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Agentes Inteligentes e Sistemas Multi-agente Plataformas para a Construção de Agentes IST- 2003/2004 Ana Paiva.

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1 Agentes Inteligentes e Sistemas Multi-agente Plataformas para a Construção de Agentes IST- 2003/2004 Ana Paiva

2 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?

3 A. Paiva Aplicações de Agentes (1/3) 1. Automação de processos 2. 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 Segura o agentes podem mover-se para sites seguros com a finalidade de negociar

4 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 serviços o agentes podem servir para a simulação de redes de serviços Aplicações de Workflow e Groupware o agentes móveis podem cooperar em nome de co-participantes de um grupo de trabalho

5 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.

6 A. Paiva Plataformas de Agentes 1.Plataformas de agentes generalistas: oPlataformas que suportam e ajudam a criação de agentes inteligentes, fornecendo uma estrutura que facilita a sua implementação. oPlataformas 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).

7 A. Paiva Plataformas de Agentes Generalistas  Zeus (BT)  JADE  FIPA-OS Mas o que caracteriza estas plataformas????  Standards da FIPA

8 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???

9 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???

10 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

11 A. Paiva Grupo AdministrativoGrupo Técnico A estrutura da FIPA

12 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

13 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

14 A. Paiva  Tipos de Especificações  Identificadores de Especificações  Ciclo de vida de uma Especificação  Estrutura de uma Especificação -FIPA-ACL Especificações

15 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

16 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

17 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

18 A. Paiva  Preliminar: um “esboço” de uma especificação ainda em construção (Ex: PC00035 => lê- se “especificação de componente preliminar nº 00035”) PreliminarExperimentalStandardObsoleta Desaprovada Ciclo de vida de uma Especificação

19 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) PreliminarExperimentalStandardObsoleta Desaprovada Ciclo de vida de uma Especificação

20 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 PreliminarExperimentalStandardObsoleta Desaprovada Ciclo de vida de uma Especificação

21 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 PreliminarExperimentalStandardObsoleta Desaprovada Ciclo de vida de uma Especificação

22 A. Paiva  Obsoleta: uma especificação Desaprovada que foi identificada e comprovada como sendo desnecessária para os standards da FIPA (Ex: OC00035) PreliminarExperimentalStandardObsoleta Desaprovada Ciclo de vida de uma Especificação

23 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

24 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

25 A. Paiva Plataforma de Agentes Agente A Agente B Plataforma de Agentes Message Transport Service (MTS) Mensagem ACL sobre MTSMessage Transport Protocol (MTP) Especificação da Arquitectura Abstracta

26 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

27 A. Paiva Aplicação Aplicação de Agentes Agente Sistema de Gestão de Agentes (White Pages) Directory Facilitator (DF) (Yellow Pages) Message Transport Service (MTS) Plataforma de Agentes Especificação da Arquitectura Abstracta

28 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

29 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

30 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

31 A. Paiva FIPA-ACL Actos Comunicativos

32 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-ACL Actos Comunicativos e protocolos

33 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-ACL Comunicação entre dois agentes

34 A. Paiva FIPA-ACL: Comunicação entre dois agentes

35 A. Paiva FIPA-ACL O Envelope ACL

36 A. Paiva FIPA-ACL O 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, …)

37 A. Paiva  FIPA-OS  Jade  Zeus Plataformas Generalistas: que seguem o modelo da FIPA

38 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

39 A. Paiva Objectivos  Manipulação directa: Programação visual “Pick & Choose”  Tecnologia standard: JAVA, TCP/IP, FIPA ACL...

40 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

41 A. Paiva Componentes do Tool-Kit

42 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

43 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...

44 A. Paiva Mecanismo de Comunição  Resolve o problema da linguagem comum: Mensagens FIPA-ACL Comunicação ponto-a-ponto sobre sockets TCP/IP

45 A. Paiva Motor de Coordenação 1  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

46 A. Paiva Motor de Coordenação 2  ZEUS oferece uma biblioteca de estratégias de coordenação pré-definidas: Master-slave Contract net Vickery auction Dutch auction English auction...

47 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

48 A. Paiva Agente ZEUS Genérico

49 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 oTask 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

50 A. Paiva Editor de Ontologias Ontology Editor para definir os conceitos

51 A. Paiva Editor de Definição do Agente Agent Definition Panel para descrever os agentes logicamente

52 A. Paiva Editor de Descrição de Tarefas Editor de Tarefas para descrever os atributos das tarefas

53 A. Paiva Editor de Organização Organisation Editor para definir as relações entre os agentes

54 A. Paiva Editor de Coordenação Co-ordination Editor para seleccionar o conjunto de protocolos de coordenação com os quais os agentes devem ser equipados

55 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

56 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

57 A. Paiva Visualizador de Sociedades

58 A. Paiva Relatórios

59 A. Paiva Estatística

60 A. Paiva Visualizador de Agentes

61 A. Paiva Metodologia de Desenho

62 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

63 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

64 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

65 A. Paiva FIPA-OS

66 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

67 A. Paiva FIPA-OS- os agentes Componentes específicos do FIPA-OS

68 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

69 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

70 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

71 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

72 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)

73 A. Paiva FIPA-OS: Exemplo Plataforma móvel Agência A Agência B

74 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

75 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 mensagens o Codificação e parsing o Ciclo de Vida dos agentes

76 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


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