Systemy wieloagentowe (MAS) zasady tworzenia systemów wieloagentowych za pomocą technologii MASE i JADEczęść.

Transkrypt

1 Systemy wieloagentowe (MAS) zasady tworzenia systemów wieloagentowych za pomocą technologii MASE i JADEczęść 1 Autor: Zofia Kruczkiewicz Systemy wieloagentowe 1

2 Struktura prezentacji Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki JADE Zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykazania spójności modeli projektowego i implementacji Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS przykład1 Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładowego MAS przykład 1 Zakończenie Systemy wieloagentowe 2

3 Struktura prezentacji Wprowadzenie do MAS Systemy wieloagentowe 3

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 Systemy wieloagentowe 4

5 Techniki tworzenia MAS Systemy wieloagentowe 5

6 Struktura prezentacji Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki MASE Systemy wieloagentowe 6

7 Hierarchia celów Początkowy kontekst systemu Określenia celów Przypadki użycia (Use Cases) Diagramy sekwencji Określenia przypadków użycia Analiza Zadania współbieżne Role Klasy agentów Udoskonalanie ról Tworzenie klas agentów Konwersacje Diagramy wdrożenia Architektura agentów Konstruowanie konwersacji Grupowanie klas agentów Projektowanie systemu Projekt Systemy wieloagentowe 7

8 Proces transformacji modelu ról (analizy) do modelu projektowego Systemy wieloagentowe 8

9 Systemy wieloagentowe 9

10 Struktura prezentacji Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki MASE Charakterystyka techniki JADE Systemy wieloagentowe 10

11 Infrastruktura fizyczna MAS System JADE oparty na specyfikacji FIPA Agent Platforma Agenta (AP) System Zarządzania Agentami (AMS) Katalog Usług (DF) RMI System transportu wiadomości (MTS) IIOP, HTPP System transportu wiadomości (MTS) Platforma Agenta (AP) Systemy wieloagentowe 11

12 Rozproszona AP w systemie JADE Systemy wieloagentowe 12

13 MAS mobilny (3 komputery) Agent Platform Host 1 Main Container AMS DF Manager Host 2 Host 3 Searcher 1 Container 1 Container 2 domove() domove() Container 3 Searcher 2 Container 4 MySQL Server MySQL Server Systemy wieloagentowe 13

14 Systemy wieloagentowe 14

15 Systemy wieloagentowe 15

16 Systemy wieloagentowe 16

17 Systemy wieloagentowe 17

18 Środowisko graficzne JADE Systemy wieloagentowe 18

19 Systemy wieloagentowe 19

20 Struktura prezentacji Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki MASE Charakterystyka techniki JADE Zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykazania spójności modeli projektowego i implementacji Systemy wieloagentowe 20

21 MASE (1) Klasa agenta - odwzorowanie (1) Komponenty agenta - odwzorowanie (2) ConversationI_ Systemy wieloagentowe 21 Konwersacje typu proste zdarzenia komunikacyjne typu nadawanie lub odbiór wiadomości - odwzorowanie (3)

22 JADE (1) Klasa agenta - odwzorowanie (1) ^send1_4 Przekształcenie komponentów do obiektów typu Behaviour - odwzorowanie(2) Odwzorowanie zbioru zdarzeń komunikacyjnych typu nadawanie lub odbiór do zbioru metod nadawania i odbioru odwzorowanie (3) Systemy wieloagentowe 22

23 MASE (2) Klasa agenta - odwzorowanie (1) Komponenty agenta odwzorowanie (2) ConversationI_1 Proste zdarzenia komunikacyjne typu nadawanie lub odbiór wiadomości - odwzorowanie (5) Systemy wieloagentowe 23 Rys.5. Model Agenta MASE Konwersacja opisana złożonym diagramem stanu odwzorowanie (4) Konwersacje typu proste zdarzenia komunikacyjne typu nadawanie lub odbiór wiadomości (3)

24 JADE (2) Klasa agenta - odwzorowanie (1) 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 Odwzorowanie zbioru zdarzeń komunikacyjnych typu nadawanie lub odbiór do zbioru metod nadawania i odbioru odwzorowanie (3) odbioru odwzorowanie (5) Systemy wieloagentowe 24 Rys. 6. Model agenta JADE

25 Struktura prezentacji Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki MASE Charakterystyka techniki JADE Zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykazania spójności modelu projektowego i implementacji Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS przykład Systemy wieloagentowe 25

26 MASE- aplikacja Client-Seller Sprzedaz1MASE przykład 1 sprzedaz1-v1.83.maml Analiza Systemy wieloagentowe 26

27 Diagram celów Systemy wieloagentowe 27

28 Diagram ról aplikacji Client-Seller Systemy wieloagentowe 28

29 Diagram przypadku użycia Systemy wieloagentowe 29

30 Diagram sekwencji - scenariusz przypadku użycia Systemy wieloagentowe 30

31 Diagramy zadań roli Client Systemy wieloagentowe 31

32 Diagramy zadań roli Seller Systemy wieloagentowe 32

33 MASE- aplikacja Client-Seller Sprzedaz1MASE przykład 1 sprzedaz1-v1.83.maml Projekt Systemy wieloagentowe 33

34 Diagram agentów z przydziałem ról systemu jako element projektu Diagram agentów z przydziałem ról systemu jako element projektu Systemy wieloagentowe 34

35 Komponenty agenta ClientAgent Systemy wieloagentowe 35

36 Komponenty agenta SellerAgent Systemy wieloagentowe 36

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 Systemy wieloagentowe 37

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 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 Systemy wieloagentowe 38 i określa warunki występowania błędów.

