Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Системный анализ и формализация конфликтных ситуаций ... 11
1.1. Концепция конфликта интересов, его идентификации и прогнозирования 11
1.2. Формализованная модель предварительных переговоров 17
1.2.1. Определение проблемы переговоров 18
1.2.2. Оценка результата 19
1.2.3. Определение ограничений переговоров 19
1.2.4. Выбор стратегии переговоров 20
Глава 2. Математическое моделирование конфликтных отношений 21
2.1. Структурно-параметрическая модель интеллектуального агента 21
2.2. Ситуационное описание конфликта в структурно-параметрической модели мультиагентной системы 26
2.3. Формализованное описание конфликта интересов на примере маркетинговой среды 31
Глава 3. Модели и алгоритмы стратегий интеллектуальных агентов в мультиагентной конфликтной среде 37
3.1. Общий алгоритм переговоров 38
3.2. Переговорные стратегии активных элементов в конфликтной маркетинговой среде 44
3.3. Ситуационные стратегии в неявном конфликте 50
Глава 4. Мультиагентное моделирование активных систем в имитационной среде Simplex 3 56
4.1. Среда экспериментирования и описание моделей в универсальной имитационной системе Simplex 3 56
4.2. Имитационное моделирование ситуационных стратегий агентов в конфликтных ситуациях олигопольного рынка 61
4.3. MDL-описание мультиагентной модели с переговорной стратегией конфликтующих агентов в системе Simplex 3 68
Глава 5. Мультиагентное моделирование интеллектуальных стратегий разрешения конфликтов в имитационной системе Simplex 3 81
5.1. Создание интерфейса пользователя с помощью языка описания эксперимента Simplex -EDL и внешних процедур 82
5.2. Описание эксперимента с эластичной стратегией агентов 85
5.3. Описание эксперимента со стратегией симплексного планирования в маркетинговой ситуации продовольственного рынка 95
5.4. Интерфейс пользователя в стратегии симплексного планирования в имитационной системе Simplex 3 106
Заключение. Основные результаты и выводы 112
Литература
- Формализованная модель предварительных переговоров
- Ситуационное описание конфликта в структурно-параметрической модели мультиагентной системы
- Переговорные стратегии активных элементов в конфликтной маркетинговой среде
- MDL-описание мультиагентной модели с переговорной стратегией конфликтующих агентов в системе Simplex 3
Введение к работе
Актуальность темы. Динамика большой активной системы в условиях конфликта в большинстве случаев непредсказуема и конечное ее состояние с разрешением или разрастанием конфликта не может быть прогнозируемо из начального состояния аналитически или путем логического анализа, так как оно является результатом многошагового взаимодействия многих активных элементов системы и окружающей среды. Аналитические методы и теория игр рассматривают статические состояния элементов противостоящих сторон без учета динамики поведения каждого активного элемента и его прямого влияния на состояние других элементов. В связи с этим для идентификации и прогнозирования конфликтных ситуаций предлагаются модели и алгоритмы агентно-ориентированной имитации взаимодействия конфликтующих элементов - интеллектуальных агентов (НА), изменяющих свои свойства и поведение в зависимости от состояния других элементов и среды. Модели ИА, описывающие индивидуальные характеристики состояния и поведения каждого участника конфликта на каждом шаге взаимодействия, объединяются в мультиагентную имитационную модель большой активной системы, воспроизводящую динамическое взаимодействие интеллектуальных агентов с возможностью идентификации их состояния и прогнозирования оптимальных стратегий достижения цели.
Несмотря на многообразие конфликтных ситуаций различной социальной и физической природы, стратегии разрешения конфликта сводятся либо к прямому переговорному процессу, либо к ситуационным стратегиям скрытой борьбы с противодействующей стороной, либо к интеллектуальным стратегиям достижения цели в условиях неопределенности и риска. При этом реализация стратегий в конкретной среде достигается последовательностью действий, связанных с
индивидуальной оценкой и изменением параметров гпгтояния^каждого
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ і
конфликтующего агента. библиотека і
о»
*зт:
Характерным примером является конфликтная ситуация на продовольственном рынке с конкурирующими фирмами, борющимися за максимальную прибыль и долю рынка. В этом случае оценка и выбор стратегии ценообразования в зависимости от непредсказуемого состояния и стратегии всех участников рынка возможны лишь с помощью имитационного моделирования поведения каждого активного элемента. Поэтому разработка мультиагенгаых имитационных моделей, для поддержки ответственных решений в конфликтных ситуациях является социально значимой и актуальной проблемой.
