여러 지역으로 구성된 다중 이동 에이전트 컴퓨팅 환경에서 에이전트들을 관리하기 위한 위치 관리 기법은 이동 에이전트 시스템을 개발하는데 있어서 중요한 고려 사항이다. 그러나, 기존의 연구에서는 단지 하나의 이동 에이전트를 통제하기 위한 위치 관리만을 고려할 뿐 같은 작업을 수행하는 다중 이동 에이전트들을 통제하는 위치 관련 기법은 다루지 않고 있다. 따라서, 이전 기법을 다중 이동 에이전트를 관리하는데 적용하면 다중 이동 에이전트들을 관리하는 비용은 증가하게 된다. 본 논문에서는 여러 지역으로 구성된 이동 에이전트 컴퓨팅 환경에서 다중 이동 에이전트 관리를 위한 위치 관리 기법인 WSC(Workname Search and Control)기법을 제안하고자 한다. 제안된 기법은 다중 이동 에이전트 관리를 위한 모델을 제시함으로써 다중 이동 에이전트 관리를 위한 메시지 전달 부하를 감소시킨다.
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.
최근 다중 에이전트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 이질적이고 분산된 컴퓨팅 환경에 효율적이며 적응성이 향상된 여러 가지 형태의 다중 에이전트가 개발되고 있다. 하지만 아직 이질적인 에이전트의 동적구동을 통한 효율 향상과 유연성에 대한 연구는 초보단계이다. 본 논문에서는 자바로 된 다중 에이전트 기반 구조에서 서로 각기 다른 컴퓨터 언어로 만들어진 에이전트가 분산된 환경에서 상호 협력을 통해 작업을 수행하기 위해서 사용자나 다른 에이전트의 요청으로 동적으로 수행될 수 있는 기술을 설계하고 구현하였다. 또한 서로 다른 에이전트간의 협력을 가능하게 하는 통신기능을 다중 에이전트 기반기술에 적용함으로써 사용자의 요구에 더욱더 능동적으로 대처하고, 다양한 환경 변화에 강한 적응성과 개선된 협동능력을 제공하도록 구현하였다.
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.
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.
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.
강화학습은 환경과 상호작용하는 과정을 통하여 목표를 이루기 위한 전략을 학습하는 방법으로써 에이전트의 학습방법으로 많이 사용한다. 독립적인 에이전트가 아닌 상호 의사소통이 가능한 다중 에이전트 환경에서 에이전트의 학습정보를 서로 검색 및 공유가 가능하다면 환경이 거대하더라도 기존의 강화학습 보다 빠르게 학습이 이루어질 것이다. 하지만 아직 다중 에이전트 환경에서 학습 방법에 대한 연구가 미흡하여 학습정보의 검색과 공유에 대해 다양한 방법들이 요구되고 있다. 본 논문에서는 대상 에이전트 학습 정보와 주변 에이전트들의 학습 정보 사이에 편집거리를 비교하여 유사한 에이전트를 찾고 그 에이전트 정보를 강화학습 사전정보로 사용함으로써 학습속도를 향상시킨 ED+Q-Learning 시스템을 제안한다.
다중 지역 이동 에이전트 컴퓨팅 환경을 기반하여 이동 에이전트 시스템을 개발하는데 있어서, 이동 에이전트를 관리하고 이동 에이전트들간의 메시지 전달을 보장하기 위한 위치 관리 및 메시지 전달 기법은 중요한 고려사항이다. 그러나 기존이 관련연구들은 여러 지역으로 구성된 다중 지역 이동 에이전트 컴퓨팅 환경에 적용하기에는 위치 갱신 비용 및 메시지 전달 비용이 상대적으로 증가한다는 단점과 추적문제(Following Problem)를 발생시킨다는 한계를 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 기존의 홈 프락시 기법과 블랙보드 기법을 변형ㆍ혼합(Hybird)하는 새로운 이동 에이전트 위치 관리 및 메시지 전달 기법인 HB 프로토콜을 제안하고자 한다. HB 프로토콜은 다중 지역 이동 에이전트 컴퓨팅 환경에서 이동 에이전트의 위치 변경시 발생하는 위치 갱신 비용과 이동 에이전트들간의 메시지 전달 비용을 효과적으로 줄이며, 추적문제를 낮은 통신비용으로 해결한다.
단일 에이전트 환경에서는 Q-학습의 학습 시간을 줄이기 위해서 학습결과를 전파시키거나 일렬의 행동을 패턴으로 만들어 학습한다. 다중 에이전트 환경에서는 동적인 환경과 다수의 에이전트 상태를 고려해야하기 때문에 학습에 필요한 시간이 단일 에이전트 환경보다 길어지게 된다. 이 논문에서는 단일 에이전트 환경에서 시간 단축을 위해서 유한개의 행동으로 정책을 만들어 학습하는 매크로 행동을 다중 에이전트 환경에 적합한 내시 Q-학습에 적용함으로써 다중 에이전트 환경에서 Q-학습 시간을 줄이고 성능을 높이는 방법을 제안한다. 실험에서는 다중 에이전트 환경에서 매크로 행동을 이용한 에이전트와 기본 행동만 이용한 에이전트의 내시 Q-학습 성능을 비교했다. 이 실험에서 네 개의 매크로 행동을 이용한 에이전트가 목표를 수행할 성공률이 기본 행동만 이용한 에이전트 보다 9.46% 높은 결과를 얻을 수 있었다. 매크로 행동은 기본 행동만을 이용해서 적합한 이동 행동을 찾아도 매크로 행동을 이용한 더 낳은 방법을 찾기 때문에 더 많은 Q-값의 변화가 발생되었고 전체 Q-값 합이 2.6배 높은 수치를 보였다. 마지막으로 매크로 행동을 이용한 에이전트는 약 절반의 행동 선택으로도 시작위치에서 목표위치까지 이동함을 보였다. 결국 에이전트는 다중 에이전트 환경에서 매크로 행동을 사용함으로써 성능을 향상시키고 목표위치까지 이동하는 거리를 단축해서 학습 속도를 향상시킨다.
본 논문은 에이전트들 간의 긴밀한 협력을 위해 신속한 메시지 통신을 필요로 하는 응용 분야들을 지원하기 위한 다중 에이전트 메시지 전송 구조를 제안한다. 제안하는 구조는 FIPA(Foundation of Intelligent Physical Agents) 표준 에이전트 플랫폼 규격에서 에이전트들에게 메시지 전송 서비스를 제공하는 요소인 ACC(Agent Communication Channel)를 MTSA(Message Transfer Service Agent)라는 에이전트들의 집합으로 표현한다. MTSA는 비동기 메시지 통신을 지원하며, 메시지 수신을 효율적으로 처리하기 위해 반응자 패턴(reactor pattern)을 사용하며, 메시지 송신 에이전트와 수신 에이전트의 상대적 위치 관계에 따라 에이전트들 간에 최적의 통신 수단을 선택하여 메시지를 전송하여 에이전트들 간의 긴밀한 협력이 가능하도록 한다. 제안된 메시지 전송 구조에 따라 구현된 다중 에이전트 프레임워크 SMAF(Small Multi-Agent Framework)는 잘 알려진 에이전트 프레임워크 JADE(Java Agent Development Environment)와 비교하였을 때 향상된 메시지 전송 능력을 보인다. 다중 에이전트 구조의 메시지 통신 속도가 고속화되면 될수록 그 다중 에이전트 구조는 더 다양한 응용 분야들에 적용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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