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标 题: 挑 战 现 实 的 实 时 智 能 技 术
发信站: 哈工大紫丁香 (Mon Apr 6 12:03:20 1998), 转信
挑 战 现 实 的 实 时 智 能 技 术
中 国 科 学 院 软 件 研 究 所
---- 王 宏 安 ---- 戴 国 忠
实 时 智 能 技 术 概 述
---- 目 前， 计 算 机 科 学 的 两 个 主 要 研 究 领 域 — —
人 工 智 能（AI） 和 实 时 系 统 正 汇 合 在“ 实 时 智 能”
这 一 交 叉 领 域。 实 时 智 能 是 一 门 年 轻 的 学 科， 其
研 究 内 容 正 在 不 断 扩 展。
---- 1 ． 实 时 智 能 技 术
---- 在 许 多 应 用 中， 计 算 机 控 制 系 统 必 须 能 感 知
环 境， 而 且 能 通 过 某 种 动 作 直 接 影 响 环 境。 例 如，
在 现 实 世 界 中， 无 人 驾 驶 的 汽 车 必 须 有 一 个 控 制
系 统， 对 各 种 情 况 能 足 够 快 地 响 应， 以 避 免 碰 撞
障 碍 物 或 其 它 车 辆。 这 种 要 求 及 时 响 应 的 环 境，
我 们 称 之 为“ 硬 实 时”（Hard Real-Time） 领 域。 在 硬 实
时 领 域 中， 每 一 个 控 制 响 应 都 必 须 在 规 定 期 内 实
现， 否 则 灾 难 就 可 能 发 生。 类 似 的 环 境 有 核 电 厂
监 控、 炼 油 厂 监 控 和 飞 机 飞 行 监 控 等。
---- 值 得 指 出 的 是， 这 里 所 指 的 实 时 计 算 并 不 是
要 建 立 一 个 非 常 快 的 运 行 系 统， 而 是 要 能“ 足 够
快” 地 响 应 环 境 的 变 化。 例 如， 如 果 一 个 数 据 库 查
询 系 统 能 非 常 快 地 响 应 人 们 的 查 询 要 求， 如 几 秒
钟 或 更 短 的 时 间， 便 被 认 为 是“ 实 时 的”。 但 是，
如 果 在 一 个 要 求 微 秒 级 响 应 时 间 的 关 键 应 用 中，
我 们 仍 使 用 同 一 数 据 库 系 统， 显 然 这 个 数 据 库 系
统 就 不 再 是 足 够 快 的 了。
---- 早 期 的 实 时 系 统 通 常 针 对 相 对 简 单 的 理 想 环
境。 这 类 系 统 的 关 键 目 标 是 如 何 调 度 任 务， 以 确
保 这 些 任 务 在 截 止 期 内 完 成。
---- 随 着 技 术 的 日 趋 成 熟， 研 究 人 员 开 始 将 实 时
系 统 应 用 到 更 现 实、 更 复 杂 的 领 域 中。 例 如， 控 制
飞 机 飞 行 的 实 时 系 统 必 须 处 理 飞 机 起 飞、 飞 行 和
降 落 等 阶 段 的 各 种 不 同 类 型 的 任 务。 如 果 缺 乏 必
要 的 适 应 能 力， 那 么， 在 任 何 时 候， 所 有 任 务 的 任
何 超 集 都 必 须 处 于 活 动 状 态， 而 这 将 导 致 人 们 常
说 的“ 指 数 爆 炸”。 显 然 这 是 一 种 无 效 而 且 不 可 行
的 方 法。 因 此， 人 们 希 望 实 时 系 统 能 具 有 适 当 的
推 理 能 力， 可 以 根 据 不 同 的 操 作 模 式 改 变 实 时 任
务 集 合。
---- 然 而， 这 类 简 单 的 模 式 间 切 换 的 适 应 能 力 对
于 动 态、 复 杂、 不 确 定 的 应 用 来 说 是 很 不 够 的。 我
们 以NASA 火 星 探 路 者 为 例。 探 路 者 必 须 在 离 地 球 大
约15 光 年 的 地 方 进 行 活 动， 因 此， 我 们 不 可 能 对 探
路 者 进 行 远 距 离 操 作， 而 必 须 依 靠 探 路 者 自 己 自
