Agentes Inteligentes e Agentes Inteligentes e Sistemas Multi-agenteSistemas Multi-agente
Plataformas para a Construção de AgentesPlataformas para a Construção de Agentes
IST- 2003/2004IST- 2003/2004Ana PaivaAna Paiva
A. Paiva
Questões
O que são ferramentas para construção de agentes? Que tipos de agentes e que tipos de ferramentas existem? Que tipo de sistemas (aplicações) posso construir usando as
referidas ferramentas?
A. Paiva
Aplicações de Agentes (1/3)
1. Automação de processos2. Aplicações Internet Comércio electrónico
o agentes podem percorrer a rede e negociar em nome de quem os enviou
• agentes servem de vendedores de bens em serviços de comércio electrónico
Procura de informação distribuída ao invés de concentrar a procura num só site, distribui agentes
pela rede para efectuarem a procura Assistente Pessoal
o assistentes podem efectuar tarefas na rede em nome de seus criadores
Negociação Segurao agentes podem mover-se para sites seguros com a finalidade
de negociar
A. Paiva
Aplicações de Agentes (2/3)
Telecomunicações e Redes Serviços de Telecomunicações via Rede
o agentes podem reconfigurar uma rede de telecomunicações de forma dinâmica, mantendo-a coesa
Simulações de serviçoso agentes podem servir para a simulação de redes de serviços
Aplicações de Workflow e Groupwareo agentes móveis podem cooperar em nome de co-participantes
de um grupo de trabalho
A. Paiva
Aplicações de Agentes (3/3)
Jogos• Os agentes controlam os personagens em jogos de
computador, sendo autónomos (e não scriptados)Cinema
• agentes podem controlar personagens de jogos (ex. Senhor dos Aneis)
Aplicações de simulação de sociedades• agentes permitem simular multidões, sociedades de animais
(vida artificial), organizações, etc.Ensino Assistido por computador
• os agentes podem servir para criar personagens para apoiar os alunos em sistemas de ensino assistido, em particular à distância.
A. Paiva
Plataformas de Agentes
1. Plataformas de agentes generalistas:o Plataformas que suportam e ajudam a criação de agentes
inteligentes, fornecendo uma estrutura que facilita a sua implementação.
o Plataformas genéricas para serem usadas em diversos tipos de aplicações.
2. Plataformas de agentes específicas:1. Agentes móveis: Ferramentas que suportam e ajudam a
criação de agentes móveis, fornecendo uma estrutura que facilita a sua implementação (Ex. Aglets).
2. Agentes de interface: Plataformas que suportam a criação de agentes de interface (ex. Microsoft Agent).
3. Agentes para jogos: Plataformas que permitem a criação de agentes em ambientes de jogos (ou mesmo para jogos especificos: ex. Bots do Unreal).
A. Paiva
Plataformas de Agentes Generalistas
Zeus (BT)
JADE
FIPA-OS
Mas o que caracteriza estas plataformas????
Standards da FIPA
A. Paiva
FIPA é o acrónimo de Foundation for Intelligent Physical Agents
Criada em 1996 e localizada em Genebra, na Suíça, é uma associação sem fins lucrativos
Tem como objectivo a promoção de standards de software (especificações) e de tecnologias que facilitem comunidades de agentes heterogéneos e sistemas baseados em agentes a interactuar entre si
Para atingir estes objectivos, a FIPA cria, divulga e gere especificações por forma maximizar a interoperabilidade entre estes sistemas heterogéneos de agentes
João Leonardo Carmo - IAA - LEIC - IST - 2002/03
FIPA???
A. Paiva
Na produção dos ditos standards, a FIPA recorre também à comunidade dos seus membros (empresas associadas), realizando periodicamente sessões de reuniões com os mesmos (4 vezes por ano)
Juntos, tentam desenvolver formas para que agentes criados em plataformas de empresas e comunidades diferentes consigam comunicar e inter-operar entre si
A juntar a este grupo estão outras organizações de standards como a Object Management Group (OMG)
FIPA???