Цель диссертационной работы заключалась в разработке моделей и
алгоритмов разрешения конфликтных ситуаций путем агентно-
ориентированной имитации взаимодействия активных конфликтующих
элементов системы - интеллектуальных агентов, меняющих свои
стратегии принятия решения в зависимости от поведения
противодействующих агентов и среды.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ и формализация конфликтных ситуаций с параметрическим описанием состояния и целей противодействующих активных элементов;
составление структурно-параметрической модели конфликтных ситуаций, формализующей накопленные знания о взаимодействующих классах агентов, среде и целях, а также множестве известных характеристик влияния и взаимосвязей между агентами;
разработка моделей и алгоритмов идентификации состояния и прогнозирования поведения интеллектуальных агентов в зависимости от параметров состояния противодействующих агентов и среды;
разработка мультиагентной имитационной модели конфликтной ситуации;
- создание банка моделей универсальной мультиагентной системы
имитационного моделирования конфликтных ситуаций.
Научная новизна. Предложена общая параметрическая
концептуальная модель конфликта интересов, как несовместимость планов
и намерений активных элементов с определением целей, ограничений и стратегий переговорного процесса.
Предложен метод агентно-ориентированного моделирования переговорного процесса в виде многошагового обмена информацией и принятия решений интеллектуальными агентами в мультиагентной имитационного системе в условиях конфликта.
Разработана структурно-параметрическая модель конфликтной ситуации, описывающая в пространстве контролируемых факторов переменные состоянии конфликтующих агентов, их взаимосвязи между собой и факторами внешней среды.
Разработаны математические модели и алгоритмы переговорной, ситуационной и интеллектуальной стратегий поведения агентов в конфликтных ситуациях.
Предложен общий алгоритм мультиагентной имитации конфликтной ситуации, включающей последовательные фазы ситуационной и интеллектуальной стратегий агентов и переговорного процесса в разрешении конфликта.
Практическая значимость работы. Разработана информационная технология прогнозирования и разрешения конфликта на основе мультиагентного имитационного моделирования конфликтных ситуаций в олигопольной рыночной среде.
Разработано объектно-ориентированное программное обеспечение мультиагентной системы имитации конфликтов в рыночной среде с MDL-описанием компонентов с внешними процедурами и SDI-описанием экспериментов в среде экспериментирования Simplex3.
Сформирован банк моделей и программ мультиагентной имитации конфликтных ситуаций в рыночной среде для переговорной, ситуационной и интеллектуальной стратегий агентов.
Разработанные мультиагентные имитационные модели и программное обеспечение использовались для оценки ценовой политики
и влияния рекламного фактора фирмы Samsung на рынке компыотерной техники.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на: 3-й Всероссийской научно-технической конференции «Теория конфликта и ее приложения». Воронеж, 2004 г.; Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях", Казань, 2005 г.; Международной научно-практической конференции «Теория активных систем», ИПУ РАН, Москва, 2005 г.; Европейской конференции по моделированию и имитации ESMS 2005, RTU, Riga, Latvia, June 1-4,2005.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ в статьях и материалах международных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений и содержит 116 страниц основного
Формализованная модель предварительных переговоров
Переговорный процесс представляет собой одну из основных стратегий достижения согласия в условиях конфликта. Достаточно подробно описан общий механизм переговоров между неразрывно связанными [60] и непосредственно несвязанными сторонами [74] через централизованного посредника с возможностью реструктуризации проблемы. В [53] описывается разветвленный механизм многосторонних переговоров с одним раундом, но не как алгоритм поведения агента. Существует [73] подход для исследования механизма переговоров на основе теории игр. Однако при этом предполагается, что агенты обладают знанием полной матрицы исходов и функции полезности.
В общем случае формализованная переговорная процедура включает следующие задачи: - определение проблемы переговоров, - структурирование и декомпозиция проблемы на конкретные задачи, - оценка результата и его значимости, - определение ограничений переговоров, - выбор стратегии переговоров.
