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Jade e Jadex Equipe do Curso de ES para SMA {lucena, furtado, choren,

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Apresentação em tema: "Jade e Jadex Equipe do Curso de ES para SMA {lucena, furtado, choren,"— Transcrição da apresentação:

1 Jade e Jadex Equipe do Curso de ES para SMA {lucena, furtado, choren,

2 Jade Java Agent Development Framework Versão atual: 3.2 (26 Jul 2004)

3 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 3 O que é Jade? Jade é um middleware para o desenvolvimento de sistemas multi-agentes 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

4 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 4 Contêiner e Plataforma Contêiner –Instância de um ambiente Jade –É onde os agentes executam –Ao iniciar o Jade, um MainContainer é criado Plataforma –Conjunto de contêineres ativos

5 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 5 Contêineres e Plataformas

6 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 6 A Plataforma O Jade segue o modelo da FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents)

7 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 7 AMS e 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) –Oferecer o serviço de páginas amarelas na plataforma

8 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 8 A 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

9 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 9 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 comportamtentos A classe Agent oferece um scheduler (não acessível ao programador) que gerencia automaticamente o agendamento dos comportamentos

10 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 10 O Ciclo de Vida de um Agente

11 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 11 Ciclo de Vida de um Agente 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

12 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 12 Ciclo de Vida de um Agente Esperando –O objeto 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 objeto agente está terminado, 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

13 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 13 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 MAS –Ex: –Entra no estado Ativo É executado o método setup() –Método responsável por inicializar os comportamentos do agente

14 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 14 Um Exemplo package examples.hello; import jade.core.Agent; public class HelloWorldAgent extends Agent { protected void setup() { // Mostra uma mensagem de Hello System.out.println("Hello World! Meu nome eh " + getAID().getName()); } prompt> set CLASSPATH=%CLASSPATH%;.;[CLASSPATH JADE JARS] prompt> java jade.Boot -gui Agente1:examples.hello.HelloWorldAgent

15 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 15 Um Exemplo

16 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 16 Destruindo um Agente Jade Mesmo que não esteja fazendo coisa alguma, o agente continua executando Para terminar um agente, deve-se executar o método doDelete() que chama o método takeDown() Serve para remover todas as referências ao agente da plataforma

17 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 17 Um Exemplo package examples.hello; import jade.core.Agent; public class HelloWorldAgent extends Agent { protected void setup() { // Mostra uma mensagem de Hello System.out.println("Hello World! Meu nome eh " + getAID().getName()); doDelete(); } protected void takeDown() { // Imprimindo uma mensagem de saida System.out.println("Agente " + getAID().getName() + " terminando."); }

18 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 18 As Tarefas do Agente – 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() Comportamentos podem ser adicionados a qualquer momento –No método setup() –Dentro de outros comportamentos

19 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 19 As Tarefas do Agente – 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

20 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 20 O Esquema de um Comportamento public class UmComportamento extends Behaviour { public void action() { while (true) { // Código do Comportamento } public boolean done() { return true; }

21 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 21 Detalhes sobre a Execução de Comportamentos Um agente pode executar diversos comportamentos concorrentemente O scheduling de comportamentos não é preemptivo –Quando um comportamento está agendado para execução, o método action é chamado e executa até retornar –Quem deve definir quando um agente deve passar da execução de um comportamento para outro é o desenvolvedor

22 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 22 A Execução de um Agente

23 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 23 A Hierarquia de Comportamentos Comportamentos Simples –Modelam os comportamentos atômicos –OneShotBehaviour e CyclicBehaviour Comportamentos Compostos –Modelam comportamentos que são compostos de outros comportamentos. Assim, as operações que devem ser executadas não estão definidas neste comportamento em si, mas nos comportamentos filhos que o compõem –SequentialBehaviour, ParallelBehaviour e FSMBehaviour

24 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 24 A Hierarquia de Comportamentos

25 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 25 Comportamentos Simples 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

26 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 26 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

27 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 27 Esquemas de Comportamentos Simples // OneShotBehaviour public class MyOneShotBehaviour extends OneShotBehaviour { public void action() { // Executar a operação X } // CyclicBehaviour public class MyCyclicBehaviour extends CyclicBehaviour { public void action() { // Executar a operação Y }

28 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 28 Esquema Genérico de Comportamento public class MyTwoStepBehaviour extends Behaviour { private int step = 0; public void action() { switch (step) { case 0: // Executar a operação X step++; break; case 1: // Executar a operação Y step++; break; } public boolean done() { return step == 2; }

29 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 29 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

30 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 30 WakerBehaviour public class MyAgent extends Agent { protected void setup() { System.out.println("Adicionando waker behaviour"); addBehaviour(new WakerBehaviour(this, 10000) { protected void handleElapsedTimeout() { // Executa a operação X } } ); } A operação X é executada 10 segundo depois de imprimir "Adicionando waker behaviour"

31 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 31 TickerBehaviour public class MyAgent extends Agent { protected void setup() { addBehaviour(new TickerBehaviour(this, 10000) { protected void onTick() { // Executar a operação Y } } ); } A operação Y é executada periodicamente a cada 10 segundos

32 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 32 A Comunicação entre Agentes A troca de mensagens é assíncrona e usa a FIPA ACL (Agent Communication Language)

33 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 33 A Linguagem ACL Campos principais –Sender: o agente que envia a mensagem –Receivers: lista de agentes destino da mensagem –Performative: ato de fala que indica o que o agente que envia a mensagem espera com ela –Content: o real conteúdo da mensagem –Language: sintaxe usada para expressar o conteúdo –Ontology: denota a semântica dos itens do conteúdo –Outros campos de controle de convesação como: conversation-id, reply-with, in-reply-to, reply-by

34 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 34 A Linguagem ACL - Exemplo Início da mensagem Tipo de ato de comunicação (Performativa) Controle de conversação ( inform :sender agent1 :receiver hpl-auction-server :content (price (bid good02) 150) :in-reply-to round-4 :reply-with bid04 :language FIPA SL :ontology hpl-auction ) Mensagem ACL Conteúdo da mensagem

35 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 35 A Linguagem ACL – Performativas INFORMA porta está aberta QUERYA porta está aberta? CFPAlguém quer abrir a porta? REQUESTAbra a porta para mim AGREEOK, vou abrir a porta para você REFUSEEu não vou abrir a porta FAILUREEu não consigo abrir a porta

36 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 36 A Linguagem ACL – Performativas PROPOSEEu posso abrir a porta para você, pelo seguinte preço SUBSCRIBEQuero ser avisado quando a porta for aberta NOT-UNDERSTOODPorta? Que porta?

37 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 37 Enviando Mensagens Deve-se criar e montar um objeto ACLMessage e chamar o método send() do agente ACLMessage msg = new ACLMessage( ACLMessage.INFORM ); msg.addReceiver( new AID( "Agente2", AID.ISLOCALNAME ) ); msg.setLanguage( "English" ); msg.setOntology( "Weather-forecast-ontology" ); msg.setContent( "Today its raining" ); send(msg);

38 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 38 Recebendo Mensagens Para se receber uma mensagem usa-se o método receive(), que recupera a primeira mensagem da fila de mensagens do agente Este método remove a mensagem da pilha, ou retorna null caso esteja vazia ACLMessage msg = receive(); if (msg != null) { // Processar a mensagem }

39 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 39 Bloqueando um Agente à espera de uma Mensagem O scheduler de ações do Jade não pára a execução de uma ação caso não haja mensagens para um agente Para parar a execução de uma ação à espera de uma mensagem, deve-se usar o método block() public void action() { ACLMessage msg = myAgent.receive(); if (msg != null) { // Mensagem recebida - processá-la... } else block(); }

40 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 40 Selecionando um Tipo de Mensagem da Fila Pode-se selecionar um tipo de mensagem da fila usando um MessageTemplate public void action() { MessageTemplate mt; mt = MessageTemplate.MatchPerformative(ACLMessage.CFP); ACLMessage msg = myAgent.receive(mt); if (msg != null) { // Mensagem do tipo CFP recebida - processá-la... } else block(); }

41 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 41 O Serviço de Páginas Amarelas – Agente DF Todo agente deve registrar seu serviço no DF Só existe um DF em cada plataforma Jade

42 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 42 Registrando um Serviço no DF Deve-se criar um objeto ServiceDescription e chamar o método register() de um DF (usualmente no método setup() do agente) protected void setup() {... // Registrar um agente vendedor de livros no DF DFAgentDescription dfd = new DFAgentDescription(); dfd.setName(getAID()); ServiceDescription sd = new ServiceDescription(); sd.setType("book-selling"); sd.setName("JADE-book-trading"); dfd.addServices(sd); try { DFService.register(this, dfd); } catch (FIPAException fe) { fe.printStackTrace(); }... }