A. Paiva
A FIPA está organizada e estruturada em dois grupos:
- Grupo Administrativo- Grupo Técnico
O Grupo Administrativo da FIPA é responsável por toda a gestão e bom funcionamento da empresa
Por sua vez, o Grupo Técnico é responsável pelo desenvolvimento das especificações da FIPA
A estrutura da FIPA
A. Paiva
Grupo Administrativo
Grupo Técnico
A estrutura da FIPA
A. Paiva
Do Grupo Técnico destacam-se três entidades:- os Comités Técnicos, que produzem trabalho técnico e
escrevem as especificações da FIPA - os Grupos de Trabalho, que se encarregam de outros
aspectos no trabalho da FIPA, como coordenar actividades de implementação ou centrarem-se mais sobre uma determinada aplicação
- as duas entidades anteriores juntas formam o Conselho de Arquitectura
- finalmente, os Grupos de Interesses Especiais, que desempenham um papel preponderante ao auxiliarem a FIPA com trabalho que é do interesse desta, como estarem atentos a novas tecnologias que poderão evoluir para standards (Agentcities - rede aberta de vários serviços de agentes, faculdades, etc.)
A estrutura da FIPA
A. Paiva
ADETTI - Lisboa / Portugal Boeing – Delaware / Estados
Unidos BOSCH - Hildesheim / Alemanha British Telecommunications -
Londres / Reino Unido France Telecom - Paris / França Fujitsu - Tóquio / Japão Hewlett-Packard - Estados Unidos IBM - Armonk / Estados Unidos
Intel – Hilsboro / Estados Unidos
Mitsubishi Electric - Kanagawa / Japão
Motorola - Schaumburg / Estados Unidos
NASA - Greenbelt / Estados Unidos
Siemens - Munique / Alemanha Sun Microsystems – Palo Alto /
Estados Unidos Toshiba - Tóquio / Japão Unisys - Tóquio / Japão
Alguns parceiros da FIPA
A. Paiva
Tipos de Especificações Identificadores de Especificações Ciclo de vida de uma Especificação Estrutura de uma Especificação
- FIPA-ACL
Especificações
A. Paiva
Existem dois tipos de especificações:- especificação de componentes- especificação de perfis
Uma especificação de componentes descreve uma especificação lógica para uma tecnologia ou para um grupo intrínseco de tecnologias
Por sua vez, uma especificação de perfis descreve como um conjunto de especificações de componentes pode ser usado para definir colectivamente uma entidade mais avançada
Especificações
A. Paiva
Cada especificação da FIPA é representada por um identificador de especificação.
Existem cinco tipos de identificadores, um por estágio no ciclo de vida da especificação.
Identificadores de Especificações
A. Paiva
As especificações da FIPA são publicadas de acordo com a sua posição no ciclo de vida de uma especificação.
Pretende-se com o ciclo de vida monitorizar e registar o progresso de uma dada especificação desde a sua concepção até ao fim do seu papel, seja este o de standard ou de especificação obsoleta.
