Centralizado Distribuído

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1 Universidade Federal de Alagoas Curso de Ciência da Computação O Ambiente Jade: uma introdução ao framework de desenvolvimento para sistemas multiagentes Inteligência Artificial Prof. Rômulo Nunes Motivação JADE (Java Agent Development Framework) Conjunto de ferramentas para construção de MAS (Multi-agent Systems) ou SMA(em português) No quê o Jade ajuda na a construção de um SMA? Jade pode ser utilizado na concepção de um SMA para o comércio eletrônico? 2 Programação Introdução Sistemas Multiagentes FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agentes) A Plataforma Jade Agentes na Plataforma Jade Comunicação entre agentes Jade no contexto do comércio eletrônico Resumo e Conclusão 3 Introdução - SMA Porque utilizar SMA s? Centralizado Distribuído Complexidade do sistema Complexidade do problema Diminuir a complexidade do problema Distribuir informações Aumento da Robustez Facilidade em integrar soluções 4 O Ambiente Jade 1

2 Introdução - SMA Os agentes operam em ambientes: Que podem conter ou não outros agentes Abertos x fechados Com comunicação x Sem comunicação Onde os Agentes: Homogêneos x Heterogêneos Cooperativos X Competitivos Introdução - SMA Características interessantes dos agentes em um SMA: Percepção & ação Comunicação Perseguir Objetivos (Autonomia) Deliberar ações (baseadas no estado do ambiente + objetivos ) Raciocínio e aprendizagem 5 6 Visão geral de um SMA Jade é um framework para desenvolvimento de aplicações baseadas em agentes que segue os padrões FIPA. Possui alguns recursos que estão representados abaixo: Agente que provê funcionalidade de gerenciamento da plataforma Componente para o transporte das mensagens entre os agentes Agente 1 Agente n Plataforma de Agentes Agent Management System Message Transport System Directory Facilitator 7 Páginas Amarelas Outros Agentes através do protocolo HTTP ou IIOP (Internet Inter ORB Protocol FIPA Foundation for Intelligent Physical Agents Fundada em 1996 com objetivo de padronizar a utilização de agentes. Descreve uma referência de plataforma de agente (AP Agent Plataform) Infra-estrutura para o ambiente de agentes Agentes de administração Protocolo de comunicação (ACL - Agent Communication Language ) Proporciona a funcionalidade da comunicação entre agentes Derivada do KQML (Knowledge Query and Manipulation Language) 8 O Ambiente Jade 2

3 FIPA Foundation for Intelligent Physical Agents FIPA97 identifica os papéis de alguns agentes necessários para a administração da plataforma. FIPA Foundation for Intelligent Physical Agents Modelo de Referência da FIPA para Plataformas de Agentes O Agente de administração do sistema (AMS - Agent Management System) é o agente que supervisiona (controla) o acesso da plataforma; é responsável pela autenticação e controle de inscrições. O Agente de Canal de Comunicação (ACC - Agent Communication Channel) é o agente responsável pela comunicação entre agentes internos ou externos a plataforma O Diretório Facilitador (DF - Directory Facilitator) é o agente que provê um serviço de página amarela para a plataforma de agente FIPA Serviços Características Open source, possui licença LGPL (Library General Public License); Implementado totalmente em Java; É conforme a FIPA97/2000; Pode ser visto como um middleware de agentes que implementa uma plataforma de agentes e um framework de desenvolvimento; O Ambiente Jade 3

