Post on 18-Jan-2016
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Implementando os SMA
Viviane Torres da Silvaviviane.silva@ic.uff.br
http://www.ic.uff.br/~viviane.silva/isma
Motivação
Motivação: Como implementar as entidades de um SMA (agentes, organizações, objetos, ....)?
– Não existe uma linguagem de programação para SMA que possibilite implementar todas as características dos agentes
Objetivo: propor frameworks e plataformas que se baseiem em linguagens de implementação já conhecidas
– Linguagens OO
Solução: frameworks e plataformas baseados em Java– ASF, Jade, Jadex, Jack, ASF, Jason, ....
Arquitetura BDI
Arquitetura abstrata para implementação de SMA
Arquitetura BDI
Modelo proposto por Bratman em 1987
Modelo consiste de:– Beliefs: crenças
– Desire: desejos ou objetivos
– Intetions: intenções ou planos
Arquitetura BDI proposta por Rao e Georgeff em 1995– É uma arquitetura abstrata
Arquitetura BDI
FIPA (Foundation for Inteligent Physical Agents)
ISMA Viviane Torres da Silva
FIPA
FIPA: propõe padrões para organizar os agentes e os sistemas multi-agente
FIPA: Agent Management
Agent Platform (AP): plataforma onde o agente executa– Estrutura física onde o agente se encontra
Service
FIPA: Agent Management
Directory Facilitator (DF): provê um serviço de páginas amarelas para os agentes.
– cada agente registra o serviço que oferece.
Agent Management System (AMS): controla o acesso e o uso da plataforma
– só existe um por plataforma
– todo agente de uma AP precisa se registrar no AMS
– contém uma lista de endereços dos agentes registrados na plataforma
– oferece serviço de páginas brancas para conhecer os agentes registrados
Message Transport Service (MTS): serviço de comunicação entre agentes de diferentes plataformas
FIPA: Agent Message Transport
Define as três possíveis formas de comunicação– ACC : Agent Communication Channel (liga com a buferização da
mensagem, o endereçamento, a transferência, os erros, ...)
FIPA: Agent Message Transport
Envelope: detalhes do transportePayload: mensagem ACL comprimida
JADE
Jade é um framework para o desenvolvimento de SMA
Atualmente na versão 4.3
Inclui:– Um ambiente de execução onde os agentes JADE "vivem" e que deve
estar ativo em um host antes que um agente possa ser executado
– Uma biblioteca de classes que programadores podem usar para desenvolver agentes
– Um conjunto de ferramentas gráficas que permite a administração e o monitoramento das atividades dos agentes em execução
Conceitos Importantes
JADE deve ser utilizado para …– implementar sistemas distribuídos
– agentes móveis
Contêiner– Instância de um ambiente Jade
– É onde os agentes executam
– Ao iniciar o Jade, um MainContainer é criado
Plataforma– Conjunto de contêineres ativos
Contêineres e Plataformas
Modelo FIPA
JADE segue o modelo de desenvolvimento da FIPA Todo MainContainer tem um AMS e um DF
Agent Management System (AMS)– Agente que exerce o controle sobre o acesso e o uso da plataforma
– Existe um único AMS por plataforma
– Mantém a lista de identificadores dos agentes (AID) que estão na plataforma
– Todo agente deve se registrar no AMS
Directory Facilitator (DF)– Oferece o serviço de páginas amarelas na plataforma
Classe Agent
Representa a classe base para a definição de agentes
Para o desenvolvedor, um agente Jade é uma instância de uma classe Java que estende a classe Agent
Já oferece todas as interações básicas da plataforma (registro, configuração, etc...)
