基于Ａｇｅｎｔ的個性化信息服務的研究與實現

摘要：個性化信息服務是圖書管理信息服務的發展方向。為了提高系統的個性化服務水平，該文基于Agent思想，設計并實現了一個多Agent個性化信息服務系統，并工作于現有的圖書管理信息系統上，從而提高系統個性化信息服務水平和查詢的效率。

關鍵詞：智能Agent；個性化信息服務；圖書管理信息系統

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2009)05-1191-03

Research and Implement of Individualized Information Service Based on Agent

JIANG Hui-xin

(Quzhou Secondary Technical School， Quzhou 324000， China)

Abstract: Individualized information service is the trend of library service. In order to improve the individualized service level of the system， a multi-agent individualized information service system based on agent is designed and realized， working in an existing Book Management Information System. Thus it is improved that the individualized information service level of system and efficiency of query.

Key words: intelligent agent; individualized information service; BMIS

1 引言

圖書管理信息服務的個性化和自動化，成為當今圖書管理信息系統(BMIS)的發展趨勢，如何加快用戶的檢索效率和主動提供給用戶最感興趣和最需要的信息是當今BMIS的重要研究課題。飛速發展的計算機信息技術為個性化信息服務的研究與應用提供了技術支持。新的BMIS將原有系統變革成為一個“知識中心”，在此變革的推動下，原有以MIS理論為基礎的BMIS需要一些新的理論和突破技術，新興的Agent是實現個性化服務的關鍵技術之一。為此，將Agent技術應用到個性化信息服務，并工作于原有的BMIS中，使系統能夠提供諸如個性化服務、信息推送服務、定制服務、以用戶為中心的服務[1]等，以提高系統自動化水平以及更好地滿足用戶的要求。

2 個性化信息服務

圖書管理的個性化信息服務是針對不同用戶的專業、興趣、偏好而采取有針對性的服務策略，使讀者通過盡可能少的努力而獲得盡可能全面而準確的資源。隨著信息網絡化的發展應用，可以跟蹤用戶的瀏覽歷史、瀏覽習慣和瀏覽行為，學習用戶的興趣，適應和發現用戶興趣的變化。將讀者的信息服務請求借助各類搜索引擎，分門別類地按照一定的主題進行過濾、分解與整合，對信息資源進行排序或索引，形成個性化信息數據庫，進而為讀者提供定期的特色服務。由此，個性化主動服務有三個基本要求：1) 將用戶感興趣的信息提供給用戶，除去用戶不需要的內容，反饋給用戶的結果集符合用戶的實際需求。2) 系統能夠跟蹤用戶的興趣和愛好的變化，并能根據這些變化知道用戶現在的需要是什么，能及時調整服務策略，找到用戶更加滿意的結果。3)能夠智能預測用戶的潛在興趣。

BMIS中個性化信息服務的應用研究經歷了從研究搜索引擎以提高用戶獲取信息的能力到基于智能Agent的個性化信息服務的應用研究的發展過程[2]。搜索引擎是用戶獲取信息資源的有力工具，但面對浩如煙海的信息資源，它不能有效解決“信息過載”和“資源迷向”的困境，不能達到查全率和查準率之間的平衡。基于Agent的個性化信息服務是一個基于能理解用戶真正信息需求的智能Agent上的信息檢索方式，它不同于搜索引擎的以服務器為主、面向主題的被動式的檢索模式，而是以客戶端為主、面向用戶的主動式的檢索模式，它提供了一種新的信息服務模式。智能Agent可以持續自主地獨立發揮作用，是解決當前個性化信息服務系統中存在問題的有效途徑。它在信息服務中多用戶參與的情況下，可個性化構造個人興趣模型，并利用它代表用戶參加協同工作。智能Agent在收集用戶信息、維護用戶興趣模型和分析用戶特征提供個性化服務方面發揮了重要的作用。利用智能Agent的特性可以實現一些個性化服務，如：定制服務、即時服務和主動服務等。定制服務就是根據不同用戶的特點和喜好，利用Agent技術使移動到相應的節點并對系統已有的基本服務進行定制或通過配置基本服務來產生新的服務。即時服務和主動服務就是系統根據用戶的興趣愛好，利用Agent的學習性、自治性，獨立自主地完成計劃任務。

