2025 年多智能體系統指南

有什麼比一個 AI 智能體更好？

在多智能體系統中，不同的 AI 智能體 各自負責不同任務，彼此互動以達成整體目標。

現實世界中有許多 AI 智能體的應用案例 都採用多智能體系統運作，例如智慧電網控制器與倉儲系統。

接下來我們將深入介紹什麼是多智能體系統、它與單智能體系統的差異，以及它的應用場景。

什麼是多智能體系統？

多智能體系統（MAS）包含多個 AI 智能體，這些智能體在共享環境中協作，以實現特定目標。

這類系統通常用於解決單一 AI 智能體難以處理的龐大、複雜或分散性任務。

多代理系統中的每個代理都能獨立行動，感知並解讀環境、做出決策，然後採取行動以實現目標。

多智能體系統的三大特點

在《Introduction to MultiAgent Systems》（2002）一書中，教授暨研究員 Michael Wooldridge 說明了多智能體系統的三大特性：

去中心化

在多智能體系統中，去中心化指的是每個智能體都能獨立運作，依據本地資料與自身決策機制行動，無需依賴中央控制器。

這讓 AI 智能體能各自處理任務，同時透過互動共同達成系統整體目標。

本地視角

每個智能體僅擁有本地視角，沒有任何智能體能掌握全局。也就是說，智能體只了解與自身任務相關的部分，無法獲得整個系統的完整資訊。

自主性

多智能體系統中的自主性，讓每個智能體能根據自身規則與目標，獨立解讀資訊並採取行動。

這種獨立性意味著智能體能自行決策與調整行動，無需其他智能體持續指導或介入。

單智能體 vs 多智能體系統

單智能體系統由一個自主實體負責所有任務，適合目標明確、環境可控的情境。例如像 Siri 這類AI 助理，就是單獨運作。

由於無需協調或回應其他智能體，單智能體系統特別適合追求簡單與直接控制的任務。

相對地，多智能體系統包含多個智能體在同一環境中互動。這類系統仰賴分散任務，每個智能體根據自身目標或角色貢獻一份力量。

這種去中心化結構讓 MAS 能處理需要多元觀點或平行處理的環境，即使智能體有時獨立運作也沒問題。

多智能體系統的優勢

更高容錯性

即使有個別智能體故障，多智能體系統仍能維持運作，其他智能體可調整或接手，這讓 MAS 比單智能體系統更具韌性。

舉例： 在一隊配送無人機中，若某台無人機故障，其他無人機可接手其配送任務，確保服務不中斷。

更易擴展

可根據需求新增智能體，讓多智能體系統更容易應對工作量增加，或擴充新功能以提升能力。

舉例： 多智能體金融分析系統可隨著交易量增加，加入新智能體處理更多資料流。

更佳的問題解決能力

多個智能體分工處理任務不同部分，能在分散環境下更有效率地解決複雜問題。

舉例： 自主搜救機器人可分頭行動，覆蓋不同區域，更有效率地應對複雜地形。

靈活且具適應性

每個智能體能獨立回應變化，使整個系統能迅速適應新情況或突發狀況。

舉例： 在智慧工廠中，若某機械手臂忙碌或故障，其他手臂會自動調整接手任務，生產不中斷。

多智能體系統的 4 個應用範例

搜救用群體機器人

在搜救任務中，群體機器人作為多智能體系統，各自獨立探索與掃描不同區域，同時共享資料以繪製地形、定位受困者。

這種協作讓機器人能快速覆蓋大範圍危險區域，無需人員直接操控。

倉儲機器人

在倉庫中，AI 智能體代表不同的機器人，分別負責揀貨、分類、包裝等任務。

每台機器人能自主導航並與其他機器人溝通，優化路徑、減少瓶頸，加快訂單處理速度，靈活應對訂單量與倉儲布局變化。

AI 驅動的市場平台

在 AI 驅動的市場平台中，AI 智能體可分別代表買家與賣家，協商價格、管理庫存，並根據供需調整商品。

這些智能體各自獨立運作，同時與其他智能體互動，營造出能隨市場變化調整的動態環境。

個人化醫療照護

在個人化治療規劃中，每個 AI 智能體代表一個專業領域：診斷、用藥管理或復健。

每個智能體根據自身專長分析病患資料，例如根據檢驗結果建議藥物，或調整復健運動。

透過協調各自見解，智能體能制定整合且個人化的治療計畫，隨病患進展與新醫療資訊即時調整。

MAS 適合你嗎？

要判斷多智能體系統是否比單智能體系統更適合你的專案，需考量專案的複雜度與適應性。MAS 常用於動態、大型、需分散控制的任務。你可以自問：

• 這個專案是否需要同時管理多個元件或地點？
• 集中式系統會不會成為瓶頸或風險點？
• 環境是否經常變動，需要即時調整？
• 任務中的各元件是否需要互相協作或協調才能發揮效用？
• 是否必須具備高度容錯能力以避免系統中斷？