Ciclo de vida de uma Especificação
A. Paiva
Preliminar: um “esboço” de uma especificação ainda em construção (Ex: PC00035 => lê-se “especificação de componente preliminar nº 00035”)
Preliminar Experimental
Standard Obsoleta
Desaprovada
Ciclo de vida de uma Especificação
A. Paiva
Experimental: uma especificação preliminar que foi aprovada para o nível experimental, pois é estável por um período de pelo menos dois anos e está agora pronta para ser proposta como standard. (Ex: XC00035)
Preliminar Experimental
Standard Obsoleta
Desaprovada
Ciclo de vida de uma Especificação
A. Paiva
Standard: uma especificação experimental que foi implementada com sucesso em várias plataformas de agentes de acordo com as normas da FIPA, evolui para o estatuto de Standard, e é formalmente publicada pela FIPA (Ex: SC00035)
Depois de chegar a standard, a especificação só pode sair deste estado se deixar de ser necessária, altura em que é colocada no estado de Desaprovada
Preliminar Experimental
Standard Obsoleta
Desaprovada
Ciclo de vida de uma Especificação
A. Paiva
Desaprovada: uma especificação standard que foi identificada como sendo potencialmente desnecessária para os standards da FIPA (Ex: DC00035)
Possivelmente devido à evolução tecnológica ou mesmo à evolução de outros standards ou especificações da FIPA
Se ao fim de 6 meses de permanência neste estado, a especificação continuar a ser considerada como potencialmente desnecessária, então avançará para o estado de Obsoleta, caso contrário retornará ao estatuto de Standard
Preliminar Experimental
Standard Obsoleta
Desaprovada
Ciclo de vida de uma Especificação
A. Paiva
Obsoleta: uma especificação Desaprovada que foi identificada e comprovada como sendo desnecessária para os standards da FIPA (Ex: OC00035)
Preliminar Experimental
Standard Obsoleta
Desaprovada
Ciclo de vida de uma Especificação
A. Paiva
Arquitectura Abstracta
Sistema de Transporte de Mensagens do
Agente
Sistema de Gestão do Agente
Sistema de Comunicações do
Agente
Aplicações baseadas em Agentes
Estrutura da Especificação da Arquitectura Abstracta
A. Paiva
Arquitectura Abstracta: é a responsável por todas as entidades abstractas necessárias para o desenvolvimento de sistemas baseados em agentes. Faz a distinção entre as entidades que são facilmente representadas de uma forma abstracta (como por exemplo o FIPA ACL) dos elementos que não são genéricos a todos os sistemas de agentes (como a mobilidade do agente ou o sistema de gestão do mesmo)
Na prática, a Arquitectura Abstracta da FIPA é a parcela comum a todas as plataformas de agentes que a implementam e que são compatíveis com as suas especificações, como é o caso do FIPA-OS, JADE e ZEUS
Sistema de Transporte de Mensagens do Agente: é o responsável pela entrega e pela representação de mensagens no seio de ambientes e redes heterogéneas com diferentes protocolos de transporte
Estrutura da Especificação da Arquitectura Abstracta
A. Paiva
Plataforma de Agentes
Agente A
Agente BPlataforma de
Agentes
Message Transport Service (MTS)
Message Transport Service (MTS)
Mensagem ACL sobre MTS Message Transport Protocol (MTP)
Especificação da Arquitectura Abstracta
A. Paiva
Sistema de Gestão do Agente: providencia a framework dentro da qual os agentes FIPA existem e operam. Estabelece o modelo lógico de referência para a criação, registo, localização, comunicação, migração e eliminação de agentes
Especificação da Arquitectura Abstracta
A. Paiva
AplicaçãoAplicação de
Agentes
AgenteSistema de Gestão de Agentes
(White Pages)
Directory Facilitator
(DF) (Yellow Pages)
Message Transport Service (MTS)
Message Transport Service (MTS)
Plataforma de Agentes
Plataforma de Agentes
Especificação da Arquitectura Abstracta
A. Paiva
Sistema de Comunicações do Agente: a comunicação entre agentes FIPA é baseada num modelo que assenta basicamente na grande qualidade semântica das mensagens, ou seja, toda a comunicação encontra-se pré-definida e enriquecida semânticamente para que seja bem entendida por todos os agentes