动、 连 续 地 在 一 个 事 先 未 知 的 环 境 中 运 行， 必 须
能 够 检 测 障 碍， 并 实 时 地 做 出 反 应， 以 避 免 失 败。
这 就 要 求 探 路 者 具 有 传 统 实 时 系 统 所 没 有 的 适 应
能 力 和 推 理 能 力（ 如 选 择 合 理 路 径）。 不 过， 类 似
的 课 题， 如 适 应 性、 推 理 能 力、 智 能 行 为 等， 在 人
工 智 能 领 域 中 已 经 被 研 究 了 多 时。
---- 一 般 来 说， 人 工 智 能 试 图 用 计 算 模 型 来 实 现
人 类 的 各 种 智 能 行 为。 大 多 数 传 统AI 所 研 究 的 问
题 都 可 归 结 为 搜 索（Searching）。 早 期 的AI 研 究 侧 重
于 基 本 搜 索 方 法 和 任 务 表 示， 如 知 识 的 符 号 表
示。 此 外，AI 研 究 过 去 很 少 注 意 或 根 本 不 考 虑 资 源
的 限 制， 而 这 一 点 正 是 实 时 系 统 研 究 的 关 键。
---- 随 着 人 工 智 能 研 究 步 出 实 验 室、 走 进 现 实 世
界， 人 工 智 能 系 统 开 始 受 到 时 间 约 束 的 挑 战。 最
初， 实 时 智 能 研 究 主 要 集 中 在 特 定 的 人 工 智 能 方
法 上， 所 开 发 的 系 统 只 是“ 实 验 性 实 时”
（Coincidently Real-Time）， 复 杂 的 交 互 行 为 和 环 境 变
异 仍 可 能 导 致 系 统 失 败， 因 为 没 有 强 有 力 的 工 具
证 明 这 些 系 统 能 满 足 实 时 性 要 求 或 能 在 逻 辑 上 产
生“ 足 够 快” 的 响 应。 不 过， 可 以 借 用 由 实 时 系 统
发 展 而 来 的 强 有 力 的 设 计 工 具， 以 保 证 应 用 系 统
能 满 足 时 限 要 求。
---- 于 是， 人 们 将 实 时 技 术 与AI 规 划 技 术、 问 题 求
解 技 术 及 适 应 机 制 相 结 合， 以 求 开 发 出 灵 活 的 智
能 控 制 系 统。 这 类 智 能 控 制 系 统 能 够 动 态 地 调 度
任 务， 保 证 任 务 在 截 止 期 前 完 成。 开 发 这 类 智 能
系 统 的 困 难 在 于， 系 统 所 受 到 的 约 束 不 仅 来 自 于
任 务 本 身， 而 且 来 自 运 行 环 境， 其 中 包 括 处 理 器
速 度 与 内 存 大 小、 传 感 器 与 控 制 器 的 区 域 限 制 和
精 度 限 制 等。 因 此， 实 时 智 能 系 统 必 须 在 现 实 环
境 的 约 束 下 可 靠 地 完 成 复 杂 而 又 关 键 的 任 务， 即
必 须 能 够 连 续 不 断 地 运 行， 并 通 过 传 感 设 备 与 环
境 交 互， 处 理 不 准 确 或 丢 失 的 数 据， 将 资 源 集 中
在 关 键 任 务 群， 保 证 响 应 时 限 得 到 满 足。 因 此， 实
时 智 能 系 统 不 仅 要 求 对 实 时 技 术 与AI 技 术 的 研 究
要 有 大 的 突 破， 同 时 也 要 求 两 门 不 同 学 科 的 技 术
相 互 结 合 或 交 互。
---- 2 ． 实 时 智 能 系 统 实 例
---- 美 国 斯 坦 福（Stanford） 大 学 罗 斯（Roth） 博 士 领
导 的 小 组 开 发 了 一 个 医 疗 监 护 系 统（Intensive Care
Unit，ICU）。 该 系 统 在 病 人 身 上 装 有 许 多 电 子 控 制
传 感 器 和 控 制 器。 系 统 的 目 标 很 明 确： 使 病 人 病
情 稳 定、 康 复， 处 理 突 发 事 件， 并 在 紧 急 情 况 下 召
