Agentenbasierte Softwareentwicklung

1. Agentenbasierte Softwareentwicklung Referent: Theodor Foerster Agentenbasierte Softwareentwicklung

2. Gliederung • Einführung • Motivation • Beispiel • Konzepte • Methodik • Ausblick & Fazit Agentenbasierte Softwareentwicklung

3. Einführung • Bestimmte Anforderungen • Inhärente Verteilung • Eingeschränkte Umgebungssicht => System von Agenten Agentenbasierte Softwareentwicklung

4. Motivation • Einheitliche Entwicklungsmethodik • Synergien nutzen => Vorteile von Frameworks Agentenbasierte Softwareentwicklung

5. Gliederung • Einführung • Motivation • Beispiel • Konzepte • Methodik • Ausblick & Fazit Agentenbasierte Softwareentwicklung

6. Virtueller Fußball • Server als Simulator • Agenten als Spieler • Simulator kümmert sich um reale Spielverhältnisse • Agenten können sich absprechen • Vizeweltmeister RoboCup 98 (Simulation) Agentenbasierte Softwareentwicklung

7. Weitere Beispiele • Assistent zur Nutzung verteilten Know-hows • Schwindelmex • Dezentralisiertes, flexibles Job-Shop-Scheduling Agentenbasierte Softwareentwicklung

8. Gliederung • Einführung • Motivation • Beispiel • Konzepte • Methodik • Ausblick & Fazit Agentenbasierte Softwareentwicklung

9. Gemeinsamkeiten • Nachrichtenaustausch • Ähnliche Gliederung der Komponenten Konzepte für • Analyse • Entwurf • Implementierung Agentenbasierte Softwareentwicklung

10. Analyse - Bestandteile • Steuerungsmodul • Wissensbasis • Interaktionmodul • Ausführungsmodul • Managementschnittstelle Agentenbasierte Softwareentwicklung

11. Bestandteile - Steuerungsmodul • Regelt Kommunikation • Konfiguriert den Agenten • Enthält Entscheidungsalgorithmus • Vorteil: Komponenten müssen nicht alle anderen kennen • Nachteil: Eingeschränkter Informations- und Steuerungsfluss Agentenbasierte Softwareentwicklung

12. Bestandteile - Wissensbasis • Dreigeteilt in • Fähigkeiten und Handlungsvarianten • Aktuelle Umgebungsinformationen • Ziele • Spezialinformationen • Wissensbasis beeinflusst Entscheidungen Agentenbasierte Softwareentwicklung

13. Bestandteile - Interaktionsmodul • Sendet/empfängt Umgebungsinformationen • anwendungsspezifische Aufgaben Agentenbasierte Softwareentwicklung

14. Bestandteile - Ausführungsmodul • Führt verpflichtende Aktionen aus • Kapselt Aktionsausführung von Aktionsauswahl • Enthält Parallelisierungstrategie Agentenbasierte Softwareentwicklung

15. Bestandteile - Managementmodul • Enthalten wenn kein klarer Ablauf erkennbar • Für geordneten Ablauf zuständig • Einstellungen Agentenbasierte Softwareentwicklung

16. Analyse - Datenstrukturen • Umgebungsinformation • Handlungsaufforderung • Situation • Aktion • Plan • Fähigkeit • Handlungsvariante • Ziel • Verpflichtung • Aktivität Agentenbasierte Softwareentwicklung

17. Übersicht Datenstrukturen Agentenbasierte Softwareentwicklung

18. Analyse - Algorithmen • Aktualisierung der Umgebungsinformation • Auswahl der nächsten Aktion • Ablaufsteuerung Agentenbasierte Softwareentwicklung

19. Übersicht Algorithmen Agentenbasierte Softwareentwicklung

20. Analyse - Systemsicht • Adresse • Identifikation • Nachricht • Umgebungsinformation & Handlungsaufforderung • Protokoll • Kommunikationsregeln Agentenbasierte Softwareentwicklung

21. Entwurf - Bestandteile • Steuerungsmodul • Wissensbasis • Interaktionsmodul • Ausführungsmodul • Managementschnittstelle Agentenbasierte Softwareentwicklung

22. Beispiel - Wissensbasis Agentenbasierte Softwareentwicklung

23. Entwurf - Datenstrukturen • Umgebungsinformation • Liste aus Attribut-Werte-Paaren • Request • Parameter, Priorität, Endtermin • Capabilities • Namen, Parametername, Wertebereich, Bearbeitungsdauer, uvm. • ... Agentenbasierte Softwareentwicklung

