بخشی از مقاله
چکیده
در دهههاي آتی، شبکههاي قدرت هوشمند با هدف تامین چهار نیاز اصلی امنیت، کیفیت، قابلیت اطمینان و دسترس پذیري - SQRA - و در راستاي پاسخگویی به تقاضاي تجهیزات میکروپروسسوري براي انرژي مطمئن و با کیفیت شکل میگیرند. حجم عظیم اطلاعات و اهمیت سرعت ودقت در کنترل شبکه، وجود بازارهاي گسترده انرژيالکتریکی و میکروگریدها از عواملی هستند که نیاز به اتخاذ روشهاي جدید و کارآمد در مدیریت شبکه را آشکار میسازند.عاملهاي هوشمند با توجه به ویژگیهاي کم نظیري از قبیل خوداتکایی، ابتکار و نوآوري، توانایی برقراري روابط اجتماعی و واکنش نشان دادن به تغییرات محیط خود، در قالب موجودیتهاي توانمندي براي شبیه سازي المانهاي شبکه قدرت و ارتباط متقابل آنها با یکدیگر جلوه نمودهاند.
استفاده از تئوري سیستمهاي چندعاملی تکنیک جدیدي برآمده از کاربرد هوش محاسباتی در حل مسائل سیستمهاي قدرت است که تاکنون در حوزههاي مختلفی از شبیهسازي بازارهاي انرژي الکتریکی تا یافتن پاسخ بهینه مسائل بهینه سازي شبکه قدرت، کارآیی خود را نشان داده است.در این مقاله ابتدا به بیان مفهوم عاملها، سیستمهاي چند عاملی و ویژگیها و توانمنديهاي این تکنیک میپردازیم و سپس روند بکارگیري آن را در مطالعات مهندسی سیستمهاي قدرت بررسی میکنیم. در نهایت به این مهم میپردازیم که سیستمهاي چند عاملی میتوانند به عنوان روش مناسبی برايتشکیل و تکامل شبکههاي قدرت هوشمند به کار آیند.
واژههاي کلیدي: جامعه دیجیتال، شبکه قدرت هوشمند، سیستمهاي چند عاملی، عامل هوشمند
-1 مقدمه
در جوامع دهههاي آتی که با عنوان جوامع دیجیتال معرفی شدهاند، نیاز اساسی مشترکین شبکه هاي قدرت، دسترسی به انرژي الکتریکی مطمئن و مداوم براي استفاده از تجهیزاتالکترونیکی و میکروپروسسوري خواهد بود. شبکه هاي قدرت آینده شبکه هاي هوشمند و خودکاري هستند که تبادل ایمن و سریع حجم وسیعی از اطلاعات و سیگنالهاي فرمان، پردازش مطمئن و دقیق دادهها و یافتن پاسخ بهینه در کمترین زمان، پایههاي مدیریت و کنترل آن را تشکیل میدهند.[1]بنابراین هیچگونه تأخیر یا خطایی در سیستمهاي کنترل و بهرهبرداري بخشوده نخواهد بود. این بدین معناست که دخالت انسان باید به حداقل ممکن برسد و سیستمها به سمت عملکرد اتوماتیک سوق داده شوند.
در سالهاي میانی دهه 1990 فن آوري جدیدي براي افزایش سرعت و کارآیی سیستمها در حوزه هاي مختلف مهندسی پدیدار شد که از تئوري عاملها - Agent Theory - برگرفته شدهو به شکل گیري سیستمهاي توانمندي با نام Multi agent systems - MAS - منجر شده است. این تکنیک که در حل مسائل شبکه قدرت نیز بسیار بکار گرفته شده، گاه در گروه هوش مصنوعی جاي گرفته و گاه نه عضو این گروه بلکه ابزاري براي استفاده بهینه از قابلیتهاي اعضاي مختلف این گروه و قالبی براي ترکیب روشهاي مختلف در جهت بهرهبرداري از تمام ظرفیتها معرفی شده است که به نظر میرسد با توجه به جامعیت و گستردگی حوزه کارآیی MAS از شکلدهی یک روش بهینهسازي تا یک کنترل کننده شبکه، دیدگاه اخیر دیدگاه معقولتر و جامعتري باشد.