При этом задается целеустремленный агент Agi с Agents со стратегией pit. и намерением int m и подмножество агентов A = {Ag,...AgJ, А с: Agents с намерениями intiu,...,intnnn и планами поведения Р — {pu,...,p„,J, соответственно. Между Agi и агентами A = {Ag,...AgJ из-за несовместимости намерений возникает конфликт интересов Coitfa в достижении к-й цели.
Структурирование проблемы переговоров Prik осуществляется построением древовидной иерархической структуры Prstructlk, в виде иерархического дерева И - НЕ, в узлах которого располагаются стандартизированные процедуры плана. Описание пате и agrs корневого узла определяет цель переговоров ngik., достигаемую альтернативными путями, описанными в пате и списке аргументов args процедур поведения нижестоящих уровней.
Начальная структура Prstructlk создается из плана pik с включением всех альтернативных процедур и является просто копией структуры рд (дерево И ). Затем, итеративная процедура реализует задачи, описанные выше (структурирование проблемы, декомпозиция плана действий, выбор цели, принятие и активизация плана). Кратко эти задачи включают определение порядка среди элементов тела piki, добавление элементов тела к конкретному набору целей, выбор цели и активизация всех шаблонов планов, хранящихся в библиотеке PLf и соответствующих описанию цели.
Добавление и размещение плана включает размещение всех восстановленных шаблонов плана в соответствующие точки в структуре Prik. Законченное распределение всех альтернативных планов ведет к созданию древовидной структуры переговорной проблемы Prstructik.
Результаты переговоров Agi„ получаемые в ветвях Prstructik, определяются как Ли - islkh v/isiu/, rikl , (5 ) где ism - исход переговоров в name-iu; v/isnj - значением ism в списке аргументов argstti , г,ц - список остальных аргументов argsiki. Результаты могут быть качественными или количественными, непрерывными и дискретными. Интервал допустимых значений для каждого количественного результата описывается как / = [ттт, тахші. Набор возможных значений для каждого качественного результата представляется как Qikm = {цішиЧіш -"} Относительная значимость результатов определяется нормализованными весовыми коэффициентами Wi(t {wiiiM...fwiiiJ.
Ограничения переговоров определяют область приемлемых значений для возможных исходов и разделяются на два типа: жесткие и мягкие. Жесткие ограничения - это функционально связанные зависимости между переменными состояния и целевой функцией, определяющие пороговые значения результатов и не допускающие ослаблений. В отличие от этого мягкие ограничения определяют область приемлемых граничных значений результатов и при необходимости могут быть ослаблены и иметь различную степень гибкости. Ограничения определяются для каждого результата с интервалом допустимых значений D.
Стратегия переговоров это функция, определяющая тактику процесса переговоров с оценкой результата и выбора действий на определенном этапе переговорного процесса.
Процесс предварительных переговоров завершается выбором стратегии переговоров. Однако выбор оптимальной стратегии в конкретной ситуации часто зависит от самой ситуации и не может быть жестко определен в ходе подготовки переговоров. Поэтому, выбор ситуационной стратегии как результат принятия решения должен быть алгоритмически определен в открытой библиотеке планов и стратегий принятия решения SLt= {strii,stri2,...}, доступных агенту Agt и выбираемых им в зависимости от ситуации и промежуточных исходов, накапливаемой информации и ресурсных ограничений.
Ситуационное описание конфликта в структурно-параметрической модели мультиагентной системы
Умножая матрицу (8) в виде общего массива моделей связи q l}\ /,/ = 1,я на общий вектор изменения параметров состояния агента {Лх}...Лхп} относительно исходных значений, получим структури о-параметрическую модель текущего состояния интеллектуального агента в определенный момент времени в информационном пространстве контролируемых и расчетных факторов {х}....хп} Pln I Лх, Дх, Ах. Дг„ pi2Ax2, ..., pUiAxn p2lAxt, Дх2, ..., р2яАхп 9 ,, 2 2- » & „ (9)
Получаемая ситуационная модель описывает [15] разложение Ах І і = \,п по всем координатам множества X, сочетая, таким образом, априорные данные о структуре связей ус текущей информацией Ах, в соответствии с формой fy=Y ftfiXj ]ФІ, / = 1,/7 (10)
При этом элементы главной диагонали результирующей матрицы (9) отображают текущие отклонения Ax контролируемых факторов от заданных значений, а недиагональные - вклады щАхр j = \,п отклонений Ах} в отклонение AXJ; i = \,n с упорядочиванием по строкам всех априорно известных причин отклонения AXJ , а по столбцам - возможных следственных влияний отклонения AxjUa другие параметры. В рамках априорно известных параметрических описаний {X} и функциональных связей Pi между параметрами состоянии и их группами структурно-параметрическая модель (9) позволяет алгоритмизировать процедуру [12,16] анализа и прогноза изменения состояния агента и достижения целевой функции.
