Systemy wieloagentowe (MAS) – zasady tworzenia systemów wieloagentowych za pomocą

(1)

2010-11-24 Systemy wieloagentowe 1

Systemy wieloagentowe (MAS) – zasady tworzenia systemów wieloagentowych za pomocą

technologii MASE i JADE- część 1

http://www.MultiAgent.com

Autor:

Zofia Kruczkiewicz

(2)

Struktura prezentacji

Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS – przykład1

Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładowego MAS – przykład 1

Zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykazania spójności modeli projektowego i implementacji

Charakterystyka techniki JADE

Zakończenie

Wprowadzenie do MAS

(3)

Struktura prezentacji

Wprowadzenie do MAS

(4)

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

(5)

Techniki tworzenia MAS

(6)

Struktura prezentacji

Charakterystyka techniki MASE

Wprowadzenie do MAS

(7)

2010-11-24 Systemy wieloagentowe 7 Początkowy kontekst

systemu Hierarchia celów

Przypadki użycia (Use Cases)

Diagramy sekwencji Zadania

współbieżne Role

Klasy agentów

Konwersacje

Architektura agentów Diagramy

wdrożenia

Określenia celów

Określenia przypadków użycia

Konstruowanie konwersacji Grupowanie klas

agentów Projektowanie

systemu

Tworzenie klas agentów Udoskonalanie ról

Projekt Analiza

(8)

Proces transformacji modelu ról (analizy) do modelu projektowego

(9)

(10)

Struktura prezentacji

Charakterystyka techniki MASE

Charakterystyka techniki JADE

Wprowadzenie do MAS

(11)

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

(12)

Rozproszona AP w systemie

JADE

(13)

MAS – mobilny (3 komputery)

MySQL Server Container 1 Searcher 1

Container 2 Host 2

MySQL Server Container 3

Host 3

Container 4 Searcher 2 AMS DF

Host 1

doMove()

Manager

Main Container Agent

Platform

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

Środowisko graficzne JADE

(19)

(20)

Struktura prezentacji

Charakterystyka techniki MASE

Charakterystyka techniki JADE

Wprowadzenie do MAS

Zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykazania

spójności modeli projektowego i implementacji

(21)

2010-11-24 Systemy wieloagentowe 21 Komponenty agenta - odwzorowanie (2)

ConversationI_1

Konwersacje typu proste zdarzenia komunikacyjne typu nadawanie lub odbiór wiadomości - odwzorowanie (3)

MASE (1)

Klasa agenta - odwzorowanie (1)

(22)

2010-11-24 Systemy wieloagentowe 22 Przekształcenie

komponentów do obiektów typu Behaviour -

odwzorowanie(2)

^send1_4

Odwzorowanie zbioru zdarzeń komunikacyjnych typu nadawanie lub odbiór do zbioru metod nadawania i odbioru – odwzorowanie (3)

JADE (1)

(23)

2010-11-24 Systemy wieloagentowe 23 Proste zdarzenia komunikacyjne

typu nadawanie lub odbiór wiadomości - odwzorowanie (5)

Rys.5. Model Agenta MASE

Konwersacje typu proste zdarzenia komunikacyjne typu nadawanie lub odbiór wiadomości (3)

Konwersacja opisana złożonym diagramem stanu – odwzorowanie (4)

Komponenty agenta – odwzorowanie (2)

ConversationI_1

MASE (2)

Klasa agenta -

odwzorowanie (1)

(24)

Rys. 6. Model agenta JADE

Odwzorowanie zbioru zdarzeń

komunikacyjnych typu nadawanie lub odbiór do zbioru metod nadawania i odbioru – odwzorowanie (3)

Przekształcenie komponentów do obiektów typu Behaviour –

odwzorowanie (2)

Odwzorowanie złożonej konwersacji do klasy typu Behaviours –odwzorowania (4) oraz odwzorowania zbioru zdarzeń

komunikacyjnych typu nadawanie lub odbiór do zbioru metod nadawania i odbioru – odwzorowanie (5)

JADE (2)

(25)

Struktura prezentacji

Charakterystyka techniki MASE

Charakterystyka techniki JADE

Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS – przykład1

Wprowadzenie do MAS

Zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykazania

spójności modelu projektowego i implementacji

(26)

MASE- aplikacja Client-Seller Sprzedaz1MASE

przykład 1 – sprzedaz1-v1.83.maml

• Analiza

(27)

Diagram celów

(28)

Diagram ról aplikacji Client-Seller

(29)

Diagram przypadku użycia

(30)