تحقیقات در باب عاملها همچون اغلب مفاهیم جدید ریشه دربرخی حوزه هاي متداول تحقیق و توسعه دارد. پژوهشگران هوش مصنوعی مطالعات زیادي در زمینه استدلال، برنامه ریزي و فراگیري - تمام وجوه مهم فن آوري عاملها- داشته و دارند. تفاوت اصلی این دو در این است که تکنیکهاي هوش مصنوعی بر یکی از این وجوه تمرکز می کنند و از ابتداطراحی را بر اساس آن انجام می دهند. در طول دهه هاي 1970 و 1980 تمرکز تحقیقات برنامه ریزي بر برنامه نویسی با نشانه ها و نمادها، استدلالات منطقی و الگوریتمهاي مولد زبانهاي سطح پایین قرار داشت. چنديبعد تحقیقات جدیدي براي واکنش سریعتر به تغییرات محیط و پارامترها متداول شدند.
ایده اي وجود داشت که رفتارهوشمندانه می تواند بدون مدلهاي نمادین، استدلال یاالگوریتمهاي جستجو از فعل و انفعال رفتارهاي ساده بوجود آید. امروز اغلب سیستمهاي چند عاملی از ترکیبی از شیوه هاي فوق استفاده می کنند.[2] هوش مصنوعی تاثیر قابل توجهی بر مطالعات فن آوري عاملها داشته است. حوزه دیگري که پایه اي براي فن آوري عاملهاست، برنامه نویسی شیءگرا و مؤلفه گرا به همراه اثر متقابل انسان و کامپیوتر بر یکدیگر می باشد. مفهوم یک عامل نرم افزاري به عنوان موجودي تودار بدون ابراز عملکرد داخلی اش به دنیاي خارج را می توان بسط یافته ساختاري مولفه محور با خلاصه سازي بیشتر در نظر گرفت. این توسعه از نیاز به مدلسازي سیستمهاي پیچیده و پیچیده تر نشات می گیرد.[3]
-2 عاملها و سیستمهاي چند عاملی
همانطور که تا کنون توافق عمومی در تعریف کلمه هوشمند - intelligent - حاصل نشده، توافق همگانی براي تعریف عامل - agent - نیز وجود ندارد. البته تلاشهایی براي ارائه تعریف مناسب از عامل شده که منجر به ارائه تعاریف متعدد وگوناگونی از عامل در علم کامپیوتر گردیده است .[4-8]گوناگونی تعاریف در واقع از دشواري در بیان ایدة نمایندگی و گماشتگی در انجام یک سري اعمال مشخص1، نشأت میگیرد. در مرجع [9] مقایسهاي بین تعاریف مختلف این عبارت انجام شده است. با وجود تفاوتهاي موجود در این تعاریف یک سري از مفاهیم اصلی در تمام آنها مشترك است:
مفهوم یک عامل، محیط پیرامون و ویژگی استقلال و خوداتکایی آن. - 1997 - Shiham یک عامل نرم افزاري را اینطور تعریف کرده: "یک نرم افزار که بصورت پیوسته و متکی به خود در محیطی ویژه معمولا با سایر عاملها یا فرآیندها عمل می کند."در تعریف اصلی Wooldridge از عامل [8]، این گونه آمدهاست که: »یک نرمافزار یا سختافزار که در محیطی قرارگرفته و قادر است به طور مستقل نسبت به هر تغییراتی درمحیط پاسخ دهد.« محیط، هر چیز خارج از عامل میتواندباشد که براي قرار گرفتن عامل در آن، لازم است حداقلبخشی از محیط قابل رؤیت براي دیگران یا تغییرپذیر توسط عامل باشد. محیط میتواند فیزیکی باشد مانند شبکه قدرت، که از طریق سنسورها قابل رؤیت است یا غیر فیزیکی ومجازي باشد، مانند محیط مجازي کامپیوترها، منبع اطلاعات یاسایر عاملها که از طریق پیامهاي تبادلشونده و برنامههارؤیتپذیر هستند.
