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自20世纪80年代以来,在人工智能、分布式人工智能、分布计算、人机交互、计算机辅助协同工作等领域,有关Agent理论和技术的研究引起了人们的极大兴趣·人们试图通过这一理论和技术来开发出具有更高智能特征、高度灵活并能更为友好地与人类进行交互的计算机系统[1-2]·到了20世纪90 年代末期,随着Agent理论和技术研究的不断深入以及应用的不断扩大,人们迫切地希望能够从一些具体的Agent技术和特殊的成功案例中抽取出一般性的、具有普遍意义的思想、原理、原则、方法、过程和模型等,从而提供一种系统的手段以指导软件系统的工程化开发·在此背景下,许多学者将Agent 的概念、理论和技术引入到软件工程领域,并与软件工程的思想、原理和原则相结合,产生了面向Agent 软件工程(agent-oriented software engineering,AOSE) 这一新颖的研究方向·近年来,面向Agent软件工程受到了学术界和工业界的高度关注和重视,尤其是近两年来研究活跃,发展迅速·至今人们已经提出了许多面向Agent 的开发方法学、程序设计语言以及CASE 工具和集成开发环境·
研究人员正试图从更广的范围系统地开展有关面向Agent软件工程方面的研究,包括面向Agent的软件重用、项目管理、形式化规约、系统验证和模型检验等·与此同时,工业界开始关注并介入面向Agent软件工程的研究和应用,出现了一些面向Agent软件工程的专业化公司(如Agent Oriented Software Ltd)·一些著名的IT企业(如IBM,Microsoft,FUJITSU, Toshiba等)纷纷加强在该领域研发资金的投入以及与学术界的合作、启动相关技术和产品的研发工作, 并开发了一些软件产品,如Microsoft Agent,FUJITSU 的APRIL,Tryllian公司的ADK,IBM的Aglets,A- gent Oriented Software Ltd的JACK等等·尤其是国际标准化组织(如OMG和FIPA)开始致力于Agent 技术的标准化工作,并推出了一些重要的Agent技术标准(如FIPA的Agent通信语言ACL),以最大限度地确保由Agent技术所开发的软件系统之间的互操作性,以为Agent技术的大范围、工业化应用奠定基础[3]·我国的一些科研单位在国家“九七三”、 “八六三”等项目支持下在相关领域已开展了较长时间的工作,在面向Agent形式化规约、体系结构、移动Agent等方面也取得了不少成果· 本文综述了面向Agent软件工程的现状、分析其面临的问题和挑战以指导进一步研究工作·
1 面向Agent的软件工程从应用和技术需求的角度,促使面向Agent软件工程产生和发展的因素是多方面的:软件形态发展的需要,越来越复杂的现实应用要求计算机世界建模更加贴近于现实世界建模,从而简化系统的复杂度,如复杂系统的自主管理;②软件开发模式的需要,现阶段工业化的软件开发倾向于软件协作生产;软件生长和演化的需要,尤其是针对Web软件,越来越多的软件开发不是一次做成,而是一个不断演化的过程· 面向Agent软件工程将Agent作为基本的概念模型和计算抽象,并以此为基础提供了一系列思想、机制、原则、方法、技术和工具来理解、规约、分析、设计、实现和维护软件系统,代表了一种新颖的软件开发范型·面向Agent软件工程认为,一个系统,无论是应用系统还是软件系统,是由一个或者多个A- gent构成的(称为基于Agent系统)·每个Agent都是自主的行为实体,具有自主性、社会性、反应性和自发性等特征·Agent间存在着复杂的结构关系,并通过高层的交互(如合作、协商和竞争等)来进行A- gent间的相互作用.
从而实现系统的整体设计目标· 面向Agent软件工程提供了一系列的思想、方法、技术、平台和基础理论等来支持软件系统的开发·它借助于高层抽象、自然建模、问题分解、系统组织和模块化等软件工程机制和手段采用新颖的方法和技术来对应用系统进行规范和分析,对软件系统进行设计和实现,从而更好地管理和控制系统的复杂度,提高软件系统的灵活性、可维护性和可重用性面向Agent软件工程的上述概念和思想与软件工程长期发展的内在驱动力是一致的·在过去几十年的时间里,软件工程一直试图寻找强大、自然的高层抽象来提高软件的工程化开发能力、管理和控制复杂度、促进对复杂系统的建模、分析和开发·面向Agent软件工程体现了软件工程领域软件开发思想和抽象层次的变化和进步 为了支持上述思想对基于Agent系统进行工程化开发,自20世纪90年代末以来,研究人员充分借鉴其他学科(如组织学、社会学、认知科学、自然语言处理等)的知识,以Agent理论和技术多年来的具体研究成果为基础(如BDI逻辑、Agent体系结构、A- gent通信语言等),从多方面对面向Agent软件工程进行了广泛和深入的研究,包括基本概念和机制、软件开发思想、分析和设计方法、建模语言、程序设计及其语言、CASE工具和环境等
2 研究现状分析近年来,面向Agent软件工程的研究非常活跃并取得了一系列进展,具体表现在:①来自学术界和工业界的研究人员对面向Agent软件工程进行了广泛和深入的研究,取得了许多研究成果;②人们利用这些研究成果成功开发了一些应用,取得了一些重要的实践经验;③技术标准化工作已经启动,将为面向Agent软件工程在工业界大规模应用奠定基础· 1)技术方面面向Agent的需求工程充分利用Agent和基于 Agent系统概念的自然抽象特点,为需求的导出、描述、建模和分析提供技术手段·该方面的研究借鉴 1783毛新军等:面向Agent的软件工程:现状与挑战了组织学、社会学和认知科学等学科的知识,代表性的研究工作包括框架、ALBERT(agent-oriented language for building and eliciting real-time requirements)、 Tropos(一种基于i*的方法学.
它引入了早期需求分析的思想)、NFR(non-functional requirements)、 RoMAS等·近年来,人们提出了许多面向Agent 的建模语言以支持对基于Agent系统进行描述、建模和分析,典型工作有Agent UML[19],AML, MAS-ML[21],OrgS[5],CAMLE以及文献中所概述的其他工作·由于软件Agent的自治性及其构造模块的高度封装性和独立性,面向Agent软件重用的研究和应用引起了人们的关注,例如模式重用、Agent模型重用、交互协议重用等·借助于面向Agent的软件开发方法,面向Agent软件开发会产生不同抽象层次的系统模型,因此需要提供技术手段以支持不同系统模型之间的变换,从而以一种系统、逐步求精的方式来开发基于Agent系统·文献基于MDA思想提供了一种从设计到实现的模型变换方法,文献[24]介绍了一种面向Agent的自动模型变换技术及其支撑工具·软件体系结构及其模式的设计是基于Agent系统开发的一个重要环节,然而有关这方面的研究成果并不多·许多研究工作将基于Agent系统的软件体系结构视为一种组织结构,并以此为基础设计了体系结构的模式· 文献介绍了对用Tropos方法生成的早期需求规范进行模型检验的方法·