Глобальная цель G агента может быть в согласии, конфликте и независимости с целями других агентов мультиагентной системы. Тогда достижение локальных целей gih ##,... вносит в достижение глобальной цели G положительный, отрицательный или нулевой вклад. Представляя G в виде сепарабелыюй функции или ее изменения, как: i=\ можно сказать, что динамика достижения общей цели складывается из положительных и отрицательных вкладов индивидуальных целей отдельных агентов Agi в соответствии с организационной структурой и знаковым графом их взаимодействия. При этом в парном взаимодействии fij Ufa /-го и j-то агентов возможны следующие ситуации. В общем случае характеристики Д- и fy описываются весовыми безразмерными коэффициентами, параметрами или процедурами влияния, определяющими в соответствии с (10) парциальные вклады Jij -Sj изменения целевой функции у-го элемента в изменение цели /-ГО элемента Agi (і=1,и) и главной общей цели (12) как /=1 (13)
Представляя декомпозицию общей цели G по элементам организационной структуры активной системы с частными целями агентов gi...g„ в виде знаковой матрицы ± f — J у и дополняя ее моделями изменения состояния (8,9) отдельных агентов AAgl,...AAgn s а также действия факторов окружающей среды { Evi(agj), EvrfagJ, ... , Evtfagj), ... } представим структурно-параметрическую модель мультиагентной системы в виде клеточной ситуационной матрицы
Переговорные стратегии активных элементов в конфликтной маркетинговой среде
В явной конфликтной ситуации, когда стороны имеют противоположные задачи и одна сторона стремится к максимизации (например, максимальная цена продажи), а другая к минимизации (минимальная цена покупки) некоторой целевой функции (например, цены товара), алгоритм переговорного процесса сводится к нахождению компромиссного решения, учитывающего различные характеристики цели и альтернативы ее достижения. Например, при совершении покупки - это цена товара, качество продукции, местонахождение торговой точки, хорошее обслуживание, имидж фирмы-продавца, рекламная компания, привлекательная упаковка и другие неценовые факторы оценки продавца. Общий алгоритм моделирования маркетингового процесса включает четыре основных этапа, представленных на рис.3.
На первом этапе каждый продавец устанавливает начальную цену на товар, исходя из оптовой цены OptCenai (себестоимость), ниже которой продавать невыгодно, и некоторой наценки АС, в зависимости от текущих затрат и желаемой прибыли Сепа: = OptCenai + АС/,
На втором этапе происходит выбор і-го продавца j-м покупателем определяется функционалом предпочтения Рг(] , аналогичным по форме критерию согласия (17) и учитывающим в относительных балльных оценках такие неценовые факторы, как: - качество продукции, - местонахождение торговой точки, - хорошее обслуживание, - имидж фирмы - продавца, - рекламная компания и т.д.
Для каждого покупателя нормированная сумма функционалов предпочтения может быть приведена к единице, то есть /,Prtf =\;j= ltm ы и для трех фирм-производителей мясопродуктов Agr Ag3 и 20-ти случайно выбранных покупателей В/ - В2о их возможное распределение в показано в таблице 2. Критерий выбора продавца определяется минимальным отношением предлагаемой цены к функционалу предпочтения Q minfpt/Prij); ((18)
Покупатель располагает определенной суммой денег, на которую он собирается приобрести товар, стремясь при этом минимизировать предлагаемые цены до некоторого минимального уровня Pf".
Если предлагаемая цена выбранного продавца устраивает покупателя, то сделка совершается. В противном случае начинается процедура торга (Третий этап), где покупатель предлагает свою цену, например с уменьшением наценки вдвое AC, = ACi/2 Cenai = Cenai + АС\_ Продавец оценивает цену, предложенную покупателем, и принимает одно из двух решений: согласиться на продажу либо предложить новую компромиссную цену СО СКИДКОЙ ACi = ACx/2 Cenai = Cenai + AC;
При этом с каждым предложением новой цены одной из сторон вероятность согласия другой стороны увеличивается. Ценовой торг продолжается, пока одной из сторон не будет принято решение о совершении сделки, или ценовой фактор не достигнет предельного значения с той или иной конфликтующей стороны. В последнем случае агент-продавец переходит к предложению дополнительных гибких неценовых услуг.