-1-2 ویژگیهاي عاملها
عاملها در سیستمهاي چند عاملی داراي ویژگیها و مشخصات خاصی هستند که به برخی از این صفات و اصطلاحاتمربوط به عاملها اشاره مختصري می کنیم:[3]
-واکنش نشان دادن : - Reactivity - توانایی حس کردن محیط وپاسخ دادن متناسب با شرایط
-خود اتکایی : - Autonomy - کنترل داشتن بر حالت درونی
-هدف محور : - Goal-directed - طراحی شده براي رسیدن به اهداف مشخص
-قوه ابتکار و نو آوري : - Pro-activity - توانایی ابتکار عمل وانتخاب راه صحیح
-تشریک مساعی : - Collaborative - مشارکت با سایر عاملهابراي رسیدن به هدف همگانی
- ارتباط از روي شناخت - Knowledge-level : communication - توانایی برقراري ارتباط با انسانها یا سایر عوامل با زبانی پیشرفته که بیشتر به عمل صحبت انسانها شباهت دارد تا پروتکلهاي معمول ارتباط برنامه ها در سطح نمادها و نشانه ها.
- شخصیت : - Personality - قابلیت اظهار مشخصات یک ویژگی قابل قبول مانند هیجان و احساسات.
- تطابق : - Adoptivity - توانایی یادگیري و ارتقاء با کسب
تجربه.
- پویایی و تحرك : - Mobility - توانایی در جابجا شدن در مسیري خود خواسته از یک میزبان به میزبان دیگر. تمام این ویژگیها معیار عامل بودن یا نبودن نیستند و نبود یا کمبود برخی از آنها موجب بطلان عاملیت نمی شود بلکه میزانی براي تعیین سطوح مختلف عاملها هستند. براي مثال عاملهاي طبقه بندي شده در دسته عاملهاي هوشمند، صفات اظهار واکنش، قوه ابتکار و خوداتکایی را دارا هستند. یک عامل میتواند محیط خود را تغییر دهد. این عمل میتواند از جنس فیزیکی - مانند بستن یک کلید معمولاً باز وتغییر شرایط فیزیکی شبکه قدرت - و یا از نوع دیگر - مانند انباشت و ذخیره اطلاعات تشخیص و شناسایی براي دستیابی سایر عاملها یا سیستمها - باشد. جداسازي عامل از محیط آن به این معناست که عاملها به طور ذاتی قابل توزیع و بخشپذیري میباشد.
کپی و جایگذاري عامل در چند محیط مختلف نه تنها از قدرت تعقل آن نمیکاهد بلکه خدشهاي نیز در اهدافی که دنبال میکرده، بوجود نمیآورد. اما ممکن است اعمال انجام شده توسط عامل در دو محیط متفاوت، به دلیل تفاوت در آنچه از محیطها مشاهده میکند، از یک جنس نباشند. این گزاره به این معنی است که عاملها میتوانند در هر محیطی که قادر به پیادهسازي اعمال مورد نظر آنها میباشد، عملکرد مثمر ثمري از خود نشان دهند. خوداتکایی، عبارتی دشوار و مبهم اما مکرر در تمام تعاریف ارائه شده از عاملهاست. سادهترین تعریف از خوداتکایی در مرجع [9] آمده است که: »عامل، بر عملکرد خود اعمال کنترل میکند.« تعریف Russel and Norvig در [4] که یکی از پایههاي تعریف Wooldridge نیز بوده است، فراتر از این رفته و پاسخ به تغییرات محیط را از شرایط خوداتکایی دانسته است.
اما آیا میتوان یک عامل را مستقل و خوداتکا دانست،اگر بنا بر طراحی سازنده آنها در زمانهاي مشخصی اعمالی را انجام میدهد؟ بنابراین میتوان خوداتکایی را "توانایی طراحی اعمال مناسب براساس مشاهده عامل از محیط" تعریف کرد. از دید مهندسی، این تعریف، تعریف مشخص و معلومی نیست چرا که به طور واضح عاملها را از ابزارهاي نرم سخت موجود متمایز نمیکند. در سایه تعریف بالا، برخی سیستمهاي فعلی تحت عنوان عامل قرار خواهند گرفت. براي مثال یک رله حفاظتی میتواند عامل شناخته شود چرا که در محیطی قرار گرفته که میتواند به تغییرات آن پاسخ دهد و درجهاي از خوداتکایی را نشان دهد. نرمافزارهایی همچون آنتیویروسها هم در صورت پذیرش این تعریف، در زمره عاملها قرار خواهند گرفت. در حالیکه استفاده از سیستمهاي