43 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 43 Removendo um Serviço do DF Chamar o método deregister() do DF (usualmente no método takeDown() do agente) protected void takeDown() { // Saindo do DF try { DFService.deregister(this); } catch (FIPAException fe) { fe.printStackTrace(); } // Mostrando uma mensagem de saída System.out.println("Agente vendedor " + getAID().getName() + " terminando"); }

44 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 44 Procurando por Serviços no DF Criar um objeto DFAgentDescription e chamar o método search() do DF protected void setup() {... // Criando um TickerBehaviour para procurar agentes vendedores a cada minuto addBehaviour(new TickerBehaviour(this, 60000) { protected void onTick() { // Atualizando a lista de agentes vendedores DFAgentDescription template = new DFAgentDescription(); ServiceDescription sd = new ServiceDescription(); sd.setType("book-selling"); template.addServices(sd); try { DFAgentDescription[] result = DFService.search(myAgent, template); sellerAgents = new AID[result.length]; for (int i = 0; i < result.length; ++i) sellerAgents[i] = result.getName(); } catch (FIPAException fe) { fe.printStackTrace(); }... } );... }

45 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 45 Concluindo... Jade é um framework de desenvolvimento de sistemas multi-agentes –Implementa o modelo de infraestrutura FIPA com registro, páginas amarelas e mecanismo de envio de mensagens Uso de AMS, DF e de FIPA ACL –Ciclo de vida de um agente setup(), addBehaviour(), takeDown() –Abordagem orientada a tarefas: o comportamento dos agentes é decomposto em pedaços menores (Behaviour) que são adicionados ao agente quando necessário

46 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 46

47 Jadex Versão atual: 0.92 (09 Mai 2004)

48 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 48 O que é Jadex? Jadex é um framework que oferece suporte ao modelo BDI (Beliefs – Desires – Intentions) sobre a plataforma JADE Inclui

49 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 49 O Modelo BDI Teoria sobre o raciocínio humano –As causas para as ações humanas são os desejos, ignorando outras facetas como p. ex. as emoções No caso de agentes, é composto por –Belief –Desire –Plan –Intention

50 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 50 O Modelo BDI Crença (Belief) –Informação que um agente possui sobre o seu ambiente e sobre seu estado interno Desejo (Desire) –Objetivo do agente que guia a escolha de ações Plano (Plan) –Meio pelo qual os agentes alcançam os objetivos. Pode não ser uma seqüência de ações simples (i.e. pode incluir sub-objetivos) Intenção (Intention) –Ato de se comprometer a alcançar um determinado objetivo por meio de um plano

51 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 51 Algoritmo BDI Initialize-state(); repeat options := option-generator(event-queue); selected-options := deliberate(options); update-intentions(selected-options); execute(); get-new-external-events(); drop-successful-attitudes(); drop-impossible-attitudes(); end repeat A. Rao and M. Georgeff. BDI Agents: from theory to practice. In V. Lesser (ed.) Proceedings of the First International Conference on Multi-Agent Systems (ICMAS95), pp. 312–319. The MIT Press: Cambridge, MA, USA, 1995.

52 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 52 O Modelo Jadex

53 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 53 Agente Jadex Descrito através de um arquivo XML Contém –Nome –Estado inicial Beliefs Goals Biblioteca de planos Expressões para especificar determinadas propriedades do agente

54 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 54 Um Exemplo

55 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 55 Definindo um Agente Arquivo de definição (ADF – agent definition file) escrito em XML prompt> set CLASSPATH=%CLASSPATH%;.;[CLASSPATH JADE JARS]; [CLASSPATH jadex.jar] prompt> java jade.Boot rma:jadex.tools.rma.rma

56 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 56 Um Exemplo

57 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 57 Planos Devem estender uma das classes ThreadedPlan ou NonThreadedPlan Deve implementar o método body() Deve-se colocar a referência à classe do plano no arquivo ADF (incluindo o import para o pacote da classe) Plano pode ser –Ativo: sempre em execução –Passivo: instanciado a cada evento

58 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 58 Um Exemplo jadex.ex.* new EnglishPortugueseTranslationPlanP1() EnglishPortugueseTranslationPlanP1.getEventFilter()