Diagram sekwencji - scenariusz przypadku użycia

(31)

Diagramy zadań roli Client

(32)

Diagramy zadań roli Seller

(33)

MASE- aplikacja Client-Seller Sprzedaz1MASE

przykład 1 – sprzedaz1-v1.83.maml

• Projekt

(34)

Diagram agentów z przydziałem ról systemu jako element projektu

(35)

Komponenty agenta ClientAgent

(36)

Komponenty agenta SellerAgent

(37)

Połówka konwersacji nadawczej – agent Client wysyła zapytanie o

ofertę

Połówka konwersacji odbiorczej – agent Seller odbiera zapytanie

o ofertę

Połówka konwersacji nadawczej – agent Seller

wysyła ofertę

Połówka konwersacji odbiorczej – agent Client

odbiera ofertę

(38)

Informacja o weryfikacji protokołów komunikacjina etapie projektowania

Języki formalne i narzędzia do automatycznej weryfikacji systemów komunikacji

1. Procesy Sekwencyjnej Komunikacji (CSP – Communicating Sequential Processes – 1978 r.

C.A.R.Hoare)

2. Usuwanie Błędów Rozbieżności (FDR2-Failure-Divergence Refinement 2 – 1997 r.)

3. Rachunek Systemów Komunikacyjnych (CCS-Calculus of Communicating Systems – 1972 r.) 4. Równoległe Narzędzie Pracy (CWB-Concurency WorkBench – 1998 r.)

5. Meta Język Procesów (Promela – Process Meta Language – 1997 r.: konwersacje są modelowane jako procesy, ścieżki konwersacji jako kanały, testowane są zmienne i parametry konwersacji)

6. Spin

Spin jest narzędziem automatycznej weryfikacji opracowanym przez Bell Labs, opartym na języku modelowania Promela. Jest on przeznaczony do weryfikacji oprogramowania systemów

rozproszonych i protokołów komunikacyjnych (1997).

Spin wykrywa:

• blokadę (deadlock)

• wstrzymanie (livelock)

• warunki naruszania przebiegu komunikacji

• inne błędy komunikacji Spin wspiera komunikację:

• synchroniczną

• asynchroniczną – zastosowanie kanałów do przesyłania komunikatów i buforów kanałów (rozmiar bufora równy 0 oznacza komunikację synchroniczną)

Spin umożliwia różne typy symulacji:

• losową

• sterowaną

i określa warunki występowania błędów.

(39)

Testowanie protokołu komunikacji przed procesem

implementacji za pomocą narzędzia Spin

(40)

Struktura prezentacji

Charakterystyka techniki MASE

Charakterystyka techniki JADE

Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS – przykład1

Wprowadzenie do MAS

Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładowego MAS – przykład1

Zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykazania

spójności modelu projektowego i implementacji

(41)

Diagram klas jako efekt inżynierii odwrotnej dla modelu MASE (Sprzedaz1MASE)

(42)

Metoda run komponentu typu Wysylanie_zapytania_o_oferte

public void run() {

int state = 0;

boolean notDone = true;

/* state constant definitions */

final int StartState = 0;

final int Idle = 1;

final int StartState_out = 2;

final int Idle_out = 3;

while (notDone) { switch (state) {

case StartState : state = StartState_out; break;

case StartState_out : state = Idle; break;

case Idle : msg = newMsg(Querry_ref);

state = Idle_out; break;

case Idle_out : Conversation5_1(Seller);

notDone = false; break;

}}}

(43)

Metoda run komponentu typu Przygotowanie_ofert

public void run() { int state = 0;

final int Oferta = 1;

final int Oferta_out = 2;

case StartState_out : m = checkExternal();

if(m != null)

if(m.performative.equals("msg")) { Conversation5_1(Client);

state = Oferta; } break;

case Oferta : oferta = set(msg);

state = Oferta_out; break;

case Oferta_out : m = new Message();

m.performative = "oferta";

} } }

(44)

Metoda run komponentu typu Opoznione_wysylanie_ofert

public void run() { int state = 0;

final int Delay = 1;

final int Delay_out = 3;

case StartState_out : m = checkInternal();

if(m != null)

if(m.performative.equals("oferta"))

state = Delay; break;

case Delay : timeout(t);

state = Delay_out; break;

case Delay_out : if(timeout<=0) {

Conversation6_1(Client);

notDone = false; } break;

} } }

(45)

Metoda run komponentu typu Odbior_drukowanie_ofert

public void run()