集 医 务 人 员 进 行 抢 救。 以 往 的 技 术 是 将 各 种 不 同
的 设 备 仪 器 分 别 独 立 地 接 在 病 人 的 身 上， 一 旦 病
情 有 所 恶 化， 许 多 报 警 系 统 将 同 时 响 起， 通 知 医
务 人 员 进 行 抢 救。 在 医 务 人 员 赶 来 的 过 程 中， 病
情 可 能 会 继 续 恶 化。 更 糟 的 是， 医 务 人 员 在 进 入
病 房 时 还 必 须 浪 费 宝 贵 的 时 间 去 分 析 发 生 了 什
么、 为 什 么 发 生 以 及 应 采 取 什 么 措 施。
---- 使 用 实 时 智 能 控 制 系 统 就 会 大 大 改 善 这 种 情
形。 计 算 机 监 护 系 统 可 以 观 察 到 病 人 的 全 貌（ 如
把 各 种 不 同 传 感 器 读 出 的 数 据 综 合 起 来）， 也 可
以 自 动 做 出 较 小 的 控 制 行 为（ 如 调 节 输 氧 流 量），
以 减 轻 病 人 的 痛 苦。 在 关 键 时 刻， 如 病 人 发 生 休
克， 计 算 机 监 护 系 统 将 诊 断 病 因， 在 医 务 人 员 赶
到 之 际 及 时 提 出 诊 断 或 治 疗 建 议。
---- 从 上 述 例 子 中 我 们 可 以 看 到， 在 医 疗 监 护 系
统ICU 中， 响 应 的 实 时 性 与 人 工 智 能 技 术 有 机 地 结
合 起 来 了。
---- 国 内 近 几 年 也 开 展 了 对 实 时 智 能 技 术 的 研
究。 例 如， 中 国 科 学 院 软 件 研 究 所 从1996 年 开 始 对
实 时 智 能 系 统 进 行 研 究， 并 针 对 石 化 炼 油 企 业，
设 计 并 部 分 实 现 了 生 产 过 程 实 时 智 能 监 控 系 统
（Intelligent Processing Monitoring System，IPM）。
---- 3 ． 实 时 技 术 与AI 技 术 结 合
---- 实 时 技 术 与AI 技 术 的 结 合 为 我 们 解 决 现 实 问
题 带 来 了 希 望， 它 们 如 何 嫁 接 是 我 们 关 心 的 重
点。
---- 实 时 技 术 与AI 技 术 的 结 合 主 要 有 三 种 方 式，
即：
AI 技 术 嵌 入 到 实 时 系 统。
实 时 技 术 嵌 入 到AI 系 统。
AI 子 系 统 与 实 时 子 系 统 耦 合。
---- 值 得 指 出 的 是， 上 述 分 类 多 少 有 些 人 为 因 素。
事 实 上， 已 有 不 少 实 时 智 能 系 统 采 用 了 不 止 一 种
方 法， 如ICU。 我 们 之 所 以 这 样 分 类， 是 为 了 便 于 理
解， 便 于 抓 住 问 题 的 本 质。
---- (1) 嵌 入AI 技 术 的 实 时 系 统
---- 将 实 时 与 智 能 技 术 融 于 一 体 的 最 简 单 的 方 法
就 是 在 传 统 的 实 时 系 统 中 嵌 入AI 技 术， 并 要 求AI 推
理 任 务 像 其 它 实 时 任 务 一 样 满 足 时 限 约 束。 其 目
标 是 实 时 智 能， 即 系 统 能 够 在 相 应 的 截 止 期 前 完
成 所 有 的 推 理 任 务。 这 其 实 是 实 时 系 统 最 直 观、
最 朴 素 的 解 释， 因 为“ 实 时 智 能” 术 语 本 身 就 意 味
着“ 实 时 运 行 的 智 能 方 法”。 有 些 研 究 人 员 也 将 其
称 之 为“ 实 时 问 题 求 解”， 这 清 楚 地 指 出 了 传 统AI
任 务， 如 问 题 求 解， 要 受 实 时 性 的 约 束。
---- 实 时 系 统 中 嵌 入AI 技 术 的 根 本 问 题 在 于，AI 任
务 通 常 不 适 于 实 时 调 度 机 制。 因 为 实 时 调 度 主 要
