Computer Technology and Application 2 (2011) 774-781
A Multi-Agent Expert System for Prevention of Child Abuse and Neglect
Pedro Sanz-Angulo and Juan Jose de-Benito-Martin
Department of Business Organization, Marketing and Market Research, Industrial Engineering School, University of Valladolid,
Valladolid 47011, Spain
Received: August 31, 2011 / Accepted: September 09, 2011 / Published: October 25, 2011.
Abstract: When a child abuse situation arises, the responsible agencies and entities in charge of response should be capable of providing a fast and personalized solution for the good of the child. This need leads the authors to consider the formation of dynamic virtual organizations tailored to each particular abuse case. In the authorsrsquo; approach the partner selection of these collaborative networks is done through a software tool that combines two technologies from the field of artificial intelligence, specifically multi-agent systems and expert systems. In addition, these partners come from the breeding environment constituted by all the agencies or individuals, either in a region or locality, which have the potential of response.
Key words: Multi-agent systems, expert systems, prevention of child abuse and neglect, dynamic virtual organizations, VO (virtual
organization) breeding environments.
Introduction
Child abuse is a universal phenomenon that we must strive to eradicate from our society. This goal, undoubtedly ambitious, requires an intensive work in the education of every individual and, of course, in the recognition of the childrenrsquo;s rights.
Although in recent years significant progress has
been made in this sense, our efforts must continue as long as abused children exist. We have the responsibility to protect them, using the different resources available. In this sense, we have to search for new solutions and tools that allow us responding promptly and in a personalized way.
To provide this response is necessary to promote a
networking model that involves all stakeholders (both
Juan Jose de-Benito-Martin, professor, Ph.D., research fields: multi-agent technology, simulation, production, virtual organizations, logistic, etc.
Corresponding author: Pedro Sanz-Angulo, assistant professor, Ph.D., research fields: multi-agent technology and expert systems, production, virtual organizations, logistic and innovation. E-mail: psangulo@eis.uva.es.
entities and people) in the prevention and the solution of child abuse. Every stakeholder must contribute to the collaboration by providing its core business, i.e., what it does best.
However, this network collaboration must face several challenges to become a truly effective instrument to combat the problem of child abuse. Pablo Herrero [I] identifies some of these problems: excessive specialization of the social services, urgency in the response, the pressure, lack of diagnosis, pseudo-agreements, the triangulations and the competition between services, etc.
On the other hand, every case is unique (it is not the same to deal with a sexual abuse case than a peer victimization intervention), so that networks must involve different components in each new situation, and even these components can vary during the performance. It is necessary, therefore, a dynamic and flexible network that allows the continuing evolution of resources and services, as well as the incorporation of new ones.
These inter-collaborative problems in child abuse domain are difficult to solve without considering the new organizational models and the Information and Communication Technologies (ICT). The ICTs are a key element in order to promote efficient and innovative networking solutions designed to prevent child abuse in all its variants.
In this sense, our work is focused on the creation of Dynamic Virtual Organizations (DVO) tailored to the demands of each abuse situation. The selection of the members is done through a multi-agent expert software tool. It is an approach that solves, or at least reduces, most of these difficulties in a simple and intuitive way. We also consider that any initiative in this area has to bear in mind the Virtual Organization Breeding Environments (VBE) concept. In child abuse domain these long-term networks are going to be constituted by entities from the different fields (both educational, social, police, judicial and health) involved in Child Abuse Prevention (CAP) in their secondary and tertiary
levels.
The use of software agents whose behavior is guided by an expert system is a novelty and an innovation in the field of networking methodology aimed at preventing child abuse. This combination allows optimizing the use of resources and simplifying communication between institutions and professionals, which makes possible a more agile response of the DVO created ad hoc abuse problem.
With our work we try to ensure that networking is not going to be reduced to a simple coordination of institutions as if they were watertight compartment. We, ultimately, are trying to get the best answers to those questions always present in a case of child abuse. It might be mentioned that the networking concept becomes tangible and acquire a dynamic nature according to the needs and requirements of each individual case of abuse.
The paper is organized as follows: Section 2 discusses the child abuse problem and the importance of networking in the response to this problem; section 3
introduces the DVO and VBE concepts and justifies their use for the child abuse problem; section 4 presents the VCAP platform and the IA technologies that we are using in its development; finally, section 5 gives some conclusions and presents future work.