39 Testowanie protokołu komunikacji przed procesem implementacji za pomocą narzędzia Spin Systemy wieloagentowe 39

40 Struktura prezentacji Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki MASE Charakterystyka techniki JADE Zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykazania spójności modelu projektowego i implementacji Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS przykład1 Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładowego MAS przykład Systemy wieloagentowe 40

41 Diagram klas jako efekt inżynierii odwrotnej dla modelu MASE (Sprzedaz1MASE) Systemy wieloagentowe 41

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; case StartState_out : state = Idle; case Idle : msg = newmsg(querry_ref); state = Idle_out; case Idle_out : Conversation5_1(Seller); notdone = false; }}} break; break; break; break; Systemy wieloagentowe 42

43 Metoda run komponentu typu Przygotowanie_ofert public void run() { int state = 0; boolean notdone = true; /* state constant definitions */ final int StartState = 0; final int Oferta = 1; final int Oferta_out = 2; final int StartState_out = 3; while (notdone) { switch (state) { case StartState : state = StartState_out; break; 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"; notdone = false; break; } } } Systemy wieloagentowe 43

44 Metoda run komponentu typu Opoznione_wysylanie_ofert public void run() { int state = 0; boolean notdone = true; /* state constant definitions */ final int StartState = 0; final int Delay = 1; final int StartState_out = 2; final int Delay_out = 3; while (notdone) { switch (state) { case StartState : state = StartState_out; break; 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; } } } Systemy wieloagentowe 44

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 Init_out = 4; final int Printing = 2; final int Printing_out = 5; final int StartState_out = 3; while (notdone) { switch (state) { case StartState : state = StartState_out; break; 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; } } } Systemy wieloagentowe 45

46 Diagram klas jako efekt inżynierii odwrotnej dla aplikacji JADE (Sprzedaz1JADE) Systemy wieloagentowe 46

47 Client1: ClientAgent Seller1 :SellerAgent Q uerry_ref Inform Diagram protokołu interakcji (PD) client_seller-net typu user-defined w JADE Systemy wieloagentowe 47

48 import jade.core.agent; import jade.core.behaviours.*; import jade.core.aid; import jade.lang.acl.*; public class ClientAgent extends Agent { Agent Jade typu ClientAgent 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 } Systemy wieloagentowe 48

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() % "_"; } 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; } Systemy wieloagentowe 49

50 import jade.core.behaviours.*; import jade.lang.acl.*; 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; 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) System.out.println("\n" + myagent.getlocalname() + " wysyla wiadomosc:\n\n" + msg); myagent.send(msg); notdone = false; break; } } } //koniec metody action 50

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); } Systemy wieloagentowe 51

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; } public void action() { boolean notdone = true; long dt = 0; 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; Systemy wieloagentowe 52

53 while (notdone) { switch (state) { case StartState: state = StartState_out; break; 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 notdone = false; break; Systemy wieloagentowe 53

54 import jade.core.agent; import jade.lang.acl.*; Agent Jade typu SellerAgent 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 } Systemy wieloagentowe 54

55 import jade.core.agent; import jade.core.behaviours.*; import jade.lang.acl.*; 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; int state = 0; //arybut, który pamięta, w którym miejscu zakończyła się metoda action public Przygotowanie_oferty(Agent a, MessageTemplate t) { super(a); template = t; } public boolean done() { return finished; } Systemy wieloagentowe 55

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; Systemy wieloagentowe 56

57 while (notdone) { switch (state) { case StartState: state = StartState_out; break; 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; notdone = false; break; } } } /*koniec metody action*/ } Systemy wieloagentowe 57

58 import jade.core.agent; import jade.core.behaviours.simplebehaviour; import jade.lang.acl.*; public class Opoznione_wysylanie_ofert extends SimpleBehaviour { private ACLMessage replay; private long timeout, wakeuptime; private boolean finished = false; int state = 0; //arybut, który pamięta, w którym miejscu zakończyła się metoda action } 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); Systemy wieloagentowe 58

59 } public void action() { boolean notdone = true; long dt = 0; final int StartState = 0; final int Delay = 1; final int StartState_out = 2; final int Delay_out = 3; while (notdone) { switch (state) { case StartState: state = StartState_out; break; case StartState_out: state = Delay; break; case Delay: case Delay_out: } } } //koniec metody action dt = wakeuptime - System.currentTimeMillis(); state = Delay_out; break; if (dt <= 0) { finished = true; // /Conversation6_1(Client); handleelapsedtimeout(); } else { block(dt); state = Delay; } notdone = false; break; Systemy wieloagentowe 59

60 Przykład Sprzedaz1JADE działania Systemy wieloagentowe 60

61 Przykład Sprzedaz1JADE działania Systemy wieloagentowe 61

62 Struktura prezentacji Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki MASE Charakterystyka techniki JADE Zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykazania spójności modelu projektowego i implementacji Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS przyklad1 Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładu MAS przykład1 Zakończenie Systemy wieloagentowe 62

63 Podano zarys MAS Podsumowanie Przedstawiono elementy inżynierii 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 inżynierię odwrotną do określenia równoważności modeli i możliwości łączenia produktów obu technik: MASE i JADE Systemy wieloagentowe 63