是 将 处 理 周 期 分 配 给 所 有 任 务， 而AI 任 务， 诸 如 基
于 搜 索 的 问 题 求 解， 多 半 是 处 理 时 间 不 确 定 或 很
长。 传 统 的 实 时 任 务 常 常 是 处 理 时 间 变 化 很 小，
而 大 多 数AI 任 务 则 由 于 搜 索 和 回 溯 将 导 致 处 理 时
间 有 较 大 的 差 异。 因 此， 简 单 地 将 传 统 的 基 于 最
坏 情 形 的 调 度 方 法 用 于AI 任 务， 将 导 致 实 时 系 统
的 任 务 集 合 不 可 调 度 或 效 率 非 常 低。 目 前， 有 两
种 通 用 的 方 法 可 解 决AI 任 务 与 实 时 调 度 机 制 间 的
冲 突， 即 减 小AI 任 务 处 理 时 间 的 变 化 或 者 将AI 任 务
映 射 为 递 增 的、 可 中 断 的 算 法。 这 类 方 法 适 用 于
下 述 领 域：
谨 慎AI（Deliberative AI） 领 域 其 中AI 搜 索 时 间 有
上 界， 系 统 综 合 响 应 时 间 可 以 预 测。 渐 进 技 术
和 并 行 问 题 求 解 方 法 可 以 用 来 增 加 额 外 的 灵
活 性。
纯 反 应 式AI 领 域 其 中 所 有 的 反 应 元 素 都 是 实
时 运 行 的。 反 应 元 素 可 以 看 作 是AI 所 搜 索 的 叶
结 点 的 简 化， 以 保 证 实 时 性 要 求 得 到 满 足。
任 意 时 间 算 法 和 谨 慎 调 度 系 统 其 中 所 有AI 任
务 都 可 用 渐 进 算 法 来 求 解， 可 以 在 任 何 时 候
中 断， 但 其 结 果 是 信 任 度、 精 确 度、 准 确 度 等
较 低。
---- (2) 嵌 入 实 时 技 术 的AI 系 统
---- 在 智 能 系 统 中 嵌 入 实 时 技 术 是 另 一 种 解 决 方
案。 这 种 解 决 方 案 适 用 于 关 键 实 时 响 应 任 务 较 少
的 领 域。 这 类 系 统 赋 予 实 时 响 应 任 务 以 较 高 的 优
先 级， 而 不 限 制AI 方 法 的 复 杂 度。 常 见 的 应 用 领 域
包 括：
产 生 式 系 统 其 中， 实 时 产 生 式 忽 略 通 常 的 算
子 选 择 阶 段。 一 旦 产 生 式 匹 配， 便 尽 可 能 早 地
执 行 实 时 产 生 式 推 理。
可 中 断 的“ 黑 板”（Blackboard） 系 统 其 中， 为 了
响 应 具 有 较 高 优 先 级 的 实 时 任 务， 系 统 可 以
中 断 正 在 运 行 的 非 实 时AI 任 务， 而 切 换 到 实 时
任 务， 以 便 产 生 所 需 的 实 时 响 应。
---- (3) 智 能 与 实 时 耦 合 系 统
---- 第 三 种 实 现 实 时 智 能 系 统 的 解 决 方 案 是 保 持
实 时 系 统 和 智 能 系 统 的 各 自 优 势， 让 实 时 子 系 统
与 智 能 子 系 统 相 互 协 作， 以 求 达 到 期 望 的 效 果。
这 时， 智 能 子 系 统 与 实 时 子 系 统 必 须 是 相 互 独 立
的，AI 推 理 不 会 干 预 实 时 子 系 统 的 调 度。 但 是， 两
个 子 系 统 间 必 须 能 相 互 通 信， 相 互 影 响。 这 类 耦
合 系 统 的 目 标 与 嵌 入 式 系 统 有 很 大 的 不 同。 在 嵌
入 式 系 统 中， 所 有AI 处 理 都 必 须 满 足 时 限； 而 在 耦
合 系 统 中，AI 子 系 统 可 以 通 过 利 用 实 时 子 系 统 的
并 发 控 制 机 制 来 实 现 独 立 于 实 时 环 境 这 一 目 标。
这 样， 耦 合 系 统 的 目 标 可 以 更 广 泛 地 表 述 为“ 有
