[论文解读] Human-Artificial Interaction in the Age of Agentic AI: A System-Theoretical Approach

Uwe M. Borghoff, Paolo Bottoni+1 more|ArXiv.org|Feb 19, 2025

Economic Development and Digital Transformation被引用 3

一句话总结

该论文提出一个系统理论框架，通过通信空间和有色Petri网统一多代理系统（MAS）和Centaurian 人工智能-人类整合，并通过涉及卫星、群体机器人和大型行动模型（LAMs）的两个用例进行演示。

ABSTRACT

This paper presents a novel perspective on human-computer interaction (HCI), framing it as a dynamic interplay between human and computational agents within a networked system. Going beyond traditional interface-based approaches, we emphasize the importance of coordination and communication among heterogeneous agents with different capabilities, roles, and goals. A key distinction is made between multi-agent systems (MAS) and Centaurian systems, which represent two different paradigms of human-AI collaboration. MAS maintain agent autonomy, with structured protocols enabling cooperation, while Centaurian systems deeply integrate human and AI capabilities, creating unified decision-making entities. To formalize these interactions, we introduce a framework for communication spaces, structured into surface, observation, and computation layers, ensuring seamless integration between MAS and Centaurian architectures, where colored Petri nets effectively represent structured Centaurian systems and high-level reconfigurable networks address the dynamic nature of MAS. Our research has practical applications in autonomous robotics, human-in-the-loop decision making, and AI-driven cognitive architectures, and provides a foundation for next-generation hybrid intelligence systems that balance structured coordination with emergent behavior.

研究动机与目标

• 以网络化系统中的异构代理协同来动态看待人-AI 互动为动机
• 区分MAS与Centaurian 整合，并探讨如何通过一个共同框架实现统一
• 开发一个基于Petri网的形式模型（通信空间），以表示表层、观测层和计算层
• 通过实际用例（卫星/群体机器人与HCI中的大型行动模型）展示该框架的应用。

提出的方法

• 采用Petri网与有色Petri网作为建模并发、异质代理交互的形式基础
• 引入通信空间（表层、观测、计算）作为跨MAS与Centaurian范式的统一架构层
• 将通信空间映射到有色Petri网，使用类型化代币和守卫以强制执行代理特定能力
• 提出分组代理结构以在协作主题中管理信息传递与组合
• 提供示意伪代码与Petri网示意片段，演示Centaurian耦合，如人类批准令牌使AI规划生效

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在一个单一、连贯的框架中对MAS与Centaurian人-AI 协作进行建模？
• RQ2 哪些形式工具（Petri网、有色代币、守卫）最能在表层、观测层和计算空间中刻画异质、混合的人-AI 交互？
• RQ3 所提出的通信空间如何在实际场景中同时支持自治运行与深度整合？
• RQ4 用例（卫星/群体机器人与LAMs）能提供哪些关于在MAS与Centaurian模式之间切换的见解？

主要发现

• 一个统一的通信空间框架能够在人工系统中实现松耦合（MAS）与深度整合（Centaurian）两种模式的结合
• 带有类型化代币的有色Petri网能够有效编码表层、观测层和计算层中的异质数据、状态与交互协议
• 分组代理结构支持基于主题的可扩展协作与受控信息流动
• 两个用例说明了在Centaurian 交互点下，代理性AI如何在多代理模式下运作，以及LAMs如何在神经符号层实现与人类的Centaurian 整合
• 该框架为设计下一代平衡自治与整合的混合智能系统提供形式化基础