Авторы: Марахтанов А.Г.
Источник: Марахтанов А.Г. Архитектура агента в многоагентной модели студенческой группы вуза. Труды XV Всероссийской научно-методической конференции Телематика'2008 (23-26.06.2008, г. Санкт-Петербург). 2008. Т. 2. С. 453-454. [ссылка на источник]
В данной работе идет речь о модели студенческой группы, целью построения которой является исследование зависимости общей успеваемости группы от ментальных психологических свойств студентов и от межличностных отношений между ними [1].
Одним из способов исследования сложных социальных систем, к которым, безусловно, относится студенческая группа, является построение адекватной модели и проведение экспериментов непосредственно над ней. При этом возникают вполне естественные задачи, связанные с выбором методологии моделирования, построением модели, проверкой адекватности, экспериментированием и получением соответствующих выводов, подтверждающих или отвергающих некоторую принятую в начале исследования гипотезу.
Автором предлагается использовать для решения данной задачи методологию многоагентного моделирования, позволяющую строить модель как результат взаимодействия элементов системы (агентов, акторов) друг с другом и с внешней средой. Подобный подход соответствует принципу моделирования «снизу вверх», когда на основе тщательной проработки архитектуры (принципов функционирования) агентов и способов взаимодействия их образуется модель системы в целом, что представляется более подходящим в задачах, связанных с социальными системами [2].
Не преуменьшая важность осуществления других видов деятельности, возникающих в задачах моделирования, в данной работе акцент делается на построении архитектуры агента-студента, как основного элемента многоагентной модели студенческой группы вуза.
Агент действует в среде, в которой время дискретно (один такт равен одному академическому часу). Имеется общее расписание занятий, в котором некоторым тактам ставится в соответствие «занятие». Занятие состоит из набора «элементов учебного курса» (знаний, умений, навыков). Для каждого учебного курса строится взвешенный ориентированный граф, в котором вершины – набор элементов, а дуги – связь между ними. Если идет дуга из элемента e1 в элемент e2, значит, чтобы освоить второй элемент, необходимо освоение первого. Вес ребра означает степень зависимости понятий (число от 0 до 1). Изначально агенту доступно только расписание (факт наличия или отсутствия занятий), но не список элементов, их составляющих.
Студент обладает набором действий, которые он может выполнять. В частности, он может «посещать занятие», «самостоятельно изучать», «обращаться за помощью к другим студентам», «работать», «отдыхать». В процессе посещения занятий студент овладевает теми «элементов учебного курса», которые данное занятие составляли. В ряде случаев студент может освоить элемент не полностью (например, если ранее не было освоено связанное с данным элементом понятие). Кроме того, освоить элемент курса студент может самостоятельно, либо обратившись за помощью к другим студентам группы. Работая, студент получает деньги, которые необходимы для покрытия некоторых трат. Работа может быть разовая или постоянная (связанная с расписанием). Наличие возможностей поиска работы является свойством среды, в которой действуют агенты. Помимо работы, агент может получать регулярно некоторую сумму денег, что соответствует стипендии, или родительской помощи. Выполняя все перечисленные ранее виды деятельности, студент накапливает усталость. Высокая усталость мешает студенту наиболее эффективно выполнять другие виды деятельности. Восстановить силы он может, если осуществит действие «Отдых».
При выполнении действий агент-студент ориентируется на набор ресурсов, которыми он обладает, свои ментальные свойства, цели.
Имеется два вида ресурсов: знания и деньги. Механизм приобретения ресурсов («посещения занятий», «работа» и т.п.) был описан ранее. Расходование ресурсов имеет следующий характер. Наличие необходимого уровня знаний (набор освоенных «элементов курса») проверяется специальными актами контроля. Информация о них имеется в расписании и доступна студенту. Акты контроля, в зависимости от учебной дисциплины, бывают различных видов. Они различаются по охвату тем, способам выдачи результата (только оценка или список элементов, которые необходимо освоить), механизму осуществления пересдачи в случае неудачного прохождения контроля. Важно отметить, что структуру и взаимосвязи между элементами курса студент, как правило, узнает либо когда уже освоил их, либо при осуществлении контроля. Трата денег осуществляется в соответствии с «расписанием трат», которое уникально для каждого студента. В него входят регулярные траты («квартплата», «плата за обучение», «расходы на еду» и т. п.).
Ментальные свойства определяют выбор действия агента, так, кто-то предпочтет обратиться за помощью в освоении пропущенных элементов, кто-то освоит их сам. Кроме того, свойства позволяют различать агентов по общей сумме трат, доходов, способности к освоению нового материала, скорости накопления усталости и т.п. Коммуникативные ментальные свойства определяют способности к общению агента с другими студентами. С течением времени значения большинства свойств могут изменяться.
Цели у всех агентов схожи: остаться в системе. Покинуть систему агент может, если не прошел итоговый акт контроля, или не справился с графиком трат, накопив большие долги.
Основной цикл агента в системе таков:
Описанная выше архитектура агента-студента используется при построении многоагентной модели студенческой группы вуза, разрабатываемой в Петрозаводском государственном университете.