关 实 时 的 智 能”(Intelligent About Real-Time)， 而 不 仅
仅 是“ 实 时 运 行 的 智 能”（Intelligent In Real-Time）。
---- 在 耦 合 系 统 中， 实 时 子 系 统 所 完 成 的 任 务 原
则 上 可 以 包 含 任 何 操 作， 只 要 它 能 在 给 定 的 时 间
间 隔 内 完 成。 于 是， 耦 合 系 统 便 可 以 利 用 任 何 嵌
入 式AI 技 术 的 优 势。 因 为 如 果 某 种AI 方 法 可 以 嵌 入
到 实 时 环 境 中， 这 种 方 法 也 就 可 以 用 于 耦 合 式 实
时 智 能 系 统 的 实 时 子 系 统 中。 耦 合 式 实 时 智 能 系
统 覆 盖 面 较 广， 其 复 杂 度 不 仅 依 赖 于 实 时 子 系 统
和AI 子 系 统 各 自 的 复 杂 性， 也 取 决 于 子 系 统 间 的
相 互 关 系。 在 某 种 极 端 情 形 下， 各 个 实 时 任 务 并
行 执 行， 而 更 高 一 层 的AI 过 程 调 整 影 响 实 时 任 务
如 何 响 应 外 部 世 界 的 参 数。 在 这 种 情 况 下， 系 统
必 须 具 有 充 分 的 资 源， 以 保 证 每 一 个 实 时 响 应 都
满 足 时 限 要 求， 智 能 推 理 主 要 用 于 协 调 那 些 相 互
矛 盾 的 操 作， 例 如， 某 个ICU 响 应 建 议 增 大 输 液 流
速， 而 另 一 个 则 建 议 减 小 输 液 流 速。
---- 在 另 一 种 极 端 情 况 下， 实 时 智 能 系 统 具 有 一
个 相 对 独 立 的AI 模 块， 以 判 断 哪 些 实 时 任 务 需 要
在 某 个 给 定 时 间 内 完 成， 并 生 成 一 个 适 当 的 实 时
任 务 和 执 行 这 些 实 时 任 务。 随 着 环 境 的 变 化，AI 模
块 构 造 出 另 一 个 实 时 响 应 方 案。 这 种 方 案 面 临 的
困 难 是 如 何 缩 小 实 时 子 系 统 在 截 止 期 限 内 对 新 调
度 方 案 的 依 赖 性， 以 及 如 何 开 发 出 丰 富 的 现 实 世
界 模 型 用 于AI 推 理。 实 时 智 能 技 术 发 展 方 向
---- 1 ． 实 时 系 统 面 临 的 课 题
---- 到 目 前 为 止， 实 时 系 统 的 研 究 主 要 集 中 在 开
发 底 层 的 操 作 系 统 上。 系 统 中 的 任 务 是 周 期 性
的， 任 务 间 的 数 据 关 联 较 小。 随 着 越 来 越 多 的 智
能 控 制 系 统 和 实 时 智 能 体 系 结 构 的 实 现， 硬 实 时
操 作 的 系 统 级 支 持 的 角 色 正 在 发 生 变 化。 下 述 几
个 主 要 研 究 领 域 对 未 来 的 实 时 智 能 系 统 至 关 重
要。
---- (1) 调 度 反 馈
---- 在 任 何 实 时 系 统 中， 调 度 最 关 键。 在 实 时 智 能
系 统 中， 我 们 可 以 利 用 基 于AI 技 术 的 决 策 理 论 来
协 调（Tradeoff） 资 源 与 操 作 性 能。 这 类 协 调 或 折 衷
技 术 可 以 有 效 地 利 用 调 度 器 的 反 馈 信 息。 例 如，
在ICU 中， 调 度 器 可 能 指 出 某 种 特 定 的 心 脏 监 视 任
务 是 导 致 整 个 调 度 不 可 实 现 的 关 键 约 束。 利 用 这
个 反 馈 信 息， 系 统 管 理 员 将 判 断 病 人 的 病 情 目 前
是 否 稳 定， 如 果 是， 则 可 能 减 小 监 测 频 度， 进 而 减
缓 调 度 约 束。 不 过， 如 果 管 理 员 坚 持 高 频 度 的 监
测 是 必 需 的， 则 要 从 调 度 表 中 删 除 某 些 不 那 么 重
