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JADE: J ava A gent D evelopment E nvironment Framework

JADE: J ava A gent D evelopment E nvironment Framework. http:// jade.tilab.com / Versão atual : 4.3.0 03/2013. O q ue são Agentes ?. O q ue são Agentes ?.

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JADE: J ava A gent D evelopment E nvironment Framework

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Presentation Transcript

  1. JADE:Java Agent Development Environment Framework http://jade.tilab.com/ Versãoatual: 4.3.0 03/2013

  2. O quesãoAgentes? @LES/PUC-Rio

  3. O quesãoAgentes? • Agente de software é uma entidade que está situada em um ambiente e capaz de ação autônoma neste ambiente para atingir seus objetivos projetados. Wooldridge & Jennings • A entidade Agente é qualquer coisa que possa perceber o ambiente e agir sobre o mesmo. Russell & Norvig @LES/PUC-Rio

  4. O quesãoAgentes? • Autonomia: • Operam sem intervenção humana ou de outros agentes • Tem algum tipo de controle sobre suas ações e seu estado interno @LES/PUC-Rio

  5. O quesãoAgentes? • Características: • Autonomia • Reatividade • Pró-atividade • Interatividade • Adaptação • Aprendizado • Racionalidade • Mobilidade @LES/PUC-Rio

  6. O quesãoAgentes? • Características: • Autonomia • Reatividade • Pró-atividade • Interatividade • Adaptação • Aprendizado • Racionalidade • Mobilidade JADE @LES/PUC-Rio

  7. JADE • Jade é um middleware para o desenvolvimento de sistemas multi-agentes, que suporta: • Um modelo assíncrono de programação de agentes • Comunicação entre agentes de uma mesma plataforma ou de plataformas diferentes. • Mobilidade e segurança. @LES/PUC-Rio

  8. JADE • Jade é também uma plataforma para execução de agentes, que inclui: • Um ambiente de execução (container) onde os agentes JADE "vivem" e possam ser executados. • Uma biblioteca de classes de desenvolvimento de agentes. • Um conjunto de ferramentas gráficas que permite a administração e o monitoramento das atividades dos agentes em execução. @LES/PUC-Rio

  9. Contêiner e Plataforma • Contêiner • Instância de um ambiente Jade • É onde os agentes executam • Plataforma • Conjunto de contêineres ativos @LES/PUC-Rio

  10. Contêineres e Plataformas @LES/PUC-Rio

  11. Plataforma • O Jade segue o modelo da FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) @LES/PUC-Rio

  12. Plataforma • 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 @LES/PUC-Rio

  13. Plataforma • Oferece o serviço de páginas amarelas na plataforma @LES/PUC-Rio

  14. Plataforma • Sistema JADE suporta a comunicação entre vários agentes FIPA e fornece uma implementação padrão da comunicação linguagem FIPA-ACL, o que facilita a comunicação entre os agentes e permite a detecção de serviços do sistema. @LES/PUC-Rio

  15. Plataforma @LES/PUC-Rio

  16. 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 comportamentos @LES/PUC-Rio

  17. A Classe Agent • A classe base para a definição de agentes • 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...) @LES/PUC-Rio

  18. A Classe Agent • Oferece um conjunto de métodos para a implementação do comportamento do agente • A classe Agent oferece um scheduler (não acessível ao programador) que gerencia automaticamente o agendamento dos comportamentos @LES/PUC-Rio

  19. O Ciclo de Vida de um Agente @LES/PUC-Rio

  20. 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 AMS • Ex: agente@localhost:1099/JADE • Entra no estado Ativo • É executado o método setup() • Método responsável por inicializar os comportamentos do agente @LES/PUC-Rio

  21. 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 @LES/PUC-Rio

  22. 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 @LES/PUC-Rio

  23. 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 @LES/PUC-Rio

  24. O Esquema de um Comportamento public class UmComportamento extends Behaviour { public void action() { while (true) { // Código do Comportamento } } public boolean done() { return true; } } @LES/PUC-Rio

  25. 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 @LES/PUC-Rio

  26. A Execução de um Agente @LES/PUC-Rio

  27. 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 @LES/PUC-Rio

  28. A Hierarquia de Comportamentos @LES/PUC-Rio

  29. 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 @LES/PUC-Rio

  30. 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 @LES/PUC-Rio

  31. 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 } } @LES/PUC-Rio

  32. 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; } } @LES/PUC-Rio

  33. A Comunicação entre Agentes @LES/PUC-Rio

  34. A Comunicação entre Agentes • A troca de mensagens é assíncrona e usa a FIPA ACL (Agent Communication Language) @LES/PUC-Rio

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

  36. A Linguagem ACL – Performativas INFORM “A porta está aberta” QUERY “A porta está aberta?” REQUEST “Abra a porta para mim” AGREE “OK, vou abrir a porta para você” REFUSE “Eu não vou abrir a porta” FAILURE “Eu não consigo abrir a porta” @LES/PUC-Rio

  37. A Linguagem ACL – Performativas PROPOSE “Eu posso abrir a porta para você, pelo seguinte preço” SUBSCRIBE “Quero ser avisado quando a porta for aberta” NOT-UNDERSTOOD “Porta? Que porta?” @LES/PUC-Rio

  38. 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 it’s raining" ); send(msg); @LES/PUC-Rio

  39. Recebendo Mensagens • Para 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 } @LES/PUC-Rio

  40. O Serviço de Páginas Amarelas – Agente DF @LES/PUC-Rio

  41. O Serviço de Páginas Amarelas – Agente DF • Todo agente deve registrar seu serviço no DF (Directory Facilitator) • Só existe um DF em cada plataforma Jade @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(); } ... } @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"); } @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[i].getName(); } catch (FIPAException fe) { fe.printStackTrace(); } ... } ); ... } @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 (Agent Management System), 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 @LES/PUC-Rio

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