高 路，婁 平

(武漢理工大學(xué) 信息工程學(xué)院，湖北 武漢430070)

傳統(tǒng)的制造環(huán)境中，制造資源具有明確的被管域邊界與全局的資源信息，通過(guò)集中控制的方式實(shí)現(xiàn)資源的配置與協(xié)作。然而，在網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境中，分屬于不同管理域的制造資源以服務(wù)形態(tài)虛擬化呈現(xiàn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)部署相關(guān)的制造服務(wù)，借助于網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的時(shí)空特性，擴(kuò)大了制造資源共享與協(xié)作的廣度、深度以及時(shí)效性，同時(shí)也使以行政管理力為基礎(chǔ)的集中控制與管理的資源配置方式失去其效用。在由自治、動(dòng)態(tài)的制造資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境中，采用多智能體系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建其分布式資源配置的計(jì)算模型是一種有效的方法［1］。然而，在這樣一個(gè)由大規(guī)模制造資源智能體所組成的開(kāi)放制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，由于不同的智能體分屬于不同的管理域，具有各自的目標(biāo)，因此具有自利性;同時(shí)，由于該系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，任何一個(gè)智能體都可以自由地加入或離開(kāi)系統(tǒng)，且不同智能體所提供的服務(wù)質(zhì)量也有所區(qū)別，因此用戶很難選取合理的高質(zhì)量服務(wù)組合，導(dǎo)致高質(zhì)量服務(wù)組合的幾率較低;服務(wù)提供者為了避免受到懲罰以不同的身份重新加入到系統(tǒng)，具有較低的欺騙成本，很難保證各方參與者的可信性。因此，在該開(kāi)放、動(dòng)態(tài)的制造環(huán)境中，在何時(shí)以何種方式和怎樣的資源服務(wù)智能體進(jìn)行協(xié)作，在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下按需構(gòu)建制造合作網(wǎng)絡(luò)是制造資源按需優(yōu)化配置必須解決的核心問(wèn)題之一，而節(jié)點(diǎn)之間的信任關(guān)系評(píng)估是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中各類主體之間有效交互的基礎(chǔ)問(wèn)題［2－3］。

1 信任與信譽(yù)的計(jì)算模型

1.1 信任與信譽(yù)的基本概念

信任是人類社會(huì)一個(gè)很重要的概念，特別是在商務(wù)和財(cái)務(wù)活動(dòng)中占有重要的地位，是面對(duì)面交易活動(dòng)的基礎(chǔ)。對(duì)一個(gè)人的信任是人與人之間相互合作的基礎(chǔ)，盡管如此，不同的學(xué)科對(duì)信任的理解有所不同［4－5］:社會(huì)學(xué)家認(rèn)為信任與社會(huì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，是一種依賴關(guān)系，強(qiáng)調(diào)行為在社會(huì)交往中形成的社會(huì)關(guān)系對(duì)行為者的巨大影響;心理學(xué)家認(rèn)為信任是個(gè)人人格特質(zhì)的表現(xiàn)，是期望交互的另一方會(huì)遵循對(duì)有關(guān)事宜的約定;而經(jīng)濟(jì)學(xué)家則認(rèn)為信任是經(jīng)濟(jì)選擇和風(fēng)險(xiǎn)管理的機(jī)制，信任可以有效降低交易雙方的機(jī)會(huì)主義行為，因此認(rèn)為信任是人們理性計(jì)算的結(jié)果，把信任理解為計(jì)算型信任。從博弈論角度理解信任是指參與人雙方經(jīng)過(guò)多次博弈，為保持持續(xù)性和維持其聲譽(yù)而建立的［6］。而隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的興起，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為各種交易活動(dòng)提供了另一個(gè)嶄新的虛擬空間(如電子商務(wù)、對(duì)等計(jì)算、推薦系統(tǒng)、制造網(wǎng)格等)，因此源于人類社會(huì)的信任關(guān)系必須以新的形式在虛擬的網(wǎng)絡(luò)社會(huì)中進(jìn)行創(chuàng)建與維護(hù)，為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的各種交易活動(dòng)奠定基礎(chǔ)，從而降低通過(guò)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境尋求合作伙伴的風(fēng)險(xiǎn)。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)τ谛湃蔚难芯堪ㄓ脩羯矸莸男湃我约坝脩籼囟ㄐ袨榈男湃危?－8］。

