Frameworks Conceituais Viviane Torres da Silva viviane.silva@ic.uff.br http://www.ic.uff.br/~viviane.silva/isma

Definição: Frameworks conceituais Motivação: não existe uma definição aceita por todos os pesquisadores sobre os conceitos encontrados em SMA Objetivo: definir os conceitos relacionados aos SMA e descrever os contextos nos quais estes conceitos são utilizados Solução: frameworks conceituais KAoS (Dardenne et al., 1993) Yu and Schmid (Yu and Schimid, 1999) d'Inverno and Luck (d'Inverno and Luck, 2001) TAO (Silva et al., 2003)

Definição: Frameworks conceituais Conceito: idéia, representação mental de uma realidade, um objeto ou algo similar Framework: arcabouço, marco Marco: limite em que se enquadra um problema Um framework conceitual para os SMA deve definir as abstrações encontradas em SMA: suas propriedades, seus relacionamentos, suas ações e suas interações 3

Alguns Frameworks Conceituais para SMA TAO (Silva et al., 2003) d'Inverno y Luck (d'Inverno et al., 2001) Yu y Schmid (eu et al., 1999) KAoS (Dardenne et al., 1993)

TAO

Arquitetura MOF de 4 camadas Camada de meta-meta-modelagem MOF meta-meta-modelo ER meta-meta-modelo Camada de meta-modelagem UML meta-modelo TAO meta-modelo instanciação Camada de modelagem do domínio UML modelos MAS modelos Camada de instância

Arquitectura MOF de 4 capas Camada de meta-meta- modelagem Entidade Relação Agente Organização Papel propriedade Framework Conceitual desempenha Camada de meta-modelagem Camada de modelagem de domínio Agente do Usuário Loja Comprador desempenha propriedade Modelo Conceptual Camada de instância Maria C&A propriedade Comprador de Roupa desempenha

Entidades e Relacionamentos Ambiente herança associação associação habitar associação Objeto herança associação agregação dependência associação desempenha associação herança dependência agregação associação habitar propriedade Organização Papel do Objeto herança propriedade desempenha dependência associação habitar associação Agente desempenha Papel do Agente herança controle dependência agregação associação herança associação

Entidades Toda entidade tem: propriedades = estado + comportamento Relacionamentos Estado: informação sobre si mesma e sobre outras entidades Comportamento: conjunto de ações que pode executar Relacionamentos: define o contexto no qual duas entidades estão relacionadas

Objeto X Agente Agente é uma entidade ativa e objeto é uma entidade passiva. Agente Objeto reativo + - interação autonomia proactivo - +

Ambiente É o habitat de agentes, organizações e objetos Eles não podem habitar mais de uma ambiente Mas agentes e organizações podem mudar de ambiente Estado e comportamento são definidos se baseando em suas características (acessível, determinista, estático, etc.) Pode ser uma entidade passiva como um objeto ou uma entidade ativa como um agente

Organização Organizações agrupam os agentes de um SMA Organização = grupo = comunidade = sociedade Pode definir sub-organizações, axiomas e papéis Sub-organização: Organização que desempenha papéis em outra organização

Organização Papéis: Axioma: Axioma = regra = lei = norma São desempenhados por agentes, objetos e sub-organizações dentro de uma organização Axioma: regra, lei ou princípio estabelecido. restrições globais da organização às quais os agentes e as sub-organizações devem obedecer. Axioma = regra = lei = norma

Organização O conceito de uma organização estende o conceito de um agente Estado: crenças, objetivos, ações, planos e axiomas Comportamento: ações e planos executados pela organização + ações e planos executados pelos agentes e sub-organizações.

Papéis As duas propriedades mais importantes: São definidos no contexto de uma organização Uma instância de papel deve ser exercida por um agente, por um objeto ou por uma sub-organização. Orienta e também restringe o comportamento de instâncias que exercem o papel. Papel Papel

Papel de um Objeto Descreve um conjunto de características que são vistas por entidades que usam o objeto Orienta o comportamento de objetos porque os objetos agem de acordo com chamadas feitas pelo papel Restringir o acesso ao objeto limitando as informações e o comportamento que outras entidades podem acessar

Papel de um Objeto Pode também adicionar informações (atributos) e comportamento (métodos) ao objeto que exerce o papel. Estado: atributos mantém as informações Comportamento: métodos são as operações

Papel de um Objeto entidade B Papel de um Objeto Objeto entidade A atributo 1 método 1 método 3 Objeto atributo 1 atributo 2 entidade A método 1 método 2

Papel de um Objeto Um objeto não tem consciência do papel que está exercendo O papel de objeto é que sabe a qual objeto está associado Todas as instâncias de papel de objeto são um membro de uma organização e são exercidas por um objeto