4 Características (...cont.) Escalável; (pode ser utilizado desde pequena escala a grande escala) Suporta mobilidade dos agentes; oferece uma interface gráfica de usuário (GUI) para permitir o controle de vários agentes e plataformas ao mesmo tempo; permite implementação de aplicações multidomínio. (a interface simplifica o registro de agentes em um ou mais domínios) 13 Arquitetura de uma Plataforma de agentes JADE distribuída. Protocolos de transporte de mensagens entre hosts: Internet Inter Message Transport Remote Method ORB Protocol Protocols (Serviço de Invocation Jade distributed Agent Platform e mensagens do Jade) (Java RMI) HyperText Jade Main-container Jade Agent Container Transfer Jade Agent Container Protocol JRE 1.2 JRE 1.2 JRE 1.2 O MTP utiliza-se do RMI para toca de mensagens entre as máquinas virtuais Java ( com IIOP ou HTTP quando entre plataformas diferentes ) DF Agent AMS Agent Host 1 Host 2 Host 3 14 Agent Container Main Container Agent Container Network Host Link Network Host Agentes de Software são componentes de software, assim: São hospedados em tempo de execução por Agents Containers Muitos agentes podem conviver em um único container (cerca de 1000 por host) Mapeamento entre agentes, containers e hosts é flexível 15 O pacote jade.tools contém algumas ferramentas para facilitar a administração. Agente de Monitoramento Remoto (RMA - Remote Monitoring Agent): console (agente) responsável pela administração e controle da plataforma. O JADE mantém coerência entre os RMAs através de envio de multicasting entre eles. Agent Dummy: ferramenta (agente) de monitoramento e Debugg. possui funções típicas tais como enviar, receber e armazenar mensagens ACL (Agent Communication Language). 16 O Ambiente Jade 4

5 O pacote jade.tools contém algumas ferramentas para facilitar a administração. (...cont.) Agente Sniffer: ferramenta utilizada para debugar, "snifar" e salvar em arquivo a comunicação entre agentes. é capaz de interceptar as mensagens ACL em trânsito e exibir uma anotação gráfica muito semelhante ao UML que é de grande utilidade para depuração da sociedade de agentes. Introspector Agent: ferramenta muito útil que permite monitorar o ciclo de vida dos agentes, suas mensagens ACL trocadas e os behaviours em execução. 17 O pacote jade.tools contém algumas ferramentas para facilitar a administração. (...cont.) Agente SocketProxyAgent: agente simples que age como uma porta bidirecional entre a plataforma e uma conexão TCP/IP. Este agente é útil para manipular firewalls ou prover interações entre a plataforma e applets java DF GUI: interface de usuário (um agente completo) que é usada no caso da falta do diretório facilitador no JADE. Modo gráfico para controlar a base de conhecimentos, ou seja, provê o serviço de "páginas amarelas". 18 Front-end, em destaque os agentes AMS, RMA, DF e o ACC: Agente sniffer : O Ambiente Jade 5

6 DF GUI : 21 Aplicações JADE são desenvolvidas através de Agentes Um agente JADE é mapeado em uma classe JAVA definida pelo usuário, que deve ser subclasse da classe Agent do pacote jade.core Atividades de agentes são mapeadas em classes definidas pelos usuários, que são subclasses da classe Behaviour do pacote jade.core.bahaviours. 22 Não há necessidade de implementar plataforma uma vez que o JADE inclui o AMS, o DF e o ACC que são iniciados automaticamente com a plataforma. Os agentes recebem identificadores únicos globais (GUID - Globally Unique Identifier). O nome do agente é composto por um nome do host.domínio: porta/jade; por exemplo agente@mycomputer:1099/jade. 23 Cada container é um ambiente de execução multithreaded. Um agente é no JADE é: objeto ativo que carrega consigo uma thread de controle. completamente autônomo (controla sua execução, decide quando ler as mensagens e quais ler), Capaz de iniciar diversas conversações simultâneas e executar varias tarefas concorrentemente 24 O Ambiente Jade 6