MDL-описание мультиагентной модели с переговорной стратегией конфликтующих агентов в системе Simplex 3
MDL-описание переговорной мультиагентной модели (Рис.13), состоящей из агентов-продавцов и покупателей, представляемых в виде массивов базисных компонентов класса Seller и Buyer, соответственно, сводится к следующему. Диалог между агентами - продавцами и покупателями осуществляется с помощью мобильного компонента Message, описывающего сообщения агентов с основными данными переговорного процесса выбора торгового партнера, торга и торговой сделки (согласия). Связь между компонентами осуществляется через базисный компонент Connect, функция которого заключается в том, чтобы направлять мобильные компоненты Message своему непосредственному получателю (агенту-продавцу или агенту-покупателю). Базисные компоненты объединяются компонентом верхнего уровня HIGH LEVEL COMPONENT Market в соответствии со структурой связей (Рис. 13) и параметрами состояния, описанными в структурно-параметрических моделях системы (18,19).
Динамику компонента Buyer можно представить в виде следующей последовательности событий:
Событие 1. Если в начальный момент времени Т = TArrive накопительный массив формирования заявки Process не имеет мобильных компонентов, индикатор начала периода Begin =FALSE и индикатор совершения покупки Ind = FALSE, то покупатель начинает выбор продавца с помощью функции FFunFd, после чего формирует мобильный компонент Dialog в накопительном массиве Process. Индикатор Begin принимает значение TRUE.
Событие 2. Если накопитель) іьгй массив Process имеет хотя бы одну заявку, индикатор начала периода Begin TRUE и индикатор совершения покупки Ind=FALSE, то покупатель формирует свой спрос V и записывает его в мобильный компонент Dialogfl], передаваемый в накопительный массив Buy для передачи соответствующему продавцу. Индикатор Ind принимает значение TRUE.
Событие 3. Если сенсорный накопительный массив Sell имеет хотя бы одну заявку, номер покупателя NumB соответствует номеру текущего покупателя и все индикаторы равны TRUE, то покупка совершена и компонента Dialogfl] передается в хранилище совершенных покупок EndProcess.
В соответствии с изложенными событиями MDL - описание базисного компонента Buyer будет иметь следующий вид (листинг 4-1).
Событие 1. Если сенсорный накопительный массив Buy имеет хотя бы один компонент и номер продавца NumS, хранящийся в текущем мобильном компоненте Message [I] соответствует номеру текущего продавца, то заявка Message [I] передается на рассмотрение в накопительный массив Process.
Событие 2. Если накопительный массив Process имеет хотя бы одну мобильную компоненту Message, то продавец продает такое количество товара, которое он может, а именно: - если спрос меньше остатка товара у продавца V =U, то продавец удовлетворяет спрос полностью, - если спрос выше остатка товара у продавца V U, то продавец отдает весь свой остаток.
Далее компонент Message [1] передается в накопительный массив Sell, из которого заявка попадает к покупателю и совершается покупка.
Связь между компонентами Seller и Buyer осуществляется с помощью базисного компонента Connect, направляющего соответствующие мобильные компоненты Message по соответствующим адресатам. При этом также выделяется ряд событий.
Событие 1. Если хотя бы один из сенсорных накопительных массивов покупки Buys имеет мобильную компоненту Message, то она передается в общий накопительный массив Buy, для дальнейшей передачи получателю.
Событие 2. Если массив Buy имеет хотя бы одну заявку, то мобильный компонент Message передается соответствующему продавцу NumS в накопительный массив ARRAYBuySl, NumS-чоїл ячейке.
Событие 3. Если хотя бы один из сенсорных накопительных массивов продажи Sells имеет мобильный компонент Message, то она передается в общий накопительный массив Sell.
Событие 4. Если массив Sell имеет хотя бы одну заявку, то мобильный компонент Message передается соответствующему покупателю NumB в накопительный массив ARRAY SellB, NumB-той ячейке.