A base da comunicação entre agentes FIPA é conseguida atrabés do uso de actos comunicativos ou performativas, como request, inform ou refuse, independentes do conteúdo global da mensagem em si
Especificação da Arquitectura Abstracta
A. Paiva
A mensagem que é fornecida ao agente juntamente com o acto comunicativo está “embrulhada” num envelope bem especificado, envelope esse denominado de Envelope de Linguagem de Comunicação de Agentes, ou Envelope ACL (Agent Communication Language)
Uma ACL providencia mecanismos para adicionar contexto ao conteúdo das mensagens e ao acto comunicativo, tais como identificar o emissor e o receptor, a ontologia, a linguagem e o protocolo de interacção da mensagem, entre outros
Graças a uma ACL, agentes de sistemas heterogéneos conseguem comunicar entre si, uma vez que a definição da ACL é uma definição abstracta e bastante genérica (definida na Arquitectura Abstracta)
FIPA-ACL
A. Paiva
Cada agente interpreta a mensagem consoante os seus meios internos, mas a comunicação e transmissão de dados, graças à FIPA-ACL, está standardizada, sendo genérica a todos os agentes FIPA
O conteúdo concreto da mensagem é expresso numa linguagem de conteúdo, tal como a linguagem semântica FIPA (SL), KIF (Knowledge Interchange Format) ou RDF (Resource Description Framework), por exemplo
A FIPA-ACL foi baseada originalmente no ARCOL com uma série de revisões do KQML
FIPA-ACL
A. Paiva
FIPA-ACLActos Comunicativos
A. Paiva
Assertives: inform, refuse, failure, etc… Directives: request, query-reg, etc… Commissives (compromissos): agree Expressives (expressões de interesse): subscribe
• São tipos básicos de conversação (actos comunicativos)• Protocolo: mensagens ocorrem em padrões,
denominados conversas ou diálogos (ex: fipa-request, fipa-cfp)
FIPA-ACLActos Comunicativos e protocolos
A. Paiva
(request :sender luis :receiver tio-ze :content (inform-if :sender tio-ze :receiver luis :content "(tempo alentejo chuva)" :language sl :ontology meteorologia) :language sl :reply-with query-1234)
(inform :sender tio-ze :receiver luis :content "(not (tempo alentejo chuva))" :language sl :ontology meteorologia :in-reply-to query-1234)
FIPA-ACLComunicação entre dois agentes
A. Paiva
FIPA-ACL: Comunicação entre dois agentes
A. Paiva
FIPA-ACLO Envelope ACL
A. Paiva
FIPA-ACLO Envelope ACL
Ontologia: define os termos, as relações entre os termos e as operações sobre esses termos num dado contexto (domínio) (Ex: meteorologia)
Conteúdo: representa o conteúdo da mensagem (o exemplo do Tio Zé!)
Linguagem: representa a linguagem utilizada no conteúdo da mensagem, que define as condições, regras e operações genéricas para que se possa inferir algo do conteúdo da mensagem (Ex: SL, RDF, KIF, …)
A. Paiva
FIPA-OS Jade Zeus
Plataformas Generalistas: que seguem o modelo da FIPA
A. Paiva
Zeus Desenvolvido pela British
Telecommunications Labs Plataforma para construção de
aplicações com agentes colaborativos (Open Source)
Ambiente para o desenvolvimento de collaborative agents:
o Agentes que colaboram entre si para atingirem um determinado objectivo
A. Paiva
Objectivos
Manipulação directa:• Programação visual• “Pick & Choose”
Tecnologia standard:• JAVA, TCP/IP, FIPA ACL...
A. Paiva
Agentes Colaborativos
Questões chave:• Descoberta da informação
- descobrir a existência, localização, capacidades e papéis de outros agentes
• Comunicação- usar uma linguagem comum
• Ontologia- usar um vocabulário comum para conceitos iguais
• Coordenação entre agentes• Integração com sistemas existentes
A. Paiva
Componentes do Tool-Kit
A. Paiva
Agent Component Library
Componentes usados na construção de agentes:• Agentes de suporte• Mecanismo de comunicação• Motor de coordenação• Planeador genérico• Interface com sistemas externos
A. Paiva
Agentes de Suporte
Resolvem o problema da descoberta de informação:• Servidor de nomes + Facilitador
Constituem a infraestrutura da sociedade de agentes ZEUS oferece uma biblioteca de relações organizacionais pré-
definidas:• superior• subordinado• co-trabalhador• ...