7 Behaviours: O programador usa os behaviours para modelar as ações que o agente é capaz de executar usa-se uma thread por agente e não por behaviour, o que mantém razoável o número de threads necessárias para rodar a plataforma. Os behaviours trabalham em modo de agendamento cooperativo. Cada behaviour deve ceder o controle para permitir que os outros possam ser executados. 25 O JADE suporta mobilidade intraplataforma e clonagem os agentes podem migrar entre os containers, podem ser clonados entre os containers podem ser iniciados pelo próprio agente (domove, doclone) ou solicitados pela plataforma via AMS (Agent Management System ) 26 Possíveis estados de acordo com o ciclo de vida especificado pela FIPA: AP_ INTIATED: o agent object está construído, contudo ainda não se registrou com AMS, não tem nem um nome nem um endereço e não pode se comunicar com outros agentes; AP_ ACTIVE: o agent object está registrado com AMS, portanto já possui seu AID e pode ter acesso as várias características JADE; AP_ SUSPENDED: o agent object está atualmente parado, sua thread interna está suspensa e nenhum behaviour esta sendo executado; 27 Possíveis estados de acordo com o ciclo de vida especificado pela FIPA: (...cont) AP_ WAITING: o agent object está bloqueado, esperando por algo. Sua thread está dormindo temporariamente. AP_ DELETED: o agente definitivamente está morto. Sua thread interna foi terminada e o agente não está mais registrado com AMS; AP_ TRANSIT: um agente móvel entra neste estado enquanto está migrando. O sistema continua armazenando as mensagens que serão enviadas a nova localidade; 28 O Ambiente Jade 7

8 Possíveis estados de acordo com o ciclo de vida especificado pela FIPA: (...cont) AP_ COPY: esse estado é usado internamente pelo JADE para estados que estão começando a ser clonados. AP_ GONE: esse estado é usado internamente pelo JADE quando o agente móvel migrou para uma nova localidade e possui um estado estável. Diagrama de estados de agente na Comunicação entre agentes Serviço de Transporte de Mensagens Controla a fila de mensagens ACL privativa do agente Projetado para adaptar-se dinamicamente O mecanismo de transporte é selecionado de acordo com a situação Para obter o menor custo de transmissão de mensagem Os overheads dependem da localização do receptor e do cache Comunicação entre agentes Serviço de Transporte de Mensagens Canal de comunicação entre agentes distribuídos O main container não sofre prejuízos de desempenho, graças aos caches distribuídos O Message Transport Protocols (MTP) pode ser ativado/desativado em tempo de execução em qualquer container, via GUI. O controle de mensagens é otimizado pelo ACL (Agent Communication Language) O Ambiente Jade 8

9 Comunicação entre agentes Elementos de comunicação na plataforma JADE. Comunicação entre agentes A arquitetura do software se baseia na coexistência de várias JVMs e: podem estar espalhadas por vários hosts; cada VM é um container de agentes que provê um ambiente de runtime completo para execução de agentes; cada VM permite que vários agentes sejam executados concorrentemente no mesmo host Ex.: Jade no contexto do comércio eletrônico Ex.: Jade no contexto do comércio eletrônico Necessitamos de: Raciocínio independente Comunicação Autonomia independencia de SO e localização dos participantes Base de Conhecimento Tática de Negociação 1 Negociador 1 Base de Conhecimento Tática de Negociação n Negociador n Ambiente FIPA (JADE) O Ambiente Jade 9

10 Resumo e conclusão O JADE segue os padrões da FIPA, que é uma instituição que dita regras sobre a padronização em MAS (Sistemas mult-agentes) O JADE possue muitas ferramentas e facilidades (agindo como framework de fato) para a MAS. Um ambiente para o comércio eletrônico necessita de um ambiente multi-agentes para funcionar. Por suas características, o JADE é um framework adequado ao propósito. Onde obter mais informações FIPA - Núcleo Brasileiro de Jade Universidade de Brasília - JADE site oficial - JADE Administrative Tutorials por David Grimshaw (Ryerson University) - Scalability and Performance of JADE Message Transport System - por E.Cortese; F.Quarta e G.Vitaglione (paper) O Ambiente Jade 10