{ int state = 0; boolean notDone = true; final int StartState = 0;

final int Init = 1; final int Printing = 2; final int StartState_out = 3;

final int Init_out = 4; final int Printing_out = 5;

case StartState_out: state = Init; break;

case Init : timeout(t); state = Init_out; break;

case Init_out : m = checkExternal();

if (m != null){

if (m.performative.equals("replay")){

Conversation6_1(Seller);

state = Printing; } } else

if (timeout<0) {

string = "Timeout";

state = Printing; } break;

case Printing : print(string);

state = Printing_out; break;

case Printing_out : notDone = false; break;

} } }

(46)

Diagram klas jako efekt inżynierii odwrotnej dla

aplikacji JADE (Sprzedaz1JADE)

(47)

Q u erry_ ref

Info rm C lient1 :

C lientA g ent

S eller1

:S ellerA g ent

Diagram protokołu interakcji (PD)

client_seller-net typu user-defined w JADE

(48)

Agent Jade typu ClientAgent

import jade.core.Agent;

import jade.core.behaviours.*;

import jade.core.AID;

import jade.lang.acl.*;

public class ClientAgent extends Agent {

private Odbior_drukowanie_oferty odbior;

private Wysylanie_zapytania_o_oferte pytanie;

private MessageTemplate template;

protected void setup() {

ACLMessage msg = newMsg(ACLMessage.QUERY_REF, "",

new AID("Sprzedajacy", AID.ISLOCALNAME));

template = MessageTemplate.and(

MessageTemplate.MatchPerformative(ACLMessage.INFORM), MessageTemplate.MatchConversationId(msg.getConversationId()));

SequentialBehaviour seq = new SequentialBehaviour();

addBehaviour(seq); // główne zachowanie sekwencyjne pytanie = new Wysylanie_zapytania_o_oferte(msg);

odbior = new Odbior_drukowanie_oferty(this, 1000, template);

seq.addSubBehaviour(pytanie); // 1- e zachowanie sekwencyjne do wysyłania zapytania o ofertę

seq.addSubBehaviour(odbior); // 2-ie zachowanie sekwencyjne do odbioru i drukowania oferty

}

(49)

// ========== Utility methods Jade Primer=========================

// --- generating Conversation IDs --- protected static int cidCnt = 0;

String cidBase = null;

String genCID() { if (cidBase == null) {

cidBase = getLocalName() + hashCode() + System.currentTimeMillis() % 10000 + "_";

}

return cidBase + (cidCnt++);

}

// --- Methods to initialize ACLMessages --- ACLMessage newMsg(int perf, String content, AID dest) {

ACLMessage msg = newMsg(perf);

if (dest != null) {

msg.addReceiver(dest);

}

msg.setContent(content);

return msg; }

ACLMessage newMsg(int perf) {

ACLMessage msg = new ACLMessage(perf);

msg.setConversationId(genCID());

return msg; } }

(50)

50

class Wysylanie_zapytania_o_oferte extends OneShotBehaviour { ACLMessage msg;

int state = 0; //arybut, który „pamięta”, w którym miejscu zakończyła się metoda action

public Wysylanie_zapytania_o_oferte(ACLMessage m) { msg = m; }

public void action() {

boolean notDone = true; final int StartState = 0;

final int Idle = 1; final int StartState_out = 2; final int Idle_out = 3;

case StartState: state = StartState_out; break;

case StartState_out: state = Idle; break;

case Idle: //msg = newMsg(Querry_ref);

state = Idle_out; break;

case Idle_out: // /Conversation5_1(Seller) System.out.println("\n" + myAgent.getLocalName() +

" wysyla wiadomosc:\n\n" + msg);

myAgent.send(msg);

} } } //koniec metody action }

(51)

import jade.core.Agent;

import jade.core.behaviours.SimpleBehaviour;

import jade.lang.acl.*;

public class Odbior_drukowanie_oferty extends SimpleBehaviour { private MessageTemplate template;

private long timeOut, wakeupTime;

private boolean finished = false;

private ACLMessage msg=null;

int state = 0;

//arybut, który „pamięta”, w którym miejscu zakończyła się metoda action

public Odbior_drukowanie_oferty(Agent a, int millis, MessageTemplate mt) { super(a);

timeOut = millis;

template = mt;

}

public void onStart() {

wakeupTime = (timeOut < 0 ? Long.MAX_VALUE : System.currentTimeMillis() + timeOut);

}

(52)

public void handle(ACLMessage msg) { if (msg == null) {

System.out.print("\n" + myAgent.getLocalName() + ": Czas zostal przekroczony: ");