Oferece um conjunto de métodos para a implementação do comportamento do agente
Modelo Computacional do Agente
Um agente é multi-tarefa, onde os serviços são executados concorrentemente
Cada serviço de um agente deve ser implementado como um ou mais comportamentos
A classe Agent oferece um scheduler (não acessível ao programador) que gerencia automaticamente o agendamento dos comportamentos
O Ciclo de Vida de um Agente I/III
O Ciclo de Vida de um Agente II/III
Iniciado– O objeto agente é criado, mas ainda não se registrou no AMS, i.e. não
possui um identificador e não pode se comunicar com outros agentes
Ativo– O objeto agente está registrado no AMS, possui um identificador e pode
executar seus serviços
Suspenso– O objeto agente está parado, i.e. sua thread interna está suspensa e o
agente não está executando serviço algum
O Ciclo de Vida de um Agente III/III
Esperando– O agente está bloqueado, esperando por algum evento, i.e. sua thread
interna está dormindo e será acordada quando uma condição se tornar verdadeira
Removido– O agente terminou sua execução, i.e. sua thread interna acabou sua
execução e o agente não está mais registrado no AMS
Em Trânsito– Um agente móvel entra neste estado quando está migrando para um novo
local (contêiner). O sistema continua a armazenar as mensagens enviadas a este agente, que lhe serão passadas quando ele estiver no novo local
Criando um agente Jade
Jade gerencia a criação de um novo agente com os seguintes passos
O construtor do agente é executado– O agente recebe um identificador do AMS
– Ex: agente@localhost:1099/JADE• nomeAgente @ nomePlataforma : numeroPorta / JADE
– Entra no estado Ativo
É executado o método setup()– Método responsável por inicializar os comportamentos do agente
Destruindo um agente Jade
Mesmo que não esteja fazendo coisa alguma, o agente continua ativo
Para terminar um agente, deve-se executar o método doDelete() que chama o método takeDown() (pode ser reimplementado)
– Serve para remover todas as referências ao agente da plataforma
Classe Behaviour
Todas as tarefas dos agentes são executadas por meio de "comportamentos"
Um comportamento é um objeto da classe Behaviour
O agente adiciona um comportamento com o método addBehaviour(X)
Comportamentos podem ser adicionados a qualquer momento com o método removeBehavior(X)
Classe Behaviour
Método action()– Método que define as operações que são executadas quando o
comportamento está em execução
Método done()– Método que especifica se um comportamento foi completado e deve ser
removido do pool de comportamentos que um agente está executando
Hierarquia de comportamentos I/II
Comportamentos Simples– Modelam os comportamentos atômicos
– OneShotBehaviour: modela comportamentos que só devem executar uma vez e que não podem ser bloqueados (parar o comportamento até que algum evento ocorra)
– CyclicBehaviour: Modela comportamentos atômicos que devem ser executados eternamente
Comportamentos Compostos– Modelam comportamentos que são compostos de outros comportamentos.
– As operações que devem ser executadas não estão definidas neste comportamento em si, mas nos comportamentos filhos que o compõem
– SequentialBehaviour, ParallelBehaviour e FSMBehaviour
Hierarquia de comportamentos II/II
Comportamentos compostos– SequentialBehaviour: Executa seus sub-comportamentos
seqüencialmente e termina quando todos estes estiverem terminados
– ParallelBehaviour: Executa seus sub-comportamentos concorrentemente e termina quando uma condição particular sobre o conjunto de sub-comportamentos é alcançada
– FSMBehaviour: Executa seus sub-comportamentos como uma Máquina de Estados Finita (FSM). Quando uma tarefa acaba, sua saída é usada para se calcular a transição para a próxima tarefa. O comportamento termina quando uma tarefa final é executada
Comportamentos Especiais
WakerBehaviour– Comportamento que espera um determinado período de tempo (em ms)
para efetivamente executar a tarefa
TickerBehaviour– Comportamento que executa uma tarefa periodicamente em intervalos
de tempo constantes (em ms). Este comportamento nunca acaba
Comunicação entre os agentes I/III
A comunicação é assíncrona e utiliza FIPA ACL
Os objetos enviados são instâncias de ACLMessage
Para enviar uma mensagem se chama o método send()
ASF Framework
Agent Society Framework
ASF: Agent Society Framework
Objetivo: dar suporte a implementação de agentes, organizações, papéis e ambiente
Como implementar ...– as entidades,
– suas propriedades,
– seus relacionamentos,
– a interação entre as entidades e
– a execução interna das entidades
Framework OO
É orientado a um domínio de aplicações– Captura os conceitos gerais de um domínio
Define um conjunto de classes relacionadas capazes de gerar diferentes aplicações em um mesmo domínio
Classes são reutilizadas ou estendidas para implementar uma determinada aplicação
– Define partes que são fixas, i.e., não podem ser estendidas
– Define partes que são flexíveis, i.e, podem ser estendidas
Entidades
Objetos– Atributos e métodos
Agentes– Objetivos, crenças, planos e ações
Organizações– Objetivos, crenças, planos, ações e axiomas
Papel de agente– Objetivo, crença, deveres, direitos e protocolos
Papel de objetos– Atributos e métodos
Ambiente– Atributos e métodos
Aspectos Estruturais do ASF
Fornece um conjunto de módulos que devem ser estendidos para implementar a aplicação
Cada módulo representa uma entidade do SMA
Instanciação da aplicação:– para implementar uma classe de agente da aplicação estende-se o
módulo Agent– para implementar uma classe de organização da aplicação estende-se o
módulo Organization– ...
