Systemy wieloagentowe (MAS) – nowa generacja systemów

(1)

2005-05-25 Systemy wieloagentowe 1

Systemy wieloagentowe (MAS) – nowa generacja systemów

informatycznych

http://www.MultiAgent.com

Autor:

Zofia Kruczkiewicz

(2)

Struktura prezentacji

Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładowego MAS

Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładowego MAS

Zastosowanie inŜynierii odwrotnej do wykazania spójności modeli projektowego i implementacji

Charakterystyka techniki JADE

Zakończenie

Wprowadzenie do MAS

Systemy informatyczne

Charakterystyka MASE

(3)

Struktura prezentacji

(4)

System informatyczny – przetwarza informację

Sprzęt

komputery, urządzenia

• do przechowywania informacji

• do komunikacji między sprzętowymi elementami systemu

• do komunikacji między ludźmi a komputerami

• do odbierania informacji ze świata zewnętrznego - nie od ludzi (na przykład czujniki elektroniczne, kamery, skanery)

• do wpływania systemów informatycznych na świat zewnętrzny - elmenty wykonawcze (na przykład silniki sterowane komputerowo, roboty,

sterowniki urządzeń mechanicznych)

Oprogramowanie

Zasoby osobowe – ludzie

Elementy organizacyjne

- procedury organizacyjne, instrukcje robocze

Elementy informacyjne;

bazy wiedzy – ontologie dziedziny/dziedzin, w której uŜywany jest system informatyczny - na przykład podręcznik

księgowania w wypadku systemu finansowo-księgowego

(5)

Struktura prezentacji

Wprowadzenie do MAS

(6)

System wieloagentowy - MAS

(7)

Sposób myślenia o MAS i jego zbiorowych właściwościach

System (science)

jądro (fizyka)

Atom (fizyka)

molekuła (chemia)

narząd (mikrobiologia)

komórka (biologia)

wielokomórkowy organizm (biologia)

grupa społeczna (biologia)

ekosystem (ekologia)

Typowy mechanizm

kwarki

protony, neutrony, electrony

wiązania,

enzymy, membrany, transport

mitoza, genetyczne operatory

morfogeneza, reprodukcja

społeczne relacje

symbioza,

(8)

Jakie są agenty ?

Autonomous

- autonomiczne

Interactive

- interaktywne

Adaptive

– przystosowujące się

Sociable

– zdolne do zachowań społecznych

Mobile

- mobilne

Proxy

– mogą wystąpić jako pełnomocnicy w róŜnych zadaniach

Proactive

– zorientowane na cel

Rational

– zdolne do racjonalnego działania

Unpredictable -

nieprzewidywalne

Temporally continuous –

zdolne do ciągłej realizacji procesu

Transparent and accountable

- zrozumiałe i odpowiedzialne

Coordinative

– skoordynowane planem, mechanizmami zarządzania

Cooperative

- współpracujące

Competitive

– rywalizujące bez wyrządzania szkody innym agentom

Rugged

– zdolne do zarządzania danymi obarczonymi błędami i danymi niepewnymi

Trustworthy

– godne zaufania

(9)

Szczegóły

Autonomia

dynamiczna (reaktywna, proaktywna) – wynika z wewnętrznej struktury agenta

nieprzewidywalna,

przewidywalna – wynika z zewnętrznych warunków

Adaptacja

Reakcja

Wnioskowanie

Uczenie

Ewolucja Interakcja

Komunikacja

Koordynacja

Kooperacja

Współzawodnictwo

(10)

Typy agentów

Software agents

Autonomous agents

Interactive agents

Adaptive agents

Mobile agents

Coordinative agents

Intelligent agents

Wrapper agents

Inne agenty: typu broker, manager

(11)

Systemy agentowe czy MAS ?

Pojedynczy agent jest ”tłustym agentem”, co pogarsza:

niezawodność, pielęgnowalność, szybkość, obciąŜa sieć.