System.out.println(timeOut); } else

System.out.println("\n" + myAgent.getLocalName() + " odebral wiadomosc:\n\n" + msg);

}

public boolean done() { return finished;

}

long dt = 0;

final int Init = 1;

final int Printing = 2;

final int Init_out = 4;

final int Printing_out = 5;

(53)

while (notDone) {

switch (state) {

case StartState_out: state = Init; break;

case Init: state = Init_out; break;

case Init_out:

// receive/Conversation6_1(Seller);

msg = myAgent.receive(template);

if (msg != null) state = Printing;

else {

dt = wakeupTime - System.currentTimeMillis();

if (dt > 0) { block(dt);

notDone = false; }

else state = Printing; } break;

case Printing: handle(msg);

state = Printing_out; break;

case Printing_out: finished = true;

} }

} //koniec metody action }

(54)

Agent Jade typu SellerAgent

import jade.core.Agent;

import jade.lang.acl.*;

public class SellerAgent extends Agent {

private Przygotowanie_oferty oferta;

private MessageTemplate template =

MessageTemplate.MatchPerformative(ACLMessage.QUERY_REF);

protected void setup() {

oferta = new Przygotowanie_oferty(this, template);

addBehaviour(oferta); //1-e zachowanie do odbioru zapytania o ofertę }

}

(55)

import java.util.Random;

public class Przygotowanie_oferty extends SimpleBehaviour { private Opoznione_wysylanie_ofert oferta_o;

private ACLMessage reply;

private MessageTemplate template;

private Random rnd = new Random();

private boolean finished = false;

public Przygotowanie_oferty(Agent a, MessageTemplate t) { super(a);

template = t;

}

public boolean done() { return finished; }

(56)

public void action() {

ACLMessage msg = null;

int delay = 0;

boolean notDone = true;

final int StartState = 0;

final int Oferta = 1;

final int Oferta_out = 2;

final int StartState_out = 3;

(57)

case StartState_out: //receive/Conversation5_1(Client);

msg = myAgent.receive(template);

state = Oferta; break;

case Oferta: // we create the reply if (msg != null)

{ reply = msg.createReply();

reply.setPerformative(ACLMessage.INFORM);

reply.setContent("cena oferty: " + rnd.nextInt(100));

delay = rnd.nextInt(2000);

System.out.println("\n" + myAgent.getLocalName() + " odebral wiadomosc:\n\n"

+msg + "\n\n i odpowie po uplywie czasu " + delay);

state = Oferta_out; // but only send it after a random delay } else {

block();

state= StartState_out; //zapamiętanie, że metodę action należy rozpocząć od case StartState_out

notDone = false; } break;

case Oferta_out: // ^oferta() but only send it after a random delay

oferta_o = new Opoznione_wysylanie_ofert(myAgent, delay, reply);

myAgent.addBehaviour(oferta_o); //2-ie zachowanie wysyłania oferty finished = true;

} } } /*koniec metody action*/ }

(58)

import jade.core.behaviours.SimpleBehaviour;

public class Opoznione_wysylanie_ofert extends SimpleBehaviour { private ACLMessage replay;

private long timeout, wakeupTime;

private boolean finished = false;

public Opoznione_wysylanie_ofert(Agent ag, int delay, ACLMessage r) { super(ag);

timeout = delay;

replay = r;

}

public void onStart() { wakeupTime = System.currentTimeMillis() + timeout; } public boolean done() { return finished; }

public void handleElapsedTimeout() {

System.out.println("\nOpoznienie " + timeout + " minelo");

System.out.println("\n"+myAgent.getLocalName()+" wysyla wiadomosc:\n\n"+replay);

myAgent.send(replay);

}

(59)

boolean notDone = true; long dt = 0;

final int StartState = 0; final int Delay = 1;

final int StartState_out = 2; final int Delay_out = 3;

case StartState_out: state = Delay; break;

case Delay:

dt = wakeupTime - System.currentTimeMillis();

state = Delay_out; break;

case Delay_out:

if (dt <= 0) {

finished = true;

// /Conversation6_1(Client);

handleElapsedTimeout(); } else

{ block(dt);

state = Delay; }

} }

} //koniec metody action }

(60)

Przykład Sprzedaz1JADE działania 1

(61)

Przykład Sprzedaz1JADE działania 2

(62)

Struktura prezentacji

Charakterystyka techniki MASE

Charakterystyka techniki JADE

Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS – przyklad1

Wprowadzenie do MAS

Zakończenie

Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładu MAS – przykład1

Zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykazania

spójności modelu projektowego i implementacji

(63)