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Child Abuse and N
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预防虐待和忽视儿童的多主体专家系统
佩德罗·桑兹-安古罗和胡安·何塞·德贝尼托-马丁 瓦拉多利德大学工业工程学院商业系、市场营销和市场研究系，西班牙巴利亚多利德47011
摘要:当虐待儿童的情况发生时，负责应对的机构和实体应该能够为儿童的利益提供快速和个性化的解决方案。这一需求促使作者考虑为每个特定的滥用案例量身定制动态虚拟组织的形成。在作者的方法中，这些协作网络的伙伴选择是通过一个软件工具完成的，该工具结合了人工智能领域的两种技术，特别是多智能体系统和专家系统。此外，这些合作伙伴来自具有潜在反应能力的区域或地方的所有机构或个人组成的育种环境。
关键词:多主体系统、专家系统、预防虐待忽视、虚拟组织的制作环境。
1.介绍
虐待儿童是一种普遍现象，我们必须努力从我们的社会中根除。这一目标无疑是雄心勃勃的，需要在每个人的教育方面进行密集的工作，当然也需要在承认儿童权利方面进行密集的工作。
尽管近年来取得了重大进展，但只要受虐待儿童存在，我们就必须继续努力。我们有责任保护他们，利用现有的各种资源。从这个意义上说，我们必须寻找新的解决方案和工具，使我们能够以一种个性化的方式迅速作出反应。为了提供这一回应，有必要推广涉及所有涉众(两者)的网络模型在预防和解决虐待儿童问题方面。每个涉众都必须通过提供其核心业务，即，这是它做得最好的。
然而，这种网络协作必须面临若干挑战，才能成为打击虐待儿童问题的真正有效工具。Pablo Herrero[1] 指出了其中一些问题:社会服务过度专业化、反应的紧迫性、压力、缺乏诊断、伪协议、三角关系和服务之间的竞争等。
另一方面，每一个案例都是独特的(处理性虐待案例和处理同伴受害干预是不一样的)，所以网络在每一个新情况下都必须包含不同的组成部分，甚至这些组成部分在执行过程中也会有所不同。因此，有必要建立一个动态和灵活的网络，使资源和服务能够不断演变，并纳入新的资源和服务。如果不考虑新的组织模式和信息通信技术(ICT)，这些虐待儿童领域的相互协作问题是很难解决的。信息通信技术是促进有效和创新网络解决方案的关键因素，旨在防止各种形式的儿童虐待。
从这个意义上说，我们的工作重点是创建动态虚拟组织(DVO)，以适应每种滥用情况的需求。成员的选择是通过一个多代理专家软件工具完成的。它是一种以简单直观的方式解决或至少减少这些困难的方法。我们还认为，在这方面的任何倡议都必须牢记虚拟组织培育环境(VBE)的概念。在虐待儿童领域，这些长期网络将由参与预防儿童虐待(CAP)的不同领域(教育、社会、警察、司法和卫生)的实体在其中学和大学中组成的水平。
使用由专家系统指导行为的软件代理程序，是旨在防止虐待儿童的网络方法领域的一项新发明。这种组合允许优化资源的使用，简化机构和专业人员之间的沟通，这使得对DVO创建的特殊滥用问题作出更敏捷的响应成为可能。
通过我们的工作，我们努力确保网络不会被简化为机构之间的简单协调，就像它们是水密舱一样。最终，我们正试图找到虐待儿童案件中始终存在的问题的最佳答案。可以提到，联网的概念变得有形，并根据每一个滥用案件的需要和要求获得一种动态的性质。
本文的组织结构如下:第2节讨论了虐待儿童问题以及网络在解决这一问题中的重要性;第三节介绍DVO和VBE的概念，并证明它们在虐待儿童问题上的应用是合理的;第4节介绍了VCAP平台和我们在其开发中使用的IA技术;最后，第五部分给出了一些结论，并提出了今后的工作。
2.虐待儿童及建立社交网络
1989年《联合国儿童权利公约》将虐待儿童定义为，“在父母、法定监护人或任何其他照顾儿童的人的照料下，一切形式的身体或精神暴力、伤害或虐待、忽视或疏忽对待、虐待或剥削，包括性虐待”[2]简而言之，如果儿童的权利得不到尊重，他们的需求得不到回应，我们可以说存在虐待儿童的现象。[3]我们不能忘记，虐待主要是缺乏良好的治疗。