A. Paiva
Mecanismo de Comunição
Resolve o problema da linguagem comum:• Mensagens FIPA-ACL• Comunicação ponto-a-ponto sobre sockets TCP/IP
A. Paiva
Motor de Coordenação1
Resolve o problema da coordenação entre agentes:• recebe objectivos• invoca o planeador• localiza os agentes produtores dos recursos
necessários• solicita os seus serviços• atribui tarefas
A. Paiva
Motor de Coordenação2
ZEUS oferece uma biblioteca de estratégias de coordenação pré-definidas:
• Master-slave• Contract net• Vickery auction• Dutch auction• English auction• ...
A. Paiva
Interface com Sistemas Externos
Resolve o problema da integração com sistemas existentes• Motor de Coordenação pode utilizar API’s externas
(BD’s, ...)• ZeusExternal interface class + modelo interno por
eventos- integrar código externo com o agente- verificar os eventos que ocorrem- reagir a determinados eventos
A. Paiva
Agente ZEUS Genérico
A. Paiva
Agent Building Software The Agent Building Tools :
Providencia uma ambiente de desenvolvimento integrado através do qual os agentes são gerados e especificados
Providencia um conjunto de editores que guiam os programadores através dos vários estádios da metodologia de desenvolvimento de agentes do Zeus:
o Ontology Editor para definir os conceitos
o Agent Definition Editor para descrever os agentes logicamente
o Task Description Editor para descrever os atributos das tarefas
o Organisation Editor para definir as relações entre os agentes
o Co-ordination Editor para seleccionar o conjunto de protocolos de coordenação com os quais os agentes devem ser equipados
A. Paiva
Editor de Ontologias
Ontology Editor para definir os conceitos
A. Paiva
Editor de Definição
do Agente
Agent Definition Panel para descrever os agentes logicamente
A. Paiva
Editor de Descrição
de Tarefas
Editor de Tarefas para descrever os atributos das tarefas
A. Paiva
Editor de Organização
Organisation Editor para definir as relações entre os agentes
A. Paiva
Editor de Coordenação
Co-ordination Editor para seleccionar o conjunto de protocolos de coordenação com os quais os agentes devem ser equipados
A. Paiva
Tools de Vizualização
The Visualisation Tools :
Ambiente de runtime que permite efectuar a observação e o debug das aplicações
Recolhe informação sobre a actividade dos agentes, interpreta-a e mostra os resultados em tempo real
Solução para o difícil e crescente problema da análise e debug de sistemas multi-agent, onde os dados, informação de controlo e processos activos encontram-se distribuídos
A. Paiva
Visualisation Tools
Permitem observar o comportamento dos agentes e da sociedade em tempo-real:
• Visualizador de Sociedades• Relatórios• Estatística• Visualizador de Agentes• Controlo
São genéricas e independentes da aplicação
A. Paiva
Visualizador de Sociedades
A. Paiva
Relatórios
A. Paiva
Estatística
A. Paiva
Visualizador de Agentes
A. Paiva
Metodologia de Desenho
A. Paiva
Comentários Finais (ZEUS)
Plataforma ZEUS permite:• Configurar um conjunto de agentes com funcionalidades e
comportamentos distintos• Organizar os agentes utilizando relações organizacionais
oferecidas pela plataforma• Equipar cada agente com mecanismos de comunicação e
coordenação• Definir para cada agente código específico• Gerar automaticamente os executáveis
A. Paiva
Comentários Finais (ZEUS)
Plataforma ZEUS oferece ainda:• Agentes de suporte
- Servidor de nomes + Facilitador• Visualização e “debug” de sociedades de agentes
Problemas:- Fraca manutenção
- Fraca documentação - A BT não tem investido na plataforma
A. Paiva
FIPA-OS A plataforma FIPA-OS foi a primeira implementação Open
Source da FIPA Iniciada em Agosto de 1999 Tipos de agentes básicos suportados:
- Reactivo: reage a mensagens ACL provenientes de outros agentes no ambiente
- Proactivo: o agente consegue decidir quando deve iniciar a interacção com outros agentes (só para objectivos simples, como registar-se num servidor de registo!)