在開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境中，有不同的組織提供各種服務(wù)，同時(shí)不同的組織也通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)尋求所需的服務(wù)，按封裝形式分為兩類智能體［9－10］:任務(wù)智能體(制造服務(wù)消費(fèi)主體)與制造服務(wù)智能體(制造服務(wù)提供主體)，分屬于不同管理域的任務(wù)智能體與制造服務(wù)智能體通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)構(gòu)建合作關(guān)系網(wǎng)，合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中的智能體具有匿名性、動(dòng)態(tài)性和隨機(jī)性，智能體的可信或聲譽(yù)是其構(gòu)建合作關(guān)系的基礎(chǔ)，即對(duì)潛在合作伙伴可信度的評(píng)估有助于合作關(guān)系的建立和合作風(fēng)險(xiǎn)的降低。針對(duì)智能體的信任與聲譽(yù)的評(píng)估成為分布式網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境中合作關(guān)系建立的基礎(chǔ)之一［11］。

在人類社會(huì)中構(gòu)建信任關(guān)系通?？紤]兩方面的信息［12］:一是私有信息(局部信任)，即人與人的直接交互或可觀測(cè)的交互過(guò)程中獲取的信息;二是公有信息(全局信任，信譽(yù))，收集其他交互后的反饋信息得出的綜合信息。顯然對(duì)潛在合作對(duì)象的可信度評(píng)估有明顯的主觀性，因此對(duì)其進(jìn)行建模應(yīng)考慮情景化與個(gè)性化的特性，由此得到啟發(fā)，在制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中評(píng)價(jià)潛在合作智能體的可信度，也應(yīng)考慮這兩方面的因素。近年來(lái)開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中信任機(jī)制廣泛受到企業(yè)界與學(xué)術(shù)界的重視，但對(duì)信任與信譽(yù)的理解并不統(tǒng)一，雖然信任與信譽(yù)的概念非常相似，但兩者也有明顯的區(qū)別:

(1)信任。信任是個(gè)體間的二元關(guān)系，信任通常是指在直接交互或可觀測(cè)交互的過(guò)程中所產(chǎn)生的對(duì)交易主體能遵循雙方約定的期望。在網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境中，即是指制造資源在特定的上下文環(huán)境中、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，以及按照規(guī)定的質(zhì)量要求完成特定任務(wù)可能性的評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)通常會(huì)用來(lái)作為選擇任務(wù)服務(wù)主體的前提條件;組織間信任建立在個(gè)體信任基礎(chǔ)上，是個(gè)體信任的綜合。

(2)信譽(yù)。個(gè)體的信譽(yù)是綜合與該個(gè)體有交互歷史的主體反饋信息所產(chǎn)生的群體對(duì)該主體的一種認(rèn)可程度，在網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境中，主要是對(duì)制造資源所提供的服務(wù)在以往委托任務(wù)的反饋完成情況的綜合，即制造資源所提供的制造服務(wù)在某種上下文環(huán)境中的認(rèn)可程度。

1.2 直接可信度預(yù)測(cè)

直接可信度的評(píng)價(jià)來(lái)源于制造服務(wù)消費(fèi)者與制造服務(wù)提供者雙方直接交易結(jié)束后，服務(wù)消費(fèi)者對(duì)該交易結(jié)果做出的可信度評(píng)價(jià)。借鑒電子商務(wù)平臺(tái)在用戶信用評(píng)價(jià)等級(jí)的規(guī)范，將交易主體的企業(yè)和個(gè)體信用評(píng)價(jià)時(shí)信任等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)分為5 個(gè)等級(jí)，如表1 所示。

表1 信任等級(jí)定義

局部信任預(yù)測(cè)的依據(jù)是信任評(píng)估主體(服務(wù)消費(fèi)主體)之前的直接交易所給出的直接信任評(píng)價(jià)和可信的信任評(píng)估主體給出的間接信任評(píng)價(jià)。

其中，γi(tk)∈［0，1］為時(shí)間衰減函數(shù)。時(shí)間衰減函數(shù)定義為:

其中，0 ＜λi≤1 為衰減系數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)λi可調(diào)整衰減的趨勢(shì)。

1.3 信譽(yù)的評(píng)價(jià)

信譽(yù)是一個(gè)全局信任度量的機(jī)制，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的所有具有交互經(jīng)歷的消費(fèi)節(jié)點(diǎn)對(duì)服務(wù)節(jié)點(diǎn)的反饋信息所產(chǎn)生的該服務(wù)節(jié)點(diǎn)的能力與服務(wù)質(zhì)量的信任程度，即網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境對(duì)服務(wù)節(jié)點(diǎn)在以往交互過(guò)程中所給出的整體評(píng)價(jià)。

其中，η(tk)∈［0，1］為時(shí)間衰減函數(shù):