59 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 59 Um Exemplo package jadex.ex; import jadex.runtime.*; import jade.lang.acl.*; import jadex.*; import java.util.*; public class EnglishPortugueseTranslationPlanP1 extends ThreadedPlan { private Hashtable palavras; public EnglishPortugueseTranslationPlanP1() { this.palavras = new Hashtable(); palavras.put("chair", "cadeira"); palavras.put("table", "mesa"); palavras.put("book", "livro"); System.out.println("Criado: " + this); }

60 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 60 Um Exemplo public void body() { while (true) { REvent event = waitFor(getEventFilter()); String conteudo = ((RMessageEvent)event).getContent().toString(); if (palavras.get(conteudo) != null) { String traducao = palavras.get(conteudo).toString(); System.out.println(conteudo + " em portugues eh " + traducao); } else System.out.println("Nao conheco a palavra " + conteudo + "."); } public static IFilter getEventFilter() { MessageTemplate mt; mt = MessageTemplate.MatchPerformative(ACLMessage.REQUEST); MessageFilter mfilter = new MessageFilter(mt); return mfilter; }

61 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 61 Um Exemplo

62 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 62 A BeliefBase Representa o conhecimento dos agentes sobre o ambiente Deve estar declarado no arquivo ADF Pode-se consultar, adicionar e remover objetos da BeliefBase dinamicamente Um exemplo –Indicação no arquivo ADF –Inserção de dados na BeliefBase –Consulta a dados na BeliefBase

63 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 63 Um Exemplo jadex.ex.* java.util.* new EnglishPortugueseTranslationPlanP4() EnglishPortugueseTranslationPlanP4.getEventFilter() new EnglishPortugueseTranslationPlanP3() EnglishPortugueseTranslationPlanP3.getEventFilter() new Hashtable()

64 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 64 Um Exemplo // PLANO DE TRADUÇÃO package jadex.ex; import jadex.runtime.*; import jade.lang.acl.*; import jadex.*; import java.util.*; public class EnglishPortugueseTranslationPlanP4 extends ThreadedPlan { public EnglishPortugueseTranslationPlanP4() { System.out.println("Criado plano P4: " + this); } public void body() { REvent event = getInitialEvent(); String conteudo = ((RMessageEvent)event).getContent().toString(); Hashtable dicionario = (Hashtable)getBeliefbase().getFact("dicionario");

65 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 65 Um Exemplo // CONTINUAÇÃO DO PLANO DE TRADUÇÃO if (dicionario.get(conteudo) != null) { String traducao = dicionario.get(conteudo).toString(); System.out.println("Traduzindo: " + conteudo + " em portugues eh " + traducao); } else System.out.println("Nao conheco a palavra " + conteudo + "."); } public static IFilter getEventFilter() { MessageTemplate mt; mt = MessageTemplate.MatchPerformative(ACLMessage.REQUEST); MessageFilter mfilter = new MessageFilter(mt); return mfilter; }

66 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 66 Um Exemplo // PLANO DE MANUTENÇÃO DO BELIEFBASE package jadex.ex; import jadex.runtime.*; import jade.lang.acl.*; import jadex.*; import java.util.*; public class EnglishPortugueseTranslationPlanP3 extends ThreadedPlan { public EnglishPortugueseTranslationPlanP3() { System.out.println("Criado plano P3: " + this); } public void body() { REvent event = getInitialEvent(); String conteudo = ((RMessageEvent)event).getContent().toString(); Hashtable dicionario = (Hashtable)getBeliefbase().getFact("dicionario"); StringTokenizer st = new StringTokenizer(conteudo, " ");

67 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 67 Um Exemplo // CONTINUAÇÃO DO PLANO DE MANUTENÇÃO DO BELIEFBASE if (st.countTokens() == 4) { st.nextToken(); st.nextToken(); String palavraIngles = st.nextToken(); String palavraPortugues = st.nextToken(); if (!dicionario.containsKey(palavraIngles)) dicionario.put(palavraIngles, palavraPortugues); } // Código para imprimir a Hashtable na tela (removido daqui) } public static IFilter getEventFilter() { MessageTemplate mt = new MessageTemplate(new MatchStartContentLiteral("adicione ingles_portugues")); MessageFilter mfilter = new MessageFilter(mt); return mfilter; }

68 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 68 Outras Features Jadex oferece suporte ainda a –Capabilities –Goals –Events

69 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 69 Concluindo... Jadex é um framework de desenvolvimento de sistemas multi-agentes –Implementa o modelo BDI Planos Beliefs Objetivos –É feito sobre o Jade

70 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 70 Dúvidas?

71 Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio 71


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