- Social: reactivo e proactivo- Autónomo: cada agente possui várias threads
de controlo
A. Paiva
FIPA-OS
A. Paiva
FIPA-OS : aspectos genéricos Qualquer plataforma FIPA contém:
- Directory Facilitator (DF): Tipo de agentes que fornecem o serviço de “páginas amerelas” a outros agentes (localização de serviços e serviços de registo)
- Agent Management System (AMS): gere o ciclo de vida de um agente na plataforma, enquanto providencia serviços de “páginas brancas” a outros agentes (localização de agentes, nomes e serviços de controlo de acessos)
- Message Transport Service (MTS):- MTP (Message Transport Protocol) numa determinada plataforma (varios
protocolos)
- ACC (Agent Communication Channel) para comunicar entre plataformas
A. Paiva
FIPA-OS- os agentes
Componentes
específicos do FIPA-
OS
A. Paiva
FIPA-OS Agent Shell: para além dos componentes mandatórios presentes no
Modelo de Referência da FIPA, a distribuição da FIPA-OS inclui um template vazio de um agente denominado Agent Shell.
Através deste template podemos produzir os nossos agentes para inter-operarem na FIPA-OS
Agent Management Service (AMS) (genérico): É um agente que faz o papel de Serviço e é usado para controlar os ciclos de vida dos outros agentes.
O agente registado informa o AMS sobre alterações significativas no seu ciclo de vida e deixa o AMS controlar esse mesmo ciclo.
• No caso de um agente rebelde que não se deixe controlar pelo AMS, este invoca directamente operações do agente pela sua API
A. Paiva
FIPA-OS
Task Manager: Cada tarefa de cada agente é uma tarefa distinta (ambiente multi-tarefa)
As mensagens são redireccionadas automaticamente para o estado correcto É possível interagir dentro da mesma tarefa
A. Paiva
FIPA-OS
Parse Factory: sempre que um agente recebe uma mensagem, o Parse Factory descobre em que linguagem a mensagem vem escrita e carrega dinamicamente o parser respectivo para que a conversão se faça sem sobressaltos
A vantagem mais notória é a transparência com que se pode encarar as mensagens, dando total atenção à componente semântica destas
Uma vez que o parsing é feito automaticamente, para o agente é como se estivesse a comunicar na mesma linguagem! Não há necessidade de codificação sintática!
Só o conteúdo semântico interessa ao agente
A. Paiva
FIPA-OS
Conversation Manager: Trata de todo o tráfego de conversas (não trata mensagens individuais)
Simplifica a implementação das conversas, senão teríamos de associar sempre a identificação das conversas à mensagem antes do agente enviar a mesma
A. Paiva
FIPA-OS
Comunicações: Remote Method Invocation (RMI) usado em comunicação no interior da mesma plataforma (intra-plataforma)
IIOP com Voyager e SunIDL para comunicação para plataformas diferentes! (inter-plataforma)
A. Paiva
FIPA-OS:Exemplo
Plataforma móvel
Agência A
Agência B
A. Paiva
JADE (1/2)
Java Agent DEvelopment Framework Desenvolvido pelo CSELT da Universidade de Parma - Itália Framework para o desenvolvimento de aplicações baseadas em
agentes de acordo com as especificações FIPA para sistemas multi-agent
Pode ser visto como um middle-ware de agentes que implementa uma plataforma de agentes e um framework de desenvolvimento
Está conforme a FIPA 97/2000
A. Paiva
JADE (2/2)
Toda a comunicação entre agentes é efectuada através da troca de mensagens
Mensagens são representadas através da linguagem FIPA ACL Lida com todos os aspectos que não fazem parte do agente em si e
que são independentes das aplicações, tais como:o Transporte de mensagenso Codificação e parsingo Ciclo de Vida dos agentes
A. Paiva
Referências
• http://www.agentbuilder.com• http://193.113.209.147/projects/agents.htm• http://www.trl.ibm.com/aglets/index_e.htm• http://aglets.sourceforge.net/• http://www.dca.fee.unicamp.br/~gudwin/courses/IA009/Aulas.html• Acetatos gentilmente cedidos pela professora da cadeira de IAA