1.4 信任的綜合評(píng)估

在開(kāi)放、動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境中，服務(wù)提供主體與服務(wù)消費(fèi)主體動(dòng)態(tài)變化，新近加入的服務(wù)主體無(wú)歷史交互信息，服務(wù)消費(fèi)主體與候選的服務(wù)提供主體之間不存在直接交互，同一管理域可提供多種服務(wù)主體，同時(shí)不同的管理域有可能提供相同或相似的服務(wù)主體。因此在開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境中，對(duì)制造服務(wù)平臺(tái)中的服務(wù)主體的可信度進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需有效的方法對(duì)直接信任與全局信任(信譽(yù))進(jìn)行綜合:

式(7)表示服務(wù)消費(fèi)主體i 對(duì)服務(wù)提供主體j所提供服務(wù)的信任綜合評(píng)價(jià)，其中tH為評(píng)價(jià)的時(shí)間戳，0≤β≤1 為直接可信度與信譽(yù)在綜合評(píng)價(jià)中所占的比例。

2 評(píng)估方法與仿真分析

上述信任計(jì)算模型的目的是為制造服務(wù)消費(fèi)者提供決策支持，提高服務(wù)消費(fèi)者識(shí)別可靠制造服務(wù)的能力，幫助制造網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)(服務(wù)主體或消費(fèi)主體)尋求值得信賴的合作伙伴，避免由于錯(cuò)誤的選擇而造成的損失。因此可通過(guò)信任計(jì)算模型的采用所獲得的效用與未采用信任模型的效用的差異來(lái)評(píng)估計(jì)算模型的性能，即通過(guò)比較一組采用信任計(jì)算模型的消費(fèi)主體與一組未采用信任計(jì)算模型的消費(fèi)主體的效用差異對(duì)模型的性能進(jìn)行評(píng)估，然而僅僅比較兩組取樣消費(fèi)主體的平均性能并不能得到一組的總體性能在所有情況下都優(yōu)于另一組，因?yàn)榭傮w的性能并不能從有限的樣本的性能來(lái)進(jìn)行直接推斷，因此將采用顯著性檢驗(yàn)的方法來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷(相互比較的兩組樣本除一組采用信任評(píng)估計(jì)算模型，一組不采用信任評(píng)估計(jì)算模型外，其他情況完全一樣)。顯著性檢驗(yàn)是數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中一種樣本推斷總體的方法，其基本原理是先對(duì)總體特性做出某種假設(shè)，然后通過(guò)抽樣研究的統(tǒng)計(jì)推理，對(duì)該假設(shè)被拒絕還是接受做出判斷。因此在該計(jì)算實(shí)驗(yàn)中采用顯著性檢驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，推理出有信任模型與無(wú)信任模型總體之間的性能差異，顯著性檢驗(yàn)就是根據(jù)樣本，適當(dāng)構(gòu)造一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，按照某種規(guī)則，即“小概率事件(通常取值0.05 或0.01 為小概率事件)實(shí)際不可能性原理”否定或接受無(wú)效假設(shè)，即在一定的概率保證下，決定接受原假設(shè)H0(拒絕H1)或者拒絕假設(shè)H1(接受H0)。

通過(guò)仿真，獲取兩組數(shù)據(jù)(如表2)，計(jì)算得

XTrust= 3.3，XNo－Trust= 2.4，sTrust= 1.07，sNo－Trust=0.04，則t = 2.7，其中，XTrust與XNo－Trust分別為n次交互后采用信任與未采用信任計(jì)算模型的服務(wù)消費(fèi)主體樣本的平均效用;sTrust與sNo－Trust分別為采用信任與未采用信任計(jì)算模型的服務(wù)消費(fèi)主體樣本效用的方差;t 為T 分布的統(tǒng)計(jì)量。

表2 仿真數(shù)據(jù)

假設(shè)H0(效用相等的假設(shè))為真，其概率小于0.005，則假設(shè)H0不成立，因此H1(采用信任計(jì)算模型的效用大于未采用信任計(jì)算模型的效用)成立，即采用信任評(píng)價(jià)機(jī)制具有比未采用信任評(píng)價(jià)機(jī)制的系統(tǒng)有更好的效用。

3 結(jié)論

在網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境中，服務(wù)提供者與服務(wù)需求者之間的相互信任是相互協(xié)作的基礎(chǔ)。筆者對(duì)網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境下，制造服務(wù)的信任評(píng)估機(jī)制進(jìn)行了研究，分別給出了直接信任與信譽(yù)的計(jì)算模型，并以二者的計(jì)算模型為基礎(chǔ)給出服務(wù)主體信任的綜合評(píng)估模型，最后采用假設(shè)檢驗(yàn)方法說(shuō)明了該模型的有效性。

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