-экземпляров А^. и А^.; Вц бизнес-процесс, инициируемый субъектами 5^ и Б]; Адг(Вц,ХАЭ',ХАэ) -процедура агрегирования информации о бизнес-процессе.

Рисунок 1 - Алгоритм взаимодействия региональных социально-

экономических субъектов в экономико-информационном пространстве региона.

Агенты функционируют в среде и избирают те действия, которые они могут выполнить. Модель этой среды состоит из модели информационных ресурсов, их свойств, правил работы с ними и средств задания сообщений. В

результате выполнения функций агенты создают некоторое поведение среды, которое в любой момент времени находится в некотором состоянии, а агент, выполняя заданные действия, изменяет его в целевое состояние и учитывает возможность возникновения нерегулярных состояний (тупиков, отсутствие ресурса и др.). В общем случае среда, в которой действует агент, имеет определенное поведение, которое может быть известно полностью или частично. Состояние среды зависит от таких ее свойств как: дискретность состояния, детерминированность действий, динамичность или статичность, синхронное или асинхронное изменение состояния и т.п. Кроме этого состояние среды зависит от информации, имеющейся у агента. В [5] дается следующее формализованное определение МАС:

MAS=(A, E, R, ORG,ACT, COM, EV), (2),

где: А - множество агентов; Е - множество сред, находящихся в определенных отношениях R и взаимодействующих друг с другом; ORG -некоторая организация, формирующаяся в процессе взаимодействия сред; ACT

- набором индивидуальных и совместимых действий (стратегия поведения и поступков), включая возможные коммуникативные действия COM и возможность эволюции EV. Из представленной модели видно, что в процессе взаимодействия региональных социально-экономических субъектов осуществляется цикл обмена знаниями, за счет чего распределенная база знаний экономико-информационного пространства региона постоянно поддерживаются в актуальном состоянии.

Заключение

Таким образом, предлагаемая мультиагентная архитектура среды

взаимодействия субъектов региона приобретает отличную от классического

подхода содержательную интерпретацию - модель поведения агентов не

задается изначально, а формируется в процессе их взаимодействия за счет

пополнения и актуализации баз знаний, цель моделирования - аккумуляция

знаний. Каждый агент-прототип является полюсом аккумуляции знаний в

9

когнитивном слое экономико-информационного пространства региона, в свою очередь аккумулируемые знания могут быть использованы в качестве ресурса развития как отдельных хозяйствующих субъектов, так и всего региона в целом.

Библиографический список

1. Жук М.А. Информационное пространство мезоуровня как обеспечивающая среда формирования региональной промышленной политики // Вестник экономической интеграции. - М., 2009. - №7. - С 62 - 71.

2. Макаров В.Л., Бахтизин А.Р. Новый инструментарий в общественных науках — агент-ориентированные модели: общее описание и конкретные примеры // Экономика и управление. Российский научный журнал. - 2009 г. -№ 12 ( 50 ). - С. 13-25

3. Паринов С.И. К теории сетевой экономики. - Новосибирск: ИЭОПП СО РАН, 2002.

4. Шеллинг Т. Стратегия конфликта. - М.: ИРИСЭН, 2007.

5. Тарасов В. Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям: философия, психология, информатика. - М.: Эдиториал УРСС, 2002.

6. Axelrod R. The Complexity of Cooperation: Agent-Based Models of Competition and Collaboration // Princeton University Press, 1997 у. - № 8. - P. 2368.