실세계에서 발생하는 복잡한 문제들을 해결하기 위한 노력으로, 다중 에이전트 시스템)Multi-Agent System) 구축에 대한 관심이 높아지고 있다. 다양한 종류의 분산 인공지능 문제들을 에이전트라는 추상적 단위와 에이전트간의 상호작용을 토대로 해결하는 시스템을 개발하기 위하여, 본 연구에서는 다중 에이전트 지향의 소프트웨어를 개발함에 있어 중요한 요소인 조정(Coordination)을 지원하는 아키텍쳐를 제안한다. 문제영역을 분석하고, 다중 에이전트 시스템의 특성을 파악하여 시스템 요소들의 조정을 지원하는 아키텍쳐 공정을 제안한다. 또한, 이를 지능형 교통정보 시스템에 적용하여 본다.
에이전트는 보다 폭넓고 정확한 정보를 다른 도메인과 플랫폼의 다중 에이전트 시스템과의 협력을 통해 사용자에게 제공해야 하고, 다른 시스템의 유휴 컴퓨팅 용량을 활용하는 진정한 의미의 분산환경을 제공해야 할 필요성이 대두되었다. 이러한 문제를 해결하기 여러 논문에서는 이동 에이전트를 제안하고 있다. 하지만 이동 에이전트를 보다 효율적으로 개발하기 위해서는 이에 대한 아키텍쳐가 여러 가지 도메인에서 사용될 수 있도록 제시되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 이동 에이전트의 아키텍쳐를 재사용이 가능하도록 설계하기 위한 방안을 연구하고, 이동 에이전트를 다중 에이전트 시스템에 적응할 수 있는 방안에 대한 연구 결과로 에이전트의 이동성을 지원하는 다중 에이전트 시스템 아키텍쳐를 제안한다.
분산 환경에서의 자원 및 서비스를 활용하여 응용 시스템을 구축하기 위한 패러다임으로서 다중 에이전트 구조가 많아 연구되어 왔다. 이 논문에서는 다양한 자원 및 서비스를 개방적으로 활용하기 위해, 웹서비스의 개방적인 환경을 활용하여 에이전트 및 웹서비스 객체를 효과적으로 이용할 수 있도록 하는 개방형 다중 에이전트 시스템 구조에 대해서 소개한다.
다중 에이전트 시스템은 응용 프로그램들이 상호 협력을 통하여 문제를 해결할 수 있는 컴퓨터 수행 환경을 제공해 줌으로써 사용자가 지시해야 하는 일련의 직업을 하나의 명령으로 처리할 수 있도록 하며, 기존의 개별 응용 프로그램들을 통하여 제 공할 수 없었던 보다 복잡한 명령을 간단한 형태로 지원한다. 하지만 다중 에이전트 시스템에서 에이전트들은 다른 응용 프로그램들과 공동 작업을 수행함으로써 다른 에 이전트들에게 의존된다. 이러한 문제점들은 다중 에이전트 시스템이 다른 다중 에이 전트 시스템들과 연계되어 수행될 때 더욱 크게 나타난다. 본 논문에서는 하나의 다 중 에이전트 시스템이나 상호 연계된 다중 에이전트 시스템들 사이에서 에이전트 종 료에 따르는 문제점을 기술하고, 그 해결 방법을 제시하였으며, 구현된 시스템 상에 서 수행 과정에 대한 구체적인 예를 들었다.