如果你對上述多個問題回答「是」，MAS 可能是更好的選擇。

多智能體系統的最佳實踐

為每個智能體明確定義目標

確保每個智能體有明確角色或目標，並與系統整體目標一致，避免行動衝突並優化協作。

建立有效的溝通協議

設計可靠的溝通架構，讓智能體能有效分享資訊與協調，尤其在需要即時更新時更為重要。

實現自適應決策

採用能根據環境變化和數據調整行為的演算法，讓智能體能靈活應對未知情況，提升系統的彈性與韌性。

設計可擴展性

系統設計需能隨需求增減智能體，確保多智能體系統（MAS）可在不影響現有智能體的情況下擴展。

監控與管理智能體互動

定期追蹤智能體間的互動，預防如瓶頸、資源衝突或無效競爭等問題，尤其是在複雜系統中。

優先考慮安全措施

針對通訊與資料處理實施安全協議，防範資料外洩或惡意干擾等多智能體系統常見風險。

如何建立多智能體系統

1）選擇解決方案

決定要從零開始自行開發 MAS，還是採用支援多智能體系統的現有 AI 平台。自行開發可高度客製化，但需大量開發資源；平台則多內建智能體協調、擴展性與資料處理等工具，可簡化開發流程。

2）設定目標與需求

明確列出 MAS 預期達成的目標，包括具體任務、互動方式與擴展需求。確認所需智能體類型及其在系統中的角色，確保與整體目標一致。

3）設計智能體

為每個智能體建立包含決策邏輯、資料處理能力與適應性的架構。考量智能體如何與環境及其他智能體互動，並根據需求調整架構設計。

4）建立通訊與協調機制

實作通訊協議，促進智能體間的資料共享與協作。根據智能體互動頻率與更新需求，選擇如訊息傳遞或共用資料庫等方式。

5）部署

選擇適合代理運作的環境（數位、實體或混合），並進行設定，確保能支援互動、資料流通及任何可能影響代理效能的物理限制。

6）模擬與測試

透過模擬測試代理行為、互動及擴展性。觀察代理在不同情境下的反應，確保其協作如預期，並能在各種條件下承擔系統負載。

7）優化調整

根據測試結果，優化代理行為、通訊協議及效能問題。完成優化後，將 MAS 部署至目標環境，並監控初期表現以確保達成目標。

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常見問題

1. 是否有開源函式庫或框架可以加速 MAS（多代理系統）開發？

有，市面上有專為加速多代理系統（MAS）開發而設計的開源函式庫與框架。較知名的選項包括 JADE（Java Agent DEvelopment Framework）、SPADE（Smart Python Agent Development Environment）以及 Mesa（以 Python 為基礎的代理模擬框架）。這些工具可直接處理代理通訊與環境互動。

2. 在即時系統中，如何管理代理之間的同步？

在即時系統中管理代理同步，開發者通常會使用訊息佇列（如 RabbitMQ、ZeroMQ）及帶有時間戳記的事件日誌。這些工具能確保代理協同運作，並對事件做出一致回應。

3. 如何確保代理之間的通訊不被竄改或竊聽？

為確保 MAS 中代理間通訊的安全，系統通常會實作 TLS（傳輸層安全協定）或公私鑰加密，驗證代理身份並加密傳輸資料，防止未授權攔截或訊息被修改。

4. 多代理系統能否集體運用強化學習？

可以，多代理系統可集體運用強化學習，稱為多代理強化學習（MARL）。在 MARL 中，代理可合作以最大化共同獎勵，或在分散環境中競爭並根據其他代理的行動與結果學習策略。

5. MAS 中的代理通常是靜態的，還是會透過持續學習而進化？

MAS 中代理是否靜態或持續學習，取決於系統設計與目標。有些代理為了可預測性與安全性會維持靜態，特別是在受規範的環境中；另一些則會持續學習，以適應新資料或其他代理的變化。