在BMIS中運用基于Agent技術的個性化信息服務，目的是提升圖書館的圖書管理服務的自動化和多元化水平，以適應現代圖書管理發展和讀者用戶個性化的需求。目前國內外的研究主要集中于智能搜索引擎、用戶個性化特征的提取、圖書信息組織[3]等。本文將基于Agent技術的個性化信息服務[4]應用于BMIS的目的是不改動現有的BMIS，而是在提取用戶興趣特征的情況下學習用戶的興趣愛好，然后根據用戶的個性化需求利用現有系統的搜索工具主動搜索用戶所需要的信息。為了實現此目的，必須運用智能Agent的環境感知性來了解用戶的變化，運用其學習性學習用戶的個性化特征，運用其自主性主動搜索用戶的需求信息從而加快查詢速度。

3 基于Agent的個性化信息服務系統框架與運行機制

3.1 系統功能

本系統的總體設計思想是在一個現有的BMIS上進行系統功能擴展。圖書管理除了采用現有系統的所有功能之外，再增加了個性化圖書信息服務功能，包括個性化定制服務和提高用戶個人檢索效率的服務兩方面。具體有：1)個性化用戶界面定制功能：用戶依據自己的愛好選擇相應的圖書管理服務，定制個性化系統使用環境，選擇適合自己的網絡圖書資源；2) 用戶個人興趣輸入功能：用戶通過個人興趣輸入界面讓系統學習用戶的興趣偏好以提高檢索的效率；3) 個性化檢索功能：其中增加了圖書書目檢索和全文或摘要的任意一致模糊查詢，除了傳統的查詢結果記錄完全包含檢索關鍵詞外，還能進行與關鍵詞相關聯的范圍領域的查詢，并且用戶能夠隨時修改檢索模式和信息輸出格式；4) 用戶對系統推薦信息的評價反饋系統的輸入輸出功能：增加用戶對系統推送信息的反饋評價功能，即User Profile功能，使得系統學習用戶興趣更加準確；5) 個人化信息通告功能：定期由BMIS向用戶發送用戶定制的新書通告、新的網絡資源以及各種學術藝術活動信息等。

3.2 系統結構

基于Agent的個性化信息服務由用戶Agent、個性學習Agent、檢索Agent、過濾Agent和監測Agent、系統接口以及用戶個性化信息表和檢索信息庫等組成，它們共同組成一個多Agent系統，連接用戶和原有BMIS。系統框架如圖1所示。

用戶Agent：是用戶與系統的交互接口。它接收用戶的查詢檢索輸入，主動幫助用戶分析和細化檢索要求；接收用戶的評價反饋信息，記錄用戶對信息結果的滿意程度，幫助系統跟蹤學習用戶的興趣及興趣變化；記錄用戶的檢索瀏覽行為，提取用戶的個性化特征并存儲到用戶個性化信息表中；將過濾后的用戶可能感興趣的檢索信息向量交給用戶界面顯示。