Rozdzielając te same zadania między agentów MAS

otrzymuje się system: niezawodny, elastyczny, modularny, łatwy do modyfikacji i rozwoju

Wiedza jednego agenta nie zapewnia dostępu do wiedzy specjalistycznej, jaką dostarczają agenty zintegrowane w MAS

Technologie MAS lepiej wspierają pracę w środowisku rozproszonym

(12)

RóŜnice definicji środowiska systemu agentowego i MAS

Zamknięte, statyczne, deterministyczne, dyskretne, dostępne (wg Russell S., Norvig P.)

(13)

Dostępne, otwarte, niedeterministyczne, dynamiczne, ciągłe (wg J.Ferber)

(14)

Historia się powtarza...

Technologie wieloagentowe nie są nowymi technologiami, lecz raczej integracją istniejących technologii

Aplikacje MAS nie są nowymi aplikacjami, lecz dodaje się nowe moŜliwości do istniejących aplikacji

Aplikacje wieloagentowe jeszcze nie integruje się z systemem operacyjnym

MAS bez integracji z systemem operacyjnym nie są zdolne zachować swoje właściwości

MAS wzmacniają interakcje człowiek – komputer

(15)

Stan obecny technologii wieloagentowych

Prowadzi się intensywne badania nad MAS

Działają wyizolowane pionierskie aplikacje MAS

DuŜa liczba wymaganych technologii nie istnieje

Technologie MAS (w zakresie wytwarzania i działania MAS) nie są zintegrowane

Brak wiedzy, jak wspierać agentów MAS przez system operacyjny

Technologie wieloagentowe nie są powszechnie znane

Istnieje wąskie grono twórców i uŜytkowników MAS

(16)

Dziedziny zastosowań MAS

Sieci i zarządzanie systemami

Wspieranie decyzji i logistyki

Badanie zaleŜności rynkowych

Asystent uŜytkownika

Organizacje

(17)

Technologie agentowe

SQL

Rules

Web

Repository-based development

Internet and Web

4GLs

Relational databases

Object-oriented languages (Java)

Conventional programming

Object-oriented databases

Inference engines

Graphic languages

Genetic algorithms

Data warehouses

CORBA Business

re-engineering

Parallel computing

Virtual reality

Neural networks

Client-server

Distributed computing

Logic-based languages

Fuzzy logic

Complex systems

Visual programming

Structured techniques

Knowledge bases

(18)

Standardy wieloagentowe

OMG Agents Working Group

OMG's Object Management Architecture

(OMA).(www.omg.org)

FIPA (Federated Intelligent Physical Agents) –standaryzacja interakcji, infrastruktura

(www.fipa.org)

US DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency):

Control of Agent-based Systems, Advanced Logistics Project,

DARPA Agent Markup Language

KQML (Knowledge Query and Manipulation Language): język i protokół do wymiany informacji i wiedzy (www.cs.umbc.edu/kqml/)

AgentLink is Europe's ESPRIT- funded Network of Excellence for agent-based computing:przemysł, wyszukiwanie informacji, uczenie i trenowanie, infrastruktura i

zarządzanie (www.agentlink.org )

CLIMATE (Cluster for

Intelligent Mobile Agents for Telecommunication

Environments): sterowanie usługami w sieciach mobilnych, zarządzanie w telekomunikacji, handel elektroniczny i multimedia

(www.fokus.gmd.de/research/cc/ec co/climate/climate.htm)

(19)

Typy aplikacji MAS

Zarządzanie przedsiębiorstwami, zarządzanie dokumentami

Systemy biznesowe

Systemy sterujące

Agenci uŜytkownika

Przemieszczające się aplikacje w sieci

Zarządzanie informacją:wyszukiwanie,filtrowanie, mediacje, monitorowanie, interfejsy, asystenci

uŜytkownika

(20)

Przykłady narzędzi do tworzenia MAS

AgentBuilder®

AgenTalk

AgentTool

Agent Building Environment

Agent Development Environment

Agentx

Aglets

Concordia

DirectIA SDK

Gossip

Grasshopper

Infosleuth

iGEN

Intelligent Agent Factory

Intelligent Agent Library

JACK Intelligent Agents

JADE

Jumping Beans Engineering

Kafka

LiveAgent

Microsoft Agent

Swarm

Versatile Intelligent Agents (VIA)