要 的 任 务， 如 数 据 评 估 与 诊 断 任 务。
---- 这 种 先 进 的 调 度 系 统 将 调 度 看 成 是 一 种 能 产
生 反 馈 信 息 的 搜 索 过 程， 并 将 传 统 的 调 度 机 制 与
AI 搜 索 技 术 相 结 合。 对 于 复 杂 的 多 处 理 器 调 度，
搜 索 技 术 似 乎 特 别 适 用。
---- (2) 周 期 性 任 务 调 度
---- 将AI 方 法 引 入 实 时 任 务， 使 我 们 可 以 周 期 性 地
估 算 出 完 成 每 个 正 在 执 行 的 任 务 所 需 的 时 间。 利
用 这 一 信 息 可 动 态 调 整 资 源 分 配。 这 种 动 态 的 调
度 变 化 可 使 系 统 更 有 效 地 适 应 变 化 着 的 环 境。 仍
以ICU 为 例， 系 统 利 用 基 于 模 型 的 诊 断 方 法 寻 找 治
疗 方 案， 开 始 时 对 病 情 进 行 评 估， 并 指 出 大 约 需
要 几 分 钟 才 能 得 出 治 疗 方 案。 这 时， 如 果 病 情 危
急， 系 统 首 先 快 速 地 选 择 类 似 的 治 疗 方 案， 以 缓
解 病 人 的 危 急 状 况。
---- (3) 通 信
---- 耦 合 式 实 时 智 能 系 统 引 入 了 许 多 新 的 问 题。
例 如， 实 时 任 务 与 非 实 时 任 务 间 的 通 信。 在 嵌 入
式 实 时 智 能 系 统 中 几 乎 不 存 在 通 信 问 题， 而 在 耦
合 式 实 时 智 能 系 统 中，AI 子 系 统 必 须 能 与 正 在 运
行 的 实 时 控 制 规 划 进 行 通 信， 或 者 接 受 反 馈 信
息， 或 者 下 载 新 的 调 度 计 划， 或 者 仲 裁 相 互 冲 突
的 任 务。 实 时 子 系 统 必 须 提 供 合 适 的 通 信 接 口 或
通 道， 并 确 定 这 些 接 口 或 通 道 不 干 预 正 在 运 行 的
实 时 任 务。
---- (4) 场 景 切 换
---- 在 耦 合 式 实 时 智 能 系 统 中， 一 旦AI 子 系 统 产 生
一 个 调 度 任 务 集， 则 这 些 任 务 必 须 迅 速 地 切 换 给
实 时 子 系 统 进 行 调 度， 以 保 证 实 时 性 要 求 得 到 满
足。 这 就 要 求 实 时 子 系 统 能 够 支 持 可 预 测 的 调 度
替 换， 并 在 实 时 调 度 之 间 建 立 动 态 连 接。 如 在ICU
中， 一 旦 病 人 休 克， 病 情 稳 定 时 的 调 度 任 务 可 以
触 发 某 些 急 救 的 调 度 任 务。 场 景 切 换 不 仅 牵 涉 到
调 度 的 快 速 切 换， 也 牵 涉 到 调 度 任 务 间 可 能 的 覆
盖。
---- (5) 实 时 任 务 描 述 语 言
---- 有 时， 实 时 智 能 系 统 还 要 求AI 子 系 统 生 成 一 个
新 的 可 调 度 的 实 时 控 制 任 务 集。 因 此， 我 们 必 须
开 发 一 种 任 务 描 述 语 言， 这 种 语 言 不 仅 适 用 于AI
子 系 统， 而 且 也 要 适 用 于 实 时 子 系 统， 可 在AI 子 系
统 与 实 时 子 系 统 间 起 到 桥 梁 的 作 用。
---- 2 ．AI 系 统 面 临 的 课 题
---- 当 前， 几 乎 所 有 的AI 研 究 都 能 在 未 来 的 实 时 智
能 系 统 中 找 到 用 武 之 地。 下 面 列 出 几 个 对 未 来 实
时 智 能 系 统 影 响 重 大 的 研 究 领 域， 这 些 领 域 与 实
时 智 能 系 统 的 操 作 约 束 相 关。
---- （1） 问 题 渐 进 求 解
---- 目 前， 大 多 数AI 规 划 和 问 题 求 解 系 统 都 试 图 生