24. Entwurf - Algorithmen • Aktualisierung der Umgebungsinformation • Entsprechender Parameter in die Wissensbasis • Auswahl der nächsten Aktion • Ablaufsteuerung • Managt einzelne Tasks (stop, run,...) Agentenbasierte Softwareentwicklung

25. Entwurf - Systemsicht • Adresse • Host, port, ID • Nachricht • Sender, Empfänger, Typ, Inhalt • Protokoll • z.B. Beziehung von Nachrichtentyp und Rolle Agentenbasierte Softwareentwicklung

26. Implementierung • Verschiedene Kommunikationstechniken • Datenschutz und –sicherheit • Parallelität • Frage der Programmiersprache • Java (OOP) vs. Prolog (logisch) Agentenbasierte Softwareentwicklung

27. Aspekte • Konzepte variieren nach Fragestellung • Speziell zu beachtende Gebiete • Wissensrepräsentation • OOP • Agententechnik generell Agentenbasierte Softwareentwicklung

28. Gliederung • Einführung • Motivation • Beispiel • Konzepte • Methodik • Ausblick & Fazit Agentenbasierte Softwareentwicklung

29. Methodik - Begriffe • Agent • Verteilte Softwaresysteme • Software-Entwicklung • Analyse und Entwurfsmuster • Frameworks Agentenbasierte Softwareentwicklung

30. Begriffe - Framework • Anpassbare Menge an abhängigen Klassen • Wiederverwendbare Abstraktion • Framework enthält • Konzepte • Schnittstellen • Invarianten der Interaktion • Ablaufsteuerung • Basis-Implementierung Agentenbasierte Softwareentwicklung

31. Begriffe - Framework Makro Architektur „Erst lose, dann starr“ Agentenbasierte Softwareentwicklung

32. Strukturierung des Framework • Abhängig von der Programmiersprache • In Schichten gegliedert • Konzeptschicht • Standardschicht • Variantenschicht • Implementierung kann in jeder Schicht ansetzen Agentenbasierte Softwareentwicklung

33. Framework - Bestandteile • Standardschicht: abstrakte Klassen der Komponenten • Variantenschicht: Kommunikation & Wissensmanagement Agentenbasierte Softwareentwicklung

34. Framework - Datenstrukturen • Standardschicht: z.B. Aktionsauswahl & Speicherung der Umgebung • Variantenschicht: Aktion & Handlungsvarianten Agentenbasierte Softwareentwicklung

35. Framework - Algorithmen • Standardschicht: abstrakte Ablaufsteuerung • Variantenschicht: z.B. Planauswahl Agentenbasierte Softwareentwicklung

36. Framework - System • Unterstützt Zusammenspiel mehrerer Agenten • Enthält Analysefunktionen • Kann Kooperationspläne abspeichern Agentenbasierte Softwareentwicklung

37. Entwicklungsmethoden • Agentenorientierte Analyse • Theoriebasierte Konstruktion • Entwickeln mit Mitteln der Logik • BDI-Agenten • Modellierung durch Skripts • uvm. Agentenbasierte Softwareentwicklung

38. Entwicklungsmethoden • Unterscheidung: • Herangehensweise • Ausgangspunkt • Eingesetzte Mittel • Phasen (Analyse, Entwurf,…) • Sichtweise Agentenbasierte Softwareentwicklung

39. Agenten & Java • Agenten benötigen keine Vererbung • Als Implementierungssprache geeignet • Es existiert noch kein auf Java abgestimmtes Framework Agentenbasierte Softwareentwicklung

40. Bestehende Frameworks in Java • AgentBuilder (www.agentbuilder.com) • ABE • Intelligent Agent Factory • JACK Agentenbasierte Softwareentwicklung

41. Gliederung • Einführung • Motivation • Beispiel • Konzepte • Methodik • Ausblick & Fazit Agentenbasierte Softwareentwicklung

42. Ausblick • Framework muss in konkreten Projekten bestehen • Zusammenspiel von Agenten & Java ausführlicher evaluieren => Praktikum: Verteiltes Programmieren von Agentensystemen  Agentenbasierte Softwareentwicklung

43. Fazit • Entwicklungsmethode für Agentensysteme • Eignung in Projekten? Agentenbasierte Softwareentwicklung

44. Ende Fragen?!? Literatur: Kühnel, Ralf; Agentenbasierte Softwareentwicklung, Addison Wesley Http://www.ki.informatik.hu-berlin.de Agentenbasierte Softwareentwicklung