다중 에이전트 학습이란 다중 에이전트 환경에서 에이전트간의 조정을 위한 행동전략을 학습하는 것을 말한다. 본 논문에서는 에이전트간의 통신이 불가능한 다중 에이전트 환경에서 각 에이전트들이 서로 독립적으로 대표적인 강화학습법인 Q학습을 전개함으로써 서로 효과적으로 협조할 수 있는 행동전략을 학습하려고 한다. 하지만 단일 에이전트 경우에 비해 보다 큰 상태-행동 공간을 갖는 다중 에이전트환경에서는 강화학습을 통해 효과적으로 최적의 행동 전략에 도달하기 어렵다는 문제점이 있다. 이 문제에 대한 기존의 접근방법은 크게 모듈화 방법과 일반화 방법이 제안되었으나 모두 나름의 제한을 가지고 있다. 본 논문에서는 대표적인 다중 에이전트 학습 문제의 예로서 먹이와 사냥꾼 문제(Prey and Hunters Problem)를 소개하고 이 문제영역을 통해 이와 같은 강화학습의 문제점을 살펴보고, 해결책으로 신경망 SOM을 이용한 일반화 방법인 QSOM 학습법을 제안한다. 이 방법은 기존의 일반화 방법과는 달리 군집화 기능을 제공하는 신경망 SOM을 이용함으로써 명확한 다수의 훈련 예가 없어도 효과적으로 이전에 경험하지 못했던 상태-행동들에 대한 Q값을 예측하고 이용할 수 있다는 장점이 있다. 또한 본 논문에서는 실험을 통해 QSOM 학습법의 일반화 효과와 성능을 평가하였다.
현재의 일반적인 다중에이전트 시스템 환경은 실시간이며 복잡한 환경을 제공한다. 또한 제한적인 통신 환경을 제공한다. 본 논문의 테스트 환경인 Unreal Tournament 의 환경은 일반적인 다중 에이전트 시스템 환경을 제공한다. UT 게임의 GameBots 시스템에서 실시간 다중 에이전트 협상 시스템의 구현을 위한 ACL (Agent Communication Language) 을 정의하였으며 그에 따른 다중 에이전트 협상 프로토콜을 정의하였다. 통신 환경은 단일 채널 환경이며 제한적인 통신을 제공한다. 에이전트들은 게임 시작과 동시에 인지 정보를 기반으로 맴을 작성하게 된다. UT 게임은 환경이 실시간으로 급변하기 때문에 최단의 협상 과정을 가져야 한다. 협상 시스템의 구성은 협상 과정에서 모든 것을 정하기엔 시간이 부족하기 때문에 빠른 협상 과정을 유도하기 위하여 협상과정의 일부분을 사전에 정의함으로써 협상과정을 단순화 시켰으며, 나머지는 실시간 협상과정을 통하여 동적으로 역할 분담을 하였다 협상 방법으로는 각 에이전트의 의견이 반영될 수 있는 투표 (voting) 방법을 사용하였다.
본 연구에서는 유비쿼터스 환경에서 시시각각으로 변하는 고객의 요구사항을 만족시키기 위해 상호 협력을 시도하는 다중 에이전트들이 의사결정을 수행할 경우 발생할 수 있는 충돌의 해결을 지원하는 지능적인 온톨로지 관리 모듈(intelligent-Ontology Management Module, i-OMM)과 다중에이전트 관리 모듈(Multi-agent Coordination Module, MACM)을 포함하는 u-DSS 포털을 제안한다. 개별 에이전트들은 온톨로지와 문제해결을 위한 프로시저 등을 이용해 자신의 문제를 해결하는 것을 기본으로 한다. 그러나 다른 에이전트들과 협력을 통해 문제를 해결해야 할 경우에는 먼저 개별 에이전트들이 보유한 각 온톨로지의 통합 및 데이터간의 충돌 해결이 요구된다. i-OMM은 개별 에이전트들이 보유하고 있는 이질적인 온톨로지를 통합하여, 문제해결을 위한 하나의 통합된 새로운 동적 온톨로지 뷰(integrated ontology view, IOV)의 생성을 지원한다. 온톨로지 통합과제에서 생성된 IOV는 사례로 저장되고 유사한 문제 해결에 재사용된다. MACM은 고객 에이전트들의 요구사항 변화에 따라 관련 개별 에이전트들 간의 데이터 충돌을 해결하여 에이전트들의 의사결정과정을 지원한다. 따라서 i-OMM과 MACM을 이용한 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 분산된 에이전트들의 협력적 문제 해결을 지원하는 시스템을 유비쿼터스 의사결정지원 시스템 포탈(ubiquitous decision support system, u-DSS Portal)이라고 지칭한다. 본 연구에서 제안된 알고리즘의 활용 대상은 고객, 판매자, 제조업체, 및 배송업체의 배송차량들의 에이전트들로 구성된 u-fulfillment 시스템으로 한다.
