Comunicação entre Agentes Inteligentes

1. Comunicação entre Agentes Inteligentes Ryan Leite Albuquerque < ryan@cesar.org.br >

2. Motivação : Ubiqüidade • Ubiqüidade: Do latim “ubiquu” • O que está em todo lugar a toda hora • Ubiqüidade Computacional • Os serviços computacionais poderão ser usados em toda parte e a qualquer hora • “Jetsons”, “Sexto Dia”, “Matrix”. Algo familiar ? • Cenário • SeDi = Secretário Digital • Júlia é Engenheira de Tráfego

3. Motivação : Cenário de um SeDi • Chegada ao Aeroporto • Visto de entrada • Caminho até o ponto de ônibus (óculos) • A Caminho do Hotel • Deficiente visual ajudado pelo SeDi e o SeDi do ônibus • Compras • Localização e comparação das lojas que vendem o produto • Conferência • Nível de ansiedade (monitoramento) • Reprodução do CD da Enia • Demonstrações online • Animações holográficas • Conexão com as câmeras online nas avenidas

4. Motivação : Cenário de um SeDi • Comemoração • Ninguém tem que combinar nada • Os SeDis decidem onde ir baseados nos perfis • Pagamento • Automático. Sem estresse. Da melhor forma para Júlia. • Voltando pra casa... • Putz! E as compras? • O presente já está sendo entregue • Chegando em casa • Suprimentos • Curriculum

5. Motivação : Agentes • Reflