信念・欲求・意図ソフトウェアモデル

信念・欲求・意図ソフトウェアモデル( BDI ) は、インテリジェントエージェントをプログラミングするために開発されたソフトウェアモデルです。表面的にはエージェントの信念、欲求、意図の実装を特徴としていますが、実際にはこれらの概念を使用してエージェントプログラミングの特定の問題を解決します。本質的には、プラン (プランライブラリまたは外部プランナーアプリケーションから) を選択するアクティビティと、現在アクティブなプランの実行を分離するメカニズムを提供します。その結果、BDI エージェントは、プランの検討 (実行する内容の選択) とそれらのプランの実行 (実行) に費やす時間のバランスをとることができます。3 番目のアクティビティである、そもそもプランを作成する (計画) はモデルの範囲外であり、システム設計者とプログラマに任されています。

概要

この分離を実現するために、BDI ソフトウェアモデルは、マイケルブラットマンの人間の実践的推論理論(信念、欲求、意図、または BDI とも呼ばれる) の主要な側面を実装します。つまり、信念、欲求、(特に) 意図の概念を、ブラットマンにヒントを得た方法で実装します。

Bratman にとって、願望と意図はどちらも前向きな態度 (行動に関係する精神的態度) です。彼は、コミットメントが願望と意図を区別する要因であると特定し、コミットメントが (1) 計画の時間的持続と (2) すでにコミットされている計画に基づいてさらに計画を作成することにつながると指摘しています。BDI ソフトウェアモデルは、これらの問題に部分的に対処しています。時間への明示的な参照という意味での時間的持続は検討されていません。計画の階層的性質は、より簡単に実装できます。計画はいくつかのステップで構成され、そのうちのいくつかは他の計画を呼び出す場合があります。計画の階層的定義自体は、ある種の時間的持続性を意味します。これは、包括的な計画は、補助的な計画が実行されている間も有効であるためです。

BDI ソフトウェアモデルの重要な側面 (研究の関連性の観点から) は、BDI エージェントを定義して推論できる論理モデルの存在です。この分野の研究では、たとえば、一部の BDI 実装の公理化や、 Anand Rao とMichael Georgeffの BDICTLなどの形式論理記述が生まれました。後者は、マルチモーダルロジック(信念、欲求、意図を表すモーダリティを含む) と時相ロジック CTL*を組み合わせたものです。最近では、Michael Wooldridge が BDICTL を拡張し、アクションロジックを組み込むことで LORA (合理的エージェントのロジック) を定義しました。原則として、LORA では、個々のエージェントだけでなく、マルチエージェントシステムでの通信やその他の相互作用についても推論できます。

BDI ソフトウェアモデルはインテリジェントエージェントと密接に関連していますが、それ自体ではそのようなエージェントに関連するすべての特性を保証するものではありません。たとえば、エージェントがプライベートな信念を持つことは許可しますが、それをプライベートにすることを強制しません。また、エージェントの通信についても何も言及していません。結局のところ、BDI ソフトウェアモデルは、インテリジェントエージェントのプログラミングよりも、計画と計画 (その選択と実行) に関係する問題を解決するための試みです。このアプローチは、最近、人間の価値観に基づいた自律走行車を設計する手段として、Steven Umbrello とRoman Yampolskiyによって提案されました。 ^[1]

