Autor: Zofia Kruczkiewicz Systemy wieloagentowe 1

Transkrypt

1 Systemy wieloagentowe (MAS) nowa generacja systemów informatycznych Autor: Zofia Kruczkiewicz Systemy wieloagentowe 1

2 Struktura prezentacji Systemy informatyczne Wprowadzenie do MAS Charakterystyka MASE Charakterystyka techniki JADE 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 Zakończenie Systemy wieloagentowe 2

3 Struktura prezentacji Systemy informatyczne Systemy wieloagentowe 3

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 Systemy wieloagentowe 4

5 Struktura prezentacji Systemy informatyczne Wprowadzenie do MAS Systemy wieloagentowe 5

6 System wieloagentowy - MAS Systemy wieloagentowe 6

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, Systemy wieloagentowe 7

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 zadaniac h 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 Systemy wieloagentowe 8

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 Systemy wieloagentowe 9

10 Typy agentów Software agents Autonomous agents Interactive agents Adaptive agents Mobile agents Coordinative agents Intelligent agents Wrapper agents Inne agenty: typu broker, manager Systemy wieloagentowe 10

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 Systemy wieloagentowe 11

12 RóŜnice definicji środowiska systemu agentowego i MAS Zamknięte, statyczne, deterministyczne, dyskretne, dostępne (wg Russell S., Norvig P.) Systemy wieloagentowe 12

13 Dostępne, otwarte, niedeterministyczne, dynamiczne, ciągłe (wg J.Ferber) Systemy wieloagentowe 13

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 Systemy wieloagentowe 14

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 Systemy wieloagentowe 15

16 Dziedziny zastosowań MAS Sieci i zarządzanie systemami Wspieranie decyzji i logistyki Badanie zaleŝności rynkowych Asystent uŝytkownika Organizacje Systemy wieloagentowe 16

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 Systemy wieloagentowe 17

18 Standardy wieloagentowe OMG Agents Working Group OMG's Object Management Architecture (OMA).( FIPA (Federated Intelligent Physical Agents) standaryzacja interakcji, infrastruktura ( 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 ( AgentLink is Europe's ESPRITfunded Network of Excellence for agent-based computing:przemysł, wyszukiwanie informacji, uczenie i trenowanie, infrastruktura i zarządzanie ( ) CLIMATE (Cluster for Intelligent Mobile Agents for Telecommunication Environments): sterowanie usługami w sieciach mobilnych, zarządzanie w telekomunikacji, handel elektroniczny i multimedia ( co/climate/climate.htm) Systemy wieloagentowe 18

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 Systemy wieloagentowe 19

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 Systemy wieloagentowe 20

21 Techniki tworzenia MAS Systemy wieloagentowe 21

22 Struktura prezentacji Systemy informatyczne Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki MASE Systemy wieloagentowe 22

23 Początkowy kontekst systemu Hierarchia celów Określenia celów Przypadki uŝycia (Use Cases) Diagramy sekwencji Określenia przypadków uŝycia Analiza Zadania współbieŝne Role Udoskonalanie ról Konwersacje Diagramy wdroŝenia Klasy agentów Architektura agentów Tworzenie klas agentów Konstruowanie konwersacji Grupowanie klas agentów Projektowanie systemu Projekt Systemy wieloagentowe 23

24 Systemy wieloagentowe 24

25 Struktura prezentacji Systemy informatyczne Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki MASE Charakterystyka techniki JADE Systemy wieloagentowe 25

26 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 26

27 Rozproszona AP w systemie JADE Systemy wieloagentowe 27

28 MAS mobilny (3 komputery) Agent Platform Host 1 Main Container AMS DF Manager Host 2 Host 3 Searcher 1 Container 1 domove() domove() Container 3 Container 2 Searcher 2 Container 4 MySQL Server MySQL Server Systemy wieloagentowe 28

29 Systemy wieloagentowe 29

30 Środowisko graficzne JADE Systemy wieloagentowe 30

31 Systemy wieloagentowe 31

32 Struktura prezentacji Systemy informatyczne Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki MASE Charakterystyka techniki JADE Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładowego MAS Systemy wieloagentowe 32

33 MASE- aplikacja Client-Seller Analiza Diagram celów Diagram ról aplikacji Client-Seller Systemy wieloagentowe 33

34 a) b ) a) Diagram use case b) diagram sekwencji jako jego scenariusz Systemy wieloagentowe 34

35 Diagramy zadań roli Client Systemy wieloagentowe 35

36 Diagramy zadań roli Seller Systemy wieloagentowe 36

37 Projekt Diagram agentów z przydziałem ról systemu jako element projektu Systemy wieloagentowe 37

38 Systemy wieloagentowe 38

39 Systemy wieloagentowe 39

40 Struktura prezentacji Systemy informatyczne Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki MASE Charakterystyka techniki JADE Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładowego MAS Systemy wieloagentowe 40

41 C lient1: C lientagent Seller1 :SellerAgent Q uerry_ref Inform Diagram protokołu interakcji (PD) client_seller-net typu user-defined w JADE Systemy wieloagentowe 41

42 Struktura prezentacji Systemy informatyczne Wprowadzenie do MAS Charakterystyka MASE Charakterystyka techniki JADE Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładu MAS Zastosowanie inŝynierii odwrotnej do wykazania spójności modeli projektowego i implementacji Systemy wieloagentowe 42

43 Diagram klas jako efekt inŝynierii odwrotnej dla modelu MASE Systemy wieloagentowe 43

44 Diagram klas jako efekt inŝynierii odwrotnej dla aplikacji JADE Systemy wieloagentowe 44

45 Struktura prezentacji Systemy informatyczne Wprowadzenie do MAS Charakterystyka techniki MASE Charakterystyka techniki JADE Zastosowanie techniki MASE do wykonania modeli analizy i projektowania przykładu MAS Zastosowanie techniki JADE do implementacji przykładu MAS Zastosowanie inŝynierii odwrotnej do wykazania spójności modelu projektowego i implementacji Zakończenie Systemy wieloagentowe 45

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 Systemy wieloagentowe 46

47 Przyszłość MAS wg J. Odell Agents are host based and standalone. They search the Web/Internet using fetch processing Agents are host based and capable of negotiating with computers and other agents, involving many business (and personal) functions Agents are mobile and highly personalized, but standalone Agents are mobile and capable of negotiating with computers and other agents Agents will also employ subagents Agents can activate and inhabit real-world robotics and pursue goals beyond software Agents are self-replicating and can design agents to specific needs. They are independent and selfmotivating Systemy wieloagentowe 47