Voyager

(21)

Techniki tworzenia MAS

(22)

Struktura prezentacji

Charakterystyka techniki MASE

Wprowadzenie do MAS

(23)

2005-05-25 Systemy wieloagentowe 23 Początkowy kontekst systemu

Hierarchia celów

Przypadki uŜycia (Use Cases)

Diagramy sekwencji Zadania

współbieŜne Role

Klasy agentów Konwersacje

Architektura agentów Diagramy

wdroŜenia

Określenia celów

Określenia przypadków uŜycia

Konstruowanie konwersacji Grupowanie klas

agentów Projektowanie

systemu

Tworzenie klas agentów Udoskonalanie ról

Projekt Analiza

(24)

(25)

Struktura prezentacji

Wprowadzenie do MAS

(26)

Infrastruktura fizyczna MAS – System JADE

oparty na specyfikacji FIPA

System Zarządzania

Agentami (AMS) Katalog Usług (DF)

Platforma Agenta (AP)

System transportu wiadomości (MTS) Agent

System transportu wiadomości (MTS) Platforma Agenta (AP)

IIOP, HTPP RMI

(27)

Rozproszona AP w systemie JADE

(28)

MAS – mobilny (3 komputery)

MySQLServer Container 1 Searcher 1

Container 2 Host 2

MySQLServer Container 3

Host 3

Container 4 Searcher 2 AMS DF

Host 1

doMove() doMove()

Manager

Main Container Agent

Platform

(29)

(30)

Środowisko graficzne JADE

(31)

(32)

Struktura prezentacji

Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładowego MAS

Wprowadzenie do MAS

(33)

Diagram celów Diagram ról aplikacji Client-Seller

MASE- aplikacja Client-Seller

Analiza

(34)

2005-05-25 Systemy wieloagentowe 34 a a)

b) a) Diagram use case

b) diagram

sekwencji jako jego scenariusz

(35)

Diagramy zadań roli Client

(36)

Diagramy zadań roli Seller

(37)

Diagram agentów z przydziałem ról systemu jako element projektu

Projekt

(38)

(39)

(40)

Struktura prezentacji

Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS

Wprowadzenie do MAS

Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładowego MAS

(41)

Querry_ref Inform Client1:

ClientAgent Seller1

:SellerAgent

Diagram protokołu interakcji (PD)

client_seller-net typu user-defined w JADE

(42)

Struktura prezentacji

Charakterystyka MASE

Zastosowanie inŜynierii odwrotnej do wykazania spójności modeli projektowego i implementacji

Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładu MAS

Wprowadzenie do MAS

(43)

Diagram klas jako efekt inŜynierii odwrotnej dla modelu MASE

(44)

Diagram klas jako efekt inŜynierii odwrotnej dla aplikacji JADE

(45)

Struktura prezentacji

Wprowadzenie do MAS

Zakończenie

Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładu MAS

Zastosowanie inŜynierii odwrotnej do wykazania spójności modelu projektowego i implementacji

(46)

Podsumowanie

Podano zarys MAS

Przedstawiono elementy inŜynierii oprogramowania zorientowanego agentowo -Agent-Oriented Software Engineering (AOSE)

Podano charakterystyki techniki MASE oraz JADE

Przedstawiono projekt przykładowego MAS

wykonanego w technice MASE i oprogramowanego w JADE

Zastosowano inŜynierię odwrotną do określenia równowaŜności modeli i moŜliwości łączenia

produktów obu technik: MASE i JADE

(47)

Przyszłość MAS wg J. Odell

Agents are host based and standalone. They search the Web/Internet using fetch processing. 1994–2005

Agents are host based and capable of negotiating with

computers and other agents, involving many business (and personal) functions. 1997–2005

Agents are mobile and highly personalized, but standalone.

1998–2010

Agents are mobile and capable of negotiating with computers and other agents. 1999–2010

Agents will also employ subagents. 2000–2020

Agents can activate and inhabit real-world robotics and pursue goals beyond software. 2001–2050

Agents are self-replicating and can design agents to specific needs. They are independent and selfmotivating. 2005–2050