但是，缺乏良好的治疗可以表现为几种形式(身体、性、心理、忽视等)，根据情况、涉及的参与者、强度程度等，这些形式有很多种。每一种虐待情况都是独特的，当然需要不同的方法;有必要为每个特定的情况定义和设计适当的响应。从这个意义上说，预防是对虐待儿童问题最好的可能的近似。
预防可分三个不同级别进行:
小学、中学和大学。
bull;初级预防的目的是通过儿童宣传和特别注意他们的需要，减少虐待案件的发生率或发生。它适用于一般人群，为了使社区意识到这个问题，并养成积极的习惯和行为，防止虐待儿童的出现。
bull;二级预防侧重于风险的概念。这种预防是针对被列为“高风险”的社会群体、家庭或个人，以避免某些最终导致虐待的情况。
bull;最后，三级预防试图缩短问题后果的持续时间和严重性(康复或治愈阶段)。它还需要在语境、家庭等方面进行干预，防止其再次发生。
但是，要实现有效的预防，首先必须促进一种网络模式，其中包括参与应对和解决虐待儿童问题所需的所有利益攸关方。网络是一种实现协作工作空间的方式，可以在其中实现所追求的目标。它的基础是各机构和机构之间的交流，其中必须有最佳的信息交流，包括定性和定量的信息。
社会治疗网络的创始人是Speck和Attneave[4]。他们在美国成立了干预家庭危机的治疗小组，以打破破坏性的家庭关系模式，并为其他选择提供支持。几年后，在80年代，Elkaim[5]在比利时贫困地区开展了欧洲水平的第一次实践。从那时起，人际交往的经历不断发展壮大。
在西班牙，我们发现了布拉达(潘普洛纳)的网络试点项目。它的发起者认识到，任何网络项目的挑战之一都是提供一个组织不同机构级别和专业资源的过程，以确保每个实例[6]的创造力和能力。
这些工作、经验和项目以及其他工作、经验和项目都强调必须建立联系，作为实现预防和解决虐待儿童的最终目标的一种手段，建立准则和程序，这些准则和程序通常是根据这些准则和程序的发展情况而制定的。此外，它们没有能够解决这类关系的不同问题的软件工具，其中最需要迅速进行干预。
我们的工作正是为了克服这一不足。我们追求互联，用一个快速而高效的方式，对于那些专业人士和机构来说必须是答案的一部分。从系统中的一个简单通知开始，配置一个动态虚拟组织，以便以个性化的方式响应特定的滥用案例，并且很少需要人工干预。
3.我们工作的基础
虐待儿童情况需要的网络和动态虚拟组织的网络之间有一些相似之处。下面，我们将总结一些更有趣的想法来理解我们的工作，尽管之前有必要描述动态虚拟组织和VO繁殖环境的概念。
3.1 VBE上下文中的DVO
动态虚拟组织是快速创建和快速解散的组织[7]，是专门为协作机会构建的。在DVO中，一组业务合作伙伴根据需要动态地聚集在一起，并根据问题的需求和需要[8]，当这些需求得到满足时就会消失。
然而，每当出现新的协作机会时，创建DVO都需要大量的时间和资源，从而降低了与此业务模型相关的灵活性。这一进程的有效性在很大程度上取决于能否获得关于潜在伙伴的充分信息、他们对参与DVO的准备程度、是否存在信任等。
为了解决其中的一些问题，不同的作者开始考虑这样的组织的形成必须在Afsarmanesh和camarinhao - matos[9]所称的虚拟组织繁殖环境的背景下进行。虚拟企业联盟是一些组织的俱乐部，它们准备与企业建立长期的合作关系，并从中形成临时联盟，能够对不同的商业机会做出动态的反应。[10]
VBE简化了DVOs的配置和建立，因为它解决或减少了许多与此类组织的暂时性相关的障碍，从而以更有效的方式为它们的创建做出了贡献。通过这种方式，DVO的合作伙伴可以从上下文的意外更改中充分受益，为问题或机会提供敏捷的响应。
3.2儿童虐待领域DDO与网络的等价性
例如，我们可以从VO的繁殖环境开始。就虐待儿童领域而言，显然，VBE将由参与解决办法的任何实体或个人组成:学校、社会服务、保健中心、青年服务、执法机构、国家安全机构等等。