成 一 个 完 整 的、 正 确 的 解， 尤 其 在 资 源 受 到 限 制
的 情 况 下， 能 较 快 地 生 成 一 个 几 乎 正 确 的 解 则 更
有 效。 在 这 方 面， 目 前 已 开 发 出 不 少 实 用 方 法， 如
渐 进 约 束 满 足 方 法、 动 态 规 划 方 法 和 渐 进 推 理 方
法。 渐 进 完 善 机 制 允 许 嵌 入 的AI 系 统 满 足 时 限 要
求， 只 需 在 截 止 期 到 来 之 际 中 断 渐 进 算 法 即 可。
这 种 方 法 已 得 到 越 来 越 多 的 应 用。 然 而， 仍 有 许
多 工 作 需 要 进 一 步 深 入， 如： 如 何 刻 划 解 的 质 量
与 求 解 时 间， 以 保 证 在 截 止 期 到 来 之 际 所 得 到 的
解 是 可 接 受 的。
---- (2) 基 于 效 用 的 建 模
---- 在 一 个 给 定 的 动 态 现 实 世 界 领 域， 智 能 控 制
系 统 常 常 依 据 不 完 全 信 息 进 行 决 策。 为 了 达 到 最
佳 效 果， 系 统 可 能 利 用 概 率 函 数 或 效 用 函 数 进 行
推 理。 然 而， 现 实 世 界 所 能 提 供 的 信 息 经 常 不 能
满 足 传 统 决 策 理 论 的 要 求。 在 这 种 情 况 下， 我 们
必 须 给 出 现 实 世 界 更 定 性 的 模 型， 其 中 包 括 随 着
时 间 的 推 移， 现 实 世 界 不 确 定 性 的 变 化。 这 样， 我
们 便 可 以 依 据 当 前 的 效 用 做 出 决 策。
---- (3) 时 序 的 表 示 与 推 理
---- 在 实 时 智 能 系 统 中， 调 度 任 务 的 时 序 特 征 必
须 能 显 式 地 表 示 出 来。 目 前 在AI 领 域， 时 序 的 表 示
通 常 是 利 用 约 束 传 播 机 制 来 建 立 时 间 段 的 偏 序 关
系。 在 许 多 情 况 下， 我 们 使 用 更 简 单、 有 效 的 时 序
表 示 方 法， 同 样 可 能 获 得 实 时 系 统 所 要 求 的 时 序
信 息。
---- (4) 并 行 计 划 与 执 行
---- 在 实 时 智 能 系 统 中， 并 行 计 划 与 执 行 是 系 统
成 功 的 关 键， 尤 其 是 在 计 划 完 全 制 定 出 之 前 便 可
执 行 计 划。 例 如， 如 果 病 人 呼 吸 困 难， 即 使 是 在 不
完 全 清 楚 需 要 采 取 哪 些 措 施 进 行 抢 救 的 情 况 下，
控 制 系 统 也 会 立 刻 采 取 行 动， 增 大 氧 气 供 应 量。
适 用 于 并 行 计 划 与 调 度 的 方 法 有 递 归 计 划 模 型 和
决 策 控 制 技 术。 递 归 计 划 模 型 可 以 迅 速 找 到 到 达
目 标 的 路 径， 而 利 用 决 策 控 制 技 术 可 以 确 认 哪 些
步 骤 是 重 要 的。
---- (5) 多 主 体 推 理 与 承 诺
---- 在 许 多 情 况 下， 截 止 期 或 时 间 约 束 起 源 于 各
主 体 间 的 承 诺。 正 是 这 种 承 诺 导 致 实 时 智 能 系 统
的 时 间 约 束 非 常 严 格。 虽 然 在 某 些 情 况 下， 主 体
本 身 不 能 改 变 实 时 任 务 的 截 止 期， 但 在 另 一 些 情
况 下， 截 止 期 限 是 可 以 调 整 的。 重 要 的 是 要 理 解 �
� 体 间 的 承 诺， 以 及 由 此 而 产 生 的 截 止 期 限 和 灵
活 度， 或 者 承 诺 与 目 标 间 的 可 协 调 性， 如 当 意 外
事 件 发 生 时， 约 束 是 否 可 放 松 等。
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