個性學習Agent：設計個性學習Agent的目的是學習和發現用戶的興趣及其變化。真實、準確的用戶個性化興趣信息對查詢檢索結果的正確性起到關鍵作用。系統學習用戶興趣使得系統能夠按照用戶的查詢表達式查詢到的信息內容以用戶的個性化興趣特征進行過濾，然后推送給用戶，用戶對此信息與自己想要查找的東西的符合程度進行對比，并填寫用戶反饋評價表。系統根據用戶的評價反饋調整系統對用戶個性特征學習的結果，使得系統的查詢結果與用戶的真實興趣內容趨向一致。它從兩方面學習獲取用戶的個性化特征：分析用戶登錄時填寫的配置信息，如年齡、性別、專業、研究方向和偏愛等，以及用戶對查詢檢索結果的評價反饋表的填寫來分析獲取用戶興趣取向；個性學習Agent通過統計分析用戶的檢索記錄、瀏覽行為、查詢主題詞的時間和次數等推斷出用戶可能的興趣。Agent學習用戶興趣的過程：1) 狀態初始化。建立興趣向量I=(I1，12，…，In)[5]中的各興趣項的名稱和定義其變量，但是各興趣項的濃度Di =0，則興趣度向量D=(D1，D2，…，Dn) [5]也為空。用戶在使用系統的檢索工具之前，系統提示用戶填寫用戶興趣配置表，此時用戶填寫其年齡、性別、專業、研究方向和偏愛等初始興趣信息，系統興趣向量獲取初始用戶興趣值，興趣向量各興趣項的濃度具有了初值。2)根據用戶的檢索行為等獲取用戶的興趣。用戶利用系統的檢索工具輸入一系列的檢索關鍵詞進行查詢，并通過點擊系統推薦給用戶的相關檢索信息鏈接。學習Agent記錄下用戶的每個動作(關鍵詞輸入、點擊鏈接等)，同時根據公式[5]計算各興趣項的興趣濃度值Di，并將濃度值Di的變化寫入到用戶的興趣向量中，由此學習Agent獲取了用戶的興趣。3) 感知用戶興趣的變化。系統記錄用戶的每個動作，同時計算興趣項的濃度值，并修改興趣向量。因此用戶動作的變化一一映射到用戶的興趣向量，使得學習Agent感知用戶興趣的變化和轉移。用戶動作的變化有三種情況：a)用戶查詢過程中特別關注興趣關鍵詞及其相關領域關鍵詞，或者用戶通過點擊了系統推薦信息的相關鏈接，系統記錄下用戶的這些檢索行為和瀏覽方式，從而不斷跟蹤和調整對用戶興趣的學習；b)用戶修改用戶興趣配置表，系統就設置它們為用戶興趣配置文件的初始狀態，然后在此基礎上為用戶服務；c)用戶填寫對系統推薦信息的反饋評價表，系統調整用戶的興趣向量，從而感知用戶的興趣變化。

檢索Agent：借助原系統的檢索工具，檢索出與用戶興趣主題相關的圖書書目或連接地址URL，并保存到檢索信息數據庫中。這種檢索在相關控制模塊的控制下按照用戶興趣的主題關鍵詞T=(t1，t2，…，tn) [5]進行相關檢索，得到的檢索結果是一系列的索引項，每個索引項由標題、摘要以及URL地址構成。檢索Agent不僅具有傳統的基于字符串模式匹配技術的前方一致、后方一致、完全一致查詢方式，同時為了提高系統的查全率和查準率，更好地方便用戶查詢，更好地滿足用戶個性化需求，還設計了任意一致的查詢功能，它實際上是一個檢索機，由檢索器、學習器、知識庫和索引器組成。檢索Agent的工作過程：①接收用戶Agent傳送過來的檢索詞；②從知識庫中查找是否有該檢索詞的索引，如有則轉⑥ ；③檢索器負責對檢索詞中的每個漢字進行檢索，得到其地址集，然后作集合運算得到該檢索詞的地址集(索引)；④由學習器負責更新知識庫，并將該檢索詞的索引送索引器；⑤索引器將該詞的索引寫入索引文件中并轉⑦；⑥檢索器直接從索引文件中取出該詞的索引；⑦將檢索詞的索引返回給人機檢索接口。

過濾Agent：根據用戶個性化信息表中記錄的用戶興趣，將檢索信息庫中的信息進行匹配對照，從中過濾出與用戶興趣相關的檢索索引項提交給用戶Agent，并按照一定的相似度Sim(wp，，wq) [5]在用戶輸出界面上顯示。過濾Agent的工作步驟：首先判斷檢索Agent檢索出的文檔是否己推薦給用戶，如果沒有，計算檢索Agent檢索出的文檔的關鍵詞權值向量，再計算它與用戶個性化表中相應的關鍵詞權值向量的相似度，將相似度高的推薦給用戶。并根據檢索結果按照關聯圖中關鍵詞權重的大小排列檢索結果，然后顯示在用戶界面上。檢索結果經過信息過濾之后，去除了原有結果中的一些無用信息，更加符合用戶的查詢需求。