21세기에는 정보기술의 혁명적 발전과 함께 전쟁양상이 파격적으로 변화되어 가고 있다. 이에 따라, 분산 다중 에이전트 시스템을 위한 기술 발전이 중요시 되고 있는 상황이다. 분산 다중 에이전트 시스템을 위한 기술이 발전함에 따라 국방 분야에 연구가 활발하게 진행되어지고 있다. 그러나 지금까지 분산 다중 에이전트에 대한 연구들이 기능적인 면에서만 집중되어 왔다. 본 논문에서는 ACL(Agent Communication Language) 메시지에서 파라미터를 Emergency, Normal, System로 추가함으로써 에이전트의 실시간성을 보장하는 'QoS(Quality of Service)를 보장한 분산 다중 에이전트 플랫폼' 제안하였다. 긴급한 메시지 전송 시 QoS Manager(QOMS)를 이용하여 스케줄링 하여 에이전트 플랫폼 시스템 성능 향상을 하는 방법을 제안한다.
본 논문에서는 다중 리더 에이전트와 추종 에이전트들로 구성된 2차 다중 에이전트 시스템의 봉쇄제어 문제를 연구하였다. 봉쇄제어의 목표는 추종 에이전트들을 다중 리더 에이전트들에 의해 생성되는 convex hulll을 추종하도록 하는 데에 있다. 따라서 리더 에이전트들에 의해 전체 그룹을 제어함으로써 다중 에이전트 시스템의 군집 행동을 얻을 수 있다. 본 논문에서 리더 에이전트들은 일정한 속도로 움직이고 추종 개체들은 입력 포화가 존재하는 경우를 고려하였다. 또한 추종 에이전트들은 이웃한 에이전트들과 상태 정보를 교환할 수 있고, 이웃과의 상대 상태 정보만 이용 가능하다 가정하였다. 이러한 가정하에 움직이는 리더 에이전트들을 고려한 봉쇄제어 문제를 해결하기 위해 비례-적분 기반의 분산제어 알고리즘을 제안하였다. 또한, 라살레 불변의 법칙을 기반으로 추종 에이전트들의 리더 에이전트들에 의해 생성되는 convex hull로 수렴을 보장하는 제어 이득들에 대한 조건들을 조사하였고 시스템 파라미터의 정보만으로 설계할 수 있음을 보였다. 마지막으로 모의실험을 통한 이론적 결과를 검증하였다.
다수의 이익-추구형 에이전트들 간의 자동화된 협상 과정을 통해 합리적으로 작업 분배가 이루어질 수 있도록 조정하는 것은 대부분의 다중 에이전트 시스템에서 매우 중요한 문제이다. 본 연구에서는 대표적인 다중 에이전트 작업 재할당 문제의 하나로서 다중 에이전트 외판원 여행 문제를 설명하고, 이 문제를 풀기 위한 조정 메커니즘으로 Vickrey 경매 프로토콜의 적용을 제안하였다. 대표적인 시장기반의 조정 메커니즘인 Vickrey 경매의 적용을 위해 본 논문에서는 각 에이전트의 이익, 협상의 최종 목표, 경매대상, 각 에이전트의 입찰전략, 전체적인 경매 진행과정 등을 정의하였다. 이와 같이 설계된 시장기반의 조정메커니즘의 장점은 각 에이전트의 이익만을 고려함으로써 문제를 단순화할 수 있고, 복잡도가 큰 중앙-집중식 제어 메커니즘이 필요치 않으며, 따라서 각 에이전트의 자율성을 최대한 보장할 수 있고, 큰 협상비용을 들이지 않고 최적의 할당에 도달할 수 있다는 점등이다. 본 논문에서는 하나의 다중 에이전트 외판원 여행문제에 대한 풀이과정을 통해 앞서 설계된 Vickrey 경매프로토콜의 진행방식을 설명하고 그 효과와 효율성을 예시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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