Agente
Classe Agente– Thread (entidade autônoma)
Classe Mensagem– Enviadas e recebidas
Classe Objetivo– Nome, tipo, valor
– Está associado a planos que podem ser alcançar o objetivo
Classe Crença– Nome, tipo, valor
Agente
Classe Plano– Define uma ordem de execução de um conjunto de ações
– Está relacionado a goals que pode atingir
Classe Ação– Define a execução interna do agentes (entidade adaptativa)
– Possui pré e pós-condições
Tem que existir ao menos uma instância de agente
Módulo Agent
Organização
Organização– Thread (entidade autônoma)
Classe Main-organization– Não desempenha papéis– Pode definir sub-organizações
Classe (Sub-)Organization– Desempenha papéis em organizações– Pode definir sub-organizações
Goals, beliefs, plans, actions and messages Axiom:
– Nome, tipo, valor
Tem que existir ao menos uma instância da organização principal
Módulo Organization
Role de Agente
Classes Goals, Beliefs
Classe Duty– Define ações que são obrigações
Classe Right– Define ações que são direitos
Classe Protocol– Define ordem de envio e recebimento de mensagens
Tem que existir ao menos uma instância desempenhada por um agente
Módulo Agent Role
Módulo Object Role
Atributos Métodos
Módulo Environment
Tem que existir ao menos uma instância de ambiente donde estará a organización principal e os agentes
Relação entre as entidades
ISMA Viviane Torres da Silva
Estrutura do ASF
Exemplo
Jason
Com base nas transparências de Rafael Bordini
ISMA Viviane Torres da Silva
Jason
Jason implements the operational semantics of a variant of AgentSpeak
Has various extensions aimed at a more practical programming language (e.g. definition of the MAS, communication, ...)
Highly customized to simplify extension and experimentation
Developed by Jomi F. Huner and Rafael H. Bordini
ISMA Viviane Torres da Silva
Main Language Constructs and Runtime Structures
Beliefs: represent the information available to an agent (e.g.
about the environment or other agents) Goals: represent states of affairs the agent wants to bring about Plans: are recipes for action, representing the agent's know-
how
Events: happen as consequence to changes in the agent's beliefs or goals
Intentions: plans instantiated to achieve some goal
ISMA Viviane Torres da Silva
Main Architectural Components
Belief base: where beliefs are stored
Set of events: to keep track of events the agent will have to handle
Plan library: stores all the plans currently known by the agent
Set of Intentions: each intention keeps track of the goals the agent is committed to and the courses of action it chose in order to achieve the goals for one of various foci of attention the agent might have
ISMA Viviane Torres da Silva
Jason Interpreter: Bacis Reasoning cycle
Perceive the environment and update belief base Process new messages Select event Select relevant plans (plans trigerred by the event) Select applicable plans (plans which condictions are true) Create/update intention Select intention to execute
ISMA Viviane Torres da Silva
Jason Reasoning Cycle
ISMA Viviane Torres da Silva
Beliefs
Beliefs are represented by annotated literals of rst order logic functor(term1, ..., termn)[annot1, ..., annotm]
Examples: red(box1) friend(bob,alice) lier(alice) ~lier(bob)[source(self)]
Adding beliefs: +lier(alice) .send(tom,tell,lier(alice)) Removing beliefs: -lier(john)
.send(tom,untell,lier(alice))
ISMA Viviane Torres da Silva
Goals
Types of goals:– Achievement goal: goal to do !write(book)
– Test goal: goal to know ?lier(john)
Adding goals: – !write(book) .send(tom,achieve,write(book));
– ?lier(john).send(tom,askOne,lier(john),Answer);
Removing goals: – .send(tom,unachieve,write(book))
ISMA Viviane Torres da Silva
Trigerring Events
Events happen as consequence to changes in the agent's beliefs or goals
An agent reacts to events by executing plans Types of plan triggering events
+b (belief addition)
-b (belief deletion)
+!g (achievement-goal addition)
-!g (achievement-goal deletion)
+?g (test-goal addition)
-?g (test-goal deletion)
ISMA Viviane Torres da Silva
Plans
An AgentSpeak plan has the following general structure:
triggering event : context <- body.
where: the triggering event denotes the events that the plan is meant to
handle the context represent the circumstances in which the plan can
be used the body is the course of action to be used to handle the event
if the context is believed true at the time a plan is being chosen to handle the event
ISMA Viviane Torres da Silva
Plans - Example
+green patch(Rock)[source(percept)]
: not battery charge(low)
<- ?location(Rock,Coordinates);
!at(Coordinates);
!examine(Rock).
+!at(Coords)
: not at(Coords) & safe path(Coords)
<- move towards(Coords);
!at(Coords).
+!at(Coords)
: not at(Coords) & not safe path(Coords)
<- ...
+!at(Coords) : at(Coords).
ISMA Viviane Torres da Silva
jEdit Plugin
ISMA Viviane Torres da Silva