人工智能导论 第 6 章 · 第五节
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第 6 章 智能体系统 · 第五节

多智能体系统

一群智能体怎样分工、传话、化解分歧
本 节 知 识 点
  1. 41多智能体要解决的关键问题
  2. 42组织形式之一:集中式
  3. 43组织形式之二:分布式
  4. 44角色分工:把任务分给不同角色
  5. 45六个角色各干什么
  6. 46任务分配:把活派给对应角色
  7. 47通信内容的四类信息
  8. 48通信载体之一:消息传递
  9. 49通信载体之二:共享工作区
  10. 50协作执行与冲突处理
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第 6 章 · 第五节

多智能体要解决的关键问题

一群智能体做同一件事,先要定好谁指挥、消息怎么传。

第 41 页课件

重 点从班会到元旦晚会

办一场班会,一个智能体忙得过来。换成全年级八个班、三百人的元旦晚会,要订场地、排节目、管经费、做宣传,同时进行的事太多,就需要几个智能体分工。

关键术语

主管Supervisor
右图上方的角色,负责把任务派给合适的小组。
小组Team
几个智能体组成的一组,一起负责一块工作。

知道更多三样很难同时兼顾

组织形式要在效率、可靠性、可控性之间取舍。像右图这样分出层级,出了问题容易追查,可控性好,但消息要一层层传,效率会低一些。

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组织形式之一:集中式

有一个总指挥,任务从它这里分下去,结果回到它这里汇总。

第 42 页课件

打个比方

像一个项目经理带着四名组员。检索、分析、生成、执行四个智能体各管一块,谁做什么、先做什么,由上面的主控智能体说了算,最后也由它验收。

重 点适合什么场合

流程要求严、前后依赖清楚、交付物必须口径一致的场合,比如审批流程、合规审查、正式报告。几个部分如果各写各的,数字和说法对不上,报告就没法用。

知道更多它的弱点

总指挥一旦出错或者卡住,整个团队都会停下来。这种“一处坏了全部停摆”的情况叫单点故障。

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组织形式之二:分布式

没有总指挥,大家平等地商量着把活干完。

第 43 页课件

打个比方

像没有组长的小组作业。每个人看自己擅长什么就做什么,速度快,一个人请假也不耽误别人。但可能两个人做了同一部分,最后交上来的几份还对不上。

关键术语

收敛Convergence
各方的意见或结果最终归到一个统一的答案上。分布式组织最难的就是这一步。

随堂练习

元旦晚会的最终节目单必须口径统一,由一方拍板。更适合哪种组织形式?

  1. 集中式
  2. 分布式
  3. 两种都不适合
  4. 随便哪种都一样
查看答案
答案 A。口径一致、统一验收,正是集中式的长处。分布式并行快、不怕单点故障,但容易出现结果对不上、难以收敛的问题。
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角色分工:把任务分给不同角色

把一个智能体要干的几样活,拆给几个角色分头干。

第 44 页课件

重 点图上的圈怎样读

从左上角的任务统筹者开始,顺时针依次是证据获取者、分析者、执行者、审阅者、写作者。中间是共享工作区和任务状态,所有角色都从这里读信息,也把结果写回这里。

打个比方

一个人既要查资料、做分析,又要动手、写报告,还要自己挑毛病,很容易顾此失彼。分成几个角色以后,每个角色只盯一件事,还能同时开工。

知道更多角色从哪里来

角色是照着单智能体的那个圈划出来的:感知与状态对应证据获取,规划对应统筹,执行对应执行者,反馈与校验对应审阅者。

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六个角色各干什么

统筹、取证、分析、执行、审阅、写作,六个岗位各管一件事。

第 45 页 六个角色各干什么

筹备元旦晚会的六个智能体

角色负责什么在晚会筹备里做什么
任务统筹者拆任务、分派、盯进度、最后验收把晚会拆成场地、节目、经费、宣传四块
证据获取者查资料,标明出处查学校的场地规定和往年的经费标准
分析者比较方案,找出风险比较礼堂和体育馆哪个更合适
执行者调用工具,操作系统提交场地申请,在网上下单买道具
审阅者检查格式、事实和预算发现节目单总时长超了 20 分钟
写作者把结果写成对外的文字写晚会通知和活动总结
审阅者和写作者分开,是为了不让同一方自己检查自己。

打个比方

六个角色很像一个课题组:组长定方向,有人查文献,有人做分析,有人做实验,有人挑毛病,有人执笔写论文。

随堂练习

“发现节目单总时长超了 20 分钟”是哪个角色的工作?