他们中的每一个人都将自己最擅长的核心业务带到合作关系中，因此VBE包含了滥用情况所需的所有必要流程。此外，这些实体需要共享特定的工作文化(操作协议hellip;hellip;)、ICT基础设施等，以实现尽可能高的性能。
在确定一个新的滥用的情况下(在学校或在健康中心,或通过投诉在警察局或孩子,等等)是时候使用饲养环境和选择的机构和/或个人集是最好的准备应对这个问题。
被选择的不同实体的联合最终配置了动态虚拟组织，该组织负责为最初的虐待儿童情况提供个性化的答案。自然，繁殖环境可以产生不同的有害组织来提供这种反应，尽管选择最好的组织取决于特定虐待情况的要求和需要以及伙伴的特点和能力。在选择了DVO的组件之后，合作伙伴需要协调他们的行动，他们必须一起工作，以找到一个高效和敏捷的解决方案:换句话说，开始运行阶段。这个阶段将持续到对初始问题作出适当的反应为止。这一时刻恰好与动态VO的溶解相一致。
另一方面，我们也必须注意到，特定DVO的实体可以是另一个试图对不同的滥用案件作出反应的财团的伙伴。此外，只要在DVO性能中有必要，就可以根据每个虐待案例的变化，搜索更多的伙伴，甚至可以减少他们的数量，等等。简而言之，在DVO的操作过程中，可以进行一个重新配置阶段。
4.VCAP多智能体专家平台
我们的基本目标是通过创建能够以灵活和有效的方式面对虐待儿童问题的DVOs来增强和发展网络模型。因此，有必要将VBE和DVO的概念与虐待儿童领域结合起来，并提供有效的工具，以便在其运作过程中促进其形成。
为了有效地解决这一问题，本文提出了一种基于多智能体系统(MAS)的方法。与以前提出的其他方法相比，该技术提供了一些优势，尤其是它管理复杂和分布式问题的能力。此外，在决策模块中实现了基于规则的专家系统(ES)，使得智能体具有智能行为。最后，通过基于VBE概念的创新模型对智能体进行识别。
采用这种新方法，可以根据系统状态、问题的特征和涉众的预定义目标实时动态地定义合作伙伴的最佳组合。这些涉众对虐待儿童问题的识别和分配，是通过不同的谈判，在代理人之间的相互作用中产生的机制。在这个意义上，我们可以引入虚拟儿童虐待预防(VCAP)的概念。
4.1 mas和ES
在多智能体系统中，软件智能体是核心要素，它是具有一定目标的计算机实体，能够在其所处的环境中灵活地运行。这些代理通常是自主的、反应性的、主动的，并且具有社交技能，这些技能允许它们通过交换消息与彼此和环境交互。[11]
社会性的特点使得agent成为开发分布式系统的一个非常有趣的概念，在分布式系统中，多个agent相互作用，并与环境交互来创建多agent系统。这些代理中的每一个都有能力解决问题的特定部分，这样它们就可以一起实现所需的功能并在没有中央控制系统的情况下异步操作。
此外，为了给出有效的响应，软件代理应该像该领域的人类专家一样行事、思考和行动，但是我们如何才能做到这一点呢?为此目的，我们考虑了专家系统。根据定义，专家系统是一个计算机程序，它模拟人类专家解决特定领域复杂决策问题的思维过程(学习、记忆、推理、沟通等)。通过这种方式，ES可以存储数据和知识，得出逻辑结论，做出决策，与人类专家沟通，解释他们的决策等，并因此采取行动。[12]
由于这些系统，特别是基于规则的ES，我们获得了基于虐待儿童领域人类专家的知识和专业知识的理性行为的代理。因此，无需求助于复杂的数学过程，代理就能够根据问题的需要和提供给它们的结构化知识做出最佳决策。
专家系统的引入是一个明显的创新，从技术的角度来看，已经结束了其他现有的多代理解决方案。
4.2 dvebreeder解放军(orm
在Valladolid大学，我们开发了DVEBreeder multi-agent expert platform，该平台利用VBE概念有效构建了DVEs。[13].[14]该平台通过一个创新的模型对智能体进行识别。在VBE上下文中。
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