BDIエージェント

BDI エージェントは、信念、願望、意図 (BDI) などの特定の精神的態度が染み込んだ、特定のタイプの限定合理性ソフトウェアエージェントです。

建築

このセクションでは、BDI システムの理想的なアーキテクチャコンポーネントを定義します。

信念: 信念はエージェントの情報状態、つまり世界 (エージェント自身と他のエージェントを含む) についての信念を表します。信念には推論ルールも含まれるため、前向き連鎖によって新しい信念を導くことができます。知識ではなく信念という用語を使用することで、エージェントが信じていることは必ずしも真実ではない (実際、将来変わる可能性がある) ことを認識できます。
- 信念セット: 信念はデータベースに保存されます (信念ベースまたは信念セットと呼ばれることもあります)。ただし、これは実装上の決定です。
欲求: 欲求はエージェントの動機づけ状態を表します。エージェントが達成または実現したい目的や状況を表します。欲求の例としては、最良の価格を見つけること、パーティーに行くこと、金持ちになることなどが挙げられます。
- 目標: 目標とは、主体が積極的に追求するために採用した欲求です。目標という用語の使用には、一連の能動的な欲求が一貫していなければならないというさらなる制約が加わります。たとえば、パーティーに行くことと家にいることという目標を同時に持つべきではありません。どちらも望ましいことであってもです。
意図: 意図は、エージェントの熟慮状態、つまりエージェントが選択した行動を表します。意図とは、エージェントがある程度コミットした願望です。実装されたシステムでは、これはエージェントが計画の実行を開始したことを意味します。
- プラン: プランとは、エージェントが 1 つ以上の意図を達成するために実行できる一連のアクション (レシピまたは知識領域) です。プランには他のプランが含まれる場合があります。たとえば、ドライブに行くプランには、車のキーを探すプランが含まれる場合があります。これは、Bratman のモデルでは、プランは最初は部分的にしか考案されておらず、進行するにつれて詳細が埋められていくことを反映しています。
イベント: エージェントによる反応的なアクティビティのトリガーです。イベントは、信念を更新したり、計画をトリガーしたり、目標を変更したりすることがあります。イベントは外部で生成され、センサーまたは統合システムによって受信される場合があります。さらに、イベントは内部で生成され、分離された更新やアクティビティの計画をトリガーする場合もあります。

BDIは義務コンポーネントによって拡張され、社会的環境内で行動するエージェントの義務、規範、コミットメントを組み込む BOIDエージェントアーキテクチャ^{[2]を生み出しました。}

BDI通訳

このセクションでは、SRIのPRS系BDIシステムの基礎となる理想的なBDIインタープリタを定義します。 ^[3]

初期化状態
繰り返す
1. オプション: オプションジェネレータ (イベントキュー)
2. 選択されたオプション: 意図的な(オプション)
3. 更新意図(選択されたオプション)
4. 実行する（）
5. 新しい外部イベントを取得する()
6. 失敗した態度を落とす()
7. 不可能な態度を捨てる()
繰り返し終了

限界と批判

BDI ソフトウェアモデルは、単一の合理的なエージェントの推論アーキテクチャの一例であり、より広範なマルチエージェントシステムにおける 1 つの関心事です。このセクションでは、BDI ソフトウェアモデルの関心事の範囲を限定し、アーキテクチャの既知の制限事項について説明します。

学習：BDIエージェントには、過去の行動から学習し、新しい状況に適応するための特別なメカニズムがアーキテクチャ内に欠けています。^[4]^[5]
3つの態度：古典的な意思決定理論家と計画研究では、3つの態度すべてを持つ必要性を疑問視していますが、分散AI研究では、3つの態度で十分かどうかを疑問視しています。^[3]
論理：BDIの基礎となるマルチモーダル論理（完全な公理化がなく、効率的に計算できない）は、実際にはあまり意味がありません。^[3]^[6]
複数のエージェント：学習を明示的にサポートしていないことに加えて、このフレームワークは学習行動に適していない可能性があります。さらに、BDIモデルは他のエージェントとの相互作用やマルチエージェントシステムへの統合のメカニズムを明示的に記述していません。^[7]
明示的な目標: ほとんどのBDI実装では目標が明示的に表現されていません。^[8]
先読み: このアーキテクチャは、設計上、先読みの検討や将来計画を一切行いません。採用された計画は限られたリソースを使い果たす可能性があり、アクションは元に戻せない可能性があり、タスクの実行は将来計画よりも長くかかる可能性があり、アクションが失敗した場合に望ましくない副作用が生じる可能性があるため、これは望ましくない場合があります。^[9]

BDIエージェントの実装

「純粋な」BDI

手続き型推論システム(PRS)
IRMA (実装されていないが、再検討なしで PRS として考慮できる)
UM-PRS ^[10]
オープンPRS ^[11]
分散型マルチエージェント推論システム(dMARS)
AgentSpeak(L) – 下記のJasonを参照
エージェントスピーク(RT) ^[12]^[13]
エージェントリアルタイムシステム（ARTS）^[14]（ARTS）^[15]
ジャム^[16]
JACK インテリジェントエージェント
JADEX（オープンソースプロジェクト）^[17]
ジャクタ^[18]
ジェイソン^[19]
ゴライト
スパーク^[20]
3APL
2APL ^[21]
GOALエージェントプログラミング言語
CogniTAO（Think-As-One）^[22]^[23]
リビングシステムプロセススイート^[24]^[25]
プロフェタ^[26]
グウェンドレン^[27]（モデル検査エージェントプログラミング言語フレームワーク^[28]^[29]の一部）

拡張機能とハイブリッドシステム

ジャックチーム
CogniTAO（Think-As-One）^[22]^[23]
リビングシステムプロセススイート^[24]^[25]
ブラームス^[30]
ジャカモ^[31]

参照

注記

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参考文献

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[16] ジャム

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