  1. 任务统筹者
  2. 分析者
  3. 执行者
  4. 审阅者
查看答案
答案 D。检查中间结果有没有问题,是审阅者的工作。统筹者负责分派和验收,分析者负责比较方案,执行者负责动手操作。
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任务分配:把活派给对应角色

活派给谁,可以直接指派,也可以让大家出价竞争。

第 46 页 任务分配

基于市场的分配:发布任务,大家出价

发布任务统筹者发出:
写晚会通知
→
各自出价能做的智能体
报出预计用时
→
选中一家用时最短的
拿到这项任务
→
签约执行中标者动手,
做完交回结果
智能体出价(预计用时)结果
写作者15 分钟中标
分析者40 分钟落选
证据获取者不会写,不出价
没有谁事先统一计算“这件事该谁做”,合适的分配是在出价比较中产生的。

关键术语

任务分配Task Allocation
把拆出来的子任务交给最合适的智能体。
基于市场的分配Market-Based Approach
借用拍卖和竞标的办法分配任务,经典的做法叫合同网协议。

打个比方

像学校食堂的窗口招标。学校发布“承包二号窗口”,几家店各自报出价格和方案,学校选最合适的一家签合同。

知道更多也可以直接指派

集中式组织里,统筹者可以直接指定谁做什么。出价的办法里谁都可以发布任务,也不用事先了解每个成员的本事,所以分布式组织也能用。

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通信内容的四类信息

任务、状态、证据、决议,四类信息要分开对待。

第 47 页课件

打个比方

对应到晚会筹备群里的消息。任务:“周五前交节目名单”。状态:“场地申请已提交,等审批”。证据:“往年的经费标准见附件第 2 页”。决议:“晚会定在 12 月 31 日晚上 7 点”。

重 点为什么要分开

四类信息的时效和保存方式不同。状态变得最快,做决定时一般只看最新的一条。证据要连同来源一起保存,方便日后核对。决议一旦定下就要长期留存,后面都按它来办。

随堂练习

“晚会定在 12 月 31 日晚上 7 点”属于哪一类通信内容?

  1. 任务
  2. 状态
  3. 证据
  4. 决议
查看答案
答案 D。这是大家商量以后拍板的结论,属于决议,后面订场地、发通知都要按它来。任务说要做什么,状态说做到哪了,证据给出依据和来源。
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通信载体之一:消息传递

消息传递讲究快,代价是信息容易散落。

第 48 页课件

打个比方

点对点像微信私聊,得先知道找谁。广播像在群里发一条消息,所有人都能看到,谁相关谁响应。两种都很快,但过几天想翻出某一条消息就很难了,这就是信息散落。

关键术语

点对点Point-to-Point
发送方直接把消息发给指定的接收方。
广播Broadcast
一次把消息发给所有智能体,不指定接收方。
松耦合Loose Coupling
成员之间依赖少,换掉或加入一个成员,其他成员基本不受影响。
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通信载体之二:共享工作区

大家往同一块“黑板”上写,谁来看都是同一份最新内容。

第 49 页 通信载体之二:共享工作区

晚会筹备的“黑板”上写着什么

事项当前内容谁写的写入日期
晚会时间12 月 31 日 19:00统筹者12 月 10 日
场地学校礼堂,已批准执行者12 月 12 日
经费预算 3000 元,已用 1260 元执行者12 月 15 日
节目单12 个节目,总时长超 20 分钟,待修改审阅者12 月 16 日
消息传递

快,适合“马上去做”这类通知。发出去就散在各自的聊天记录里,事后不好查。

共享工作区

谁都能随时来看,看到的都是同一份最新内容。写的一方和看的一方不必同时在线。

关键术语

黑板系统Blackboard System
多个智能体共用一块公共数据区,各自把结论写上去,也从上面读别人的结论。

打个比方

教室里的黑板就是这样用的:谁有结论就写上去,别人什么时候来看都行,看到的都是同一份内容。口头传话说完就散了,中间还可能传错。

知道更多黑板的来历

黑板系统在 20 世纪 70 年代就出现了,最早用在语音识别研究里:分别负责声音、词语、语法的几个程序,把各自的判断写到同一块黑板上,合力拼出整句话。

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协作执行与冲突处理

大家并行推进要快,最后结果收拢成一个要准。

第 50 页 协作执行与冲突处理

三个智能体给出了三个不同的晚会场地

提出者建议的场地理由
证据获取者学校礼堂查到能坐 500 人,那天空着
分析者体育馆比较后认为舞台大,适合跳舞
审阅者一间大教室按预算看,不用花租金
冲突检测发现三个建议
互相矛盾
→
按规则校验三百人坐不下
大教室,先排除
→
协商裁决体育馆租金超预算,
统筹者定礼堂
→
统一结果写进共享工作区,
所有人照此执行
协作执行让大家并行推进,冲突处理让结果收拢成一个。只有前者,分工再快也交不出统一的结果。

关键术语

冲突处理Conflict Resolution
多个智能体的结果互相矛盾时,按规则校验、协商或投票,得出一个统一的结果。

知道更多AgentVerse 的做法

2023 年提出的 AgentVerse 框架还会动态组队:先按任务招募几位“专家”智能体,一起讨论决策,执行以后评估结果,不满意就调整成员再来一轮。

随堂练习

如果没有冲突处理这一步,三个智能体最可能怎样?

  1. 速度变慢
  2. 各按自己的建议往下做,最后对不上
  3. 智能体的数量变少
  4. 不再需要审阅者
查看答案
答案 B。并行推进时,每个智能体都按自己的结论往下做。没有人把结果收拢成一个,执行者可能按礼堂去订场地,写作者却按体育馆写了通知,最后对不上。
保山学院·人工智能教研室·曹鼎鼎