監測Agent：對原有系統的更新信息做監測，它是在系統設定的時間內對原系統數據庫信息掃描，將掃描到的變化結果寫入到原系統檢索信息索引中，使得原系統的更新能夠被用戶檢索而又不必更新智能Agent系統程序。

系統接口：由于不改動原有系統BMIS，所以設計一個系統接口使得Agent系統能夠將用戶的檢索需求交給原系統的檢索工具按照系統的要求進行查詢，同時將系統查詢得到的信息按照一定的組織形式交給檢索Agent，最終反映到用戶的界面上。同時，接口還為系統檢索制作索引。傳統BMIS沒有任意一致的模糊查詢功能，甚至許多用戶不能從圖書書目上發現自己感興趣的內容，而需要從圖書的摘要和全文中查找，這使得系統需要提供全文檢索的模糊查詢功能。本文參考搜索引擎的原理，給圖書信息制作索引，來解決上述問題。圖書索引可以實現系統新的功能：一方面，系統信息的更新不影響Agent系統的執行，我們只需定期對索引進行更新和維護。如果新增圖書，信息的更新只改變索引，而維護索引的工作比較容易和簡單，它不影響到應用程序的修改，不影響多Agent系統的執行。另一方面，現有的檢索表達式不足以準確描述用戶個性化信息查詢的需求，必須用多角度、多方面的檢索關鍵詞通過布爾運算來反映用戶的需求。由于索引的查詢速度較快，可以多次反復查詢，耗時增長不多。這樣在智能Agent系統的控制下對多個關鍵詞索引進行反復查詢，將多次反復查詢后的結果按照用戶個性化表過濾，然后推送給用戶。這樣做雖然有一些磁盤空間的消耗，但換來高效的查詢速度，得到較高的查全率和查準率，滿足用戶的個性化信息需求。

4 系統工作流程

多Agent系統的運行過程：用戶Agent與用戶進行交互，接受用戶的個性化信息要求；用戶個性學習Agent觀察用戶Agent記錄的用戶檢索查詢記錄、查詢路徑和瀏覽行為以獲取用戶的興趣，并將用戶興趣特征向量寫入用戶個性化信息表，相應修改用戶配置文件(User Profile)；檢索Agent在用戶興趣特征向量的指導下，借助原系統的檢索工具進行相關檢索，這里的接口中有一個檢索控制器，它的作用是將檢索Agent中的檢索表達式進行分解組合，以轉換成原系統能夠接受和操作的檢索表達式；原系統檢索出的相關信息返回到檢索Agent，檢索Agent將這些信息歸類索引存儲到檢索信息庫；過濾Agent從檢索信息庫中取出檢索信息，與用戶個性化信息表進行對照匹配，過濾掉與用戶興趣不相關的檢索信息，并將過濾結果提交給用戶Agent，用戶Agent此時接收的是檢索信息向量，按照規定的形式在用戶界面上顯示出來。圖1中監測Agent的作用是監測原系統的信息更新，定期將更新的內容寫入到接口中的索引表中，使得原系統信息的變化不影響智能Agent系統的運行。

5 結束語

基于Agent的個性化信息服務提供了一種新的信息服務模式，利用Agent的移動性、學習性、自治性、獨立性等可以有效地解決當前圖書管理個性化信息服務中存在的多種問題，從而提高BMIS中信息服務的個性化和自動化水平。隨著Agent技術研究與應用進一步推進，智能Agent必將在個性化信息服務方面發揮更大的作用。

參考文獻：

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[5] 范明.數據挖掘:概念與技術[M].北京：機械工業出版社，2001.