Papel de Agente Orienta o comportamento de um agente descrevendo seus objetivos ao exercer o papel Restringe o comportamento definindo as ações que o agente deve exercer (deveres) e as ações que pode executar (direito) ao exercer o papel Pode adicionar novos objetivos e crenças ao agente Um agente e uma organização desempenham pelo menos um papel

Papel de Agente Estado: crenças e objetivos. As crenças do papel são passadas para todos que desempenham o papel Os objetivos dos papéis caracterizam os objetivos que um agente deve alcançar enquanto exerce o papel Comportamento: deveres, direitos e protocolos

Papel do Agente Deveres (ou obrigações) identificam as ações atribuídas ao agente que está exercendo o papel, ou seja, as responsabilidades Direitos (ou qualificações) identificam as ações que o agente pode executar ao exercer o papel, isto é, eles descrevem as permissões associadas às ações Protocolos definem as interações entre papéis por meio da especificação das mensagens

Relacionamentos Inhabit: especifica que a instância de entidade que reside – o cidadão – é criada e destruída no habitat e, portanto, pode entrar e sair dele, respeitando suas permissões um cidadão não pode residir em dois habitats ao mesmo tempo o habitat conhece todos os cidadãos que residem nele, e cada cidadão conhece seu habitat Entre quais entidades este relacionamento está definido? Ambiente e agente Ambiente e objeto Ambiente e (sub-)organizações

Relacionamentos Ownership: Especifica que uma entidade – o membro – é definida no escopo de outra entidade – o proprietário – e que um membro deve obedecer a um conjunto de restrições globais definidas pelo proprietário O membro não existe fora do escopo de seu proprietário Os proprietários conhecem seus membros, e cada membro conhece seu proprietário Entre quais entidades este relacionamento está definido? Papel de objeto (o membro) e (sub-)organização (o proprietário) Papel de agente (o membro) e (sub-)organização (o proprietário)

Relacionamentos Ownership: Uma instância de papel (papel do agente ou papel de objeto) só pode ser exercida por entidades na organização que definiu o papel A organização define quem exerce os papéis identificados A organização define qual papel pode ser exercido por uma entidade

Relacionamentos Play: Especifica que uma entidade está relacionada a um papel Os agentes e as organizações interagem por meio dos papéis que exercem Os relacionamentos entre agentes, entre agentes e organizações e entre organizações são indiretamente definidos pelos papéis que estão exercendo Quando um objeto está exercendo um papel, as entidades interagem com o objeto por meio de seu papel Entre quais entidades este relacionamento está definido? Papel de agente e o agente Papel de agente e a suborganização Papel de objeto e o objeto

Relacionamentos Herança/Generalização: Define que a sub-entidade que especializa a super-entidade herda as propriedades e os relacionamentos definidos na super-entidade As propriedades herdadas também podem ser redefinidas pela sub-entidade A sub-entidade também pode definir novas propriedades e novos relacionamentos Entre quais entidades este relacionamento está definido? Todas as entidades que sejam do mesmo tipo

Relacionamentos Control: Define que a entidade controlada deve fazer tudo que a entidade do controlador pedir A entidade controlador conhece as entidades controladas, e cada entidade controlada conhece as entidades que a controlam As entidades controladas e do controlador serão os agentes ou as organizações que estão exercendo os papéis Entre quais entidades este relacionamento está definido? Entre papéis de agente

Relacionamentos Dependency: Define que uma entidade – o cliente – pode ser definida para depender de outra – o fornecedor – para realizar seu trabalho Especifica que uma alteração na especificação do fornecedor pode afetar o cliente, mas não necessariamente o contrário O cliente sempre conhece seus fornecedores, mas o contrário pode não ser verdadeiro Entre quais entidades este relacionamento está definido? Entre papéis de agente Entre papéis de objeto Entre papéis de agente (cliente) e papéis de objetos

Relacionamentos Association: Especifica um relacionamento semântico que pode ocorrer entre instâncias Se uma entidade estiver associada à outra entidade, ela saberá da existência da outra entidade e, então, poderão interagir Entre quais entidades este relacionamento está definido? Entre papéis de objeto Entre papéis de agente Entre papéis de objetos e papéis de agentes Entre ambientes Entre agentes Entre objetos Entre organizações e objetos Entre papéis de agente e objeto

Relacionamentos agregação: Define a entidade que é o agregador e a entidade que é a parte. Se uma entidade estiver agregada a outra, dizemos que ela é o agregador de partes. O agregador pode usar a funcionalidade disponível em suas partes para realizar seu trabalho. Entre quais entidades este relacionamento está definido? Entre papéis de objeto Entre papéis de agente

Sistema Multi-Agentes ambiente Organização principal agente objeto

Sistema Multi-Agentes Organização principal Papel de agente Papel de objeto Organização principal agente objeto ambiente

Sistema Multi-Agentes Sub-organização Sistema Multi-Agentes Organização principal Organização principal agente objeto ambiente

Sistema Multi-Agentes Sub-organização Sistema Multi-Agentes Organização principal Papel de agente Papel de objeto Organização principal agente objeto ambiente

Comportamento das entidades Análise do comportamento independente do domínio da aplicação Criação das entidades Destruição das entidades Interação entre as entidades Agentes e sub-organizações interagindo com organizações Agentes e sub-organizações interagindo com ambientes

Estados de um papel de agente compromisso criado Criado execução reiniciada Ativo Inativo execução suspensa compromisso criado compromisso cancelado Destruído

Agente (ou sub-organização) se movendo de um ambiente para outro Saindo de um ambiente Entrando em um ambiente Saindo de uma organização Entrando em uma organização

Framework Conceitual de d'Inverno y Luck

Framework Conceitual de d'Inverno e Luck Propõem uma hierarquia em quatro camadas O ambiente consiste de entidades das quais algumas são objetos Do conjunto de objetos, algumas são agentes, e dos agentes alguns são agentes autônomos. Entidades

Entidade e Ambiente Entidade e ambiente: Coleção de atributos

Objeto Entidade com conjunto de capacidades Capacidade: Ação: conjunto de ações que podem ser desempenhadas pelo objeto Ação: muda o estado do ambiente (sub-conjunto de capacidades)

Objeto Seleção de ações: Estado: Operação: baseada no estado do ambiente e no estado objeto Estado: estado do ambiente + ações Operação: indica qual é alteração do estado do objeto dado a execução de uma ação Podem mudar: estado do ambiente e a próxima ação Não mudam: atributos, capacidades e função de seleção das ações

Agente Objeto com metas Metas: (conjunto de atributos) estado a ser atingido no ambiente

Agente Percepção possível: Percepção atual: Ações de percepção: o que o agente pode enxergar do ambiente Percepção atual: o que o agente realmente enxerga do ambiente Ações de percepção: que possibilitam a percepção do ambiente

Agente Seleção de ações: Estado: baseada no estado do ambiente, nas percepções atuais e nas metas Estado: estado do objeto + ações do agente + percepções atuais + percepções possíveis

Agente Operação: indica qual é alteração no estado do agente dado a execução de uma ação Podem mudar: percepções possíveis, percepções atuais e a próxima ação Não mudam: atributos, capacidades, metas, ações de percepção e função de seleção das ações e percepções

Agente Autônomo Agente com motivação Motivação: Possibilidade de gera suas próprias metas Também define percepções, ações e estado

Descrição das entidades Agentes satisfazem metas Agentes autônomos, adicionalmente, criam metas Server-agents Agentes que não são autônomos Neutral-objects: Objetos que não são agentes

SMA e Sociedade de agentes Sistema Multi-Agentes: É composto por dois ou mais agentes Tem pelo menos um agente autônomo (que tem a(s) meta(s)) Existe pelo menos um relacionamento entre dois agentes onde um satisfaz a meta do outro Sociedade de agentes: conjunto de entidades e conjunto de relacionamentos em um SMA

Relacionamentos Agentes adotam as metas de outros agentes Relacionamentos são definidos com base na adoção de metas. Engagement: quando um server-agent adota a meta de outro agente server-agents são obrigados a adotarem uma meta de um agente autônomo Cooperação: quando um agente autônomo adota a meta de outro agente um agente autônomo não é obrigado a adotar a meta de outro

Referências Kaos: Dardenne, A.; Lamsweerde, A.; Fickas, S. (1993) "Goal-directed Requirements Acquisition." Science of Computer Programming. v.20, p.3-50. d'Inverno, M.; Luck, M. (2001) "Understanding Agent Systems". New York: Springer, 2001. Luck, M.; d'Inverno, M. “A conceptual framework for agent definition and development.” The Computer Journal, 44(1):1--20, 2001. Yu, L.; Schmid, B. “A Conceptual Framework for Agent-Oriented and Role-Based Work on Modeling.” In: WAGNER, G.; YU, E. (Eds.). Proceedings of the 1st International Workshop on Agent-Oriented Information Systems, 1999. TAO: Silva, V.; Garcia, A.; Brandao, A.; Chavez, C.; Lucena, C.; Alencar, P. “Taming Agents and Objects in Software Engineering” In: Garcia, A.; Lucena, C.; Zamboneli, F.; Omicini, A; Castro, J. (Eds.), Software Engineering for Large-Scale Multi-Agent Systems, Springer-Verlag, LNCS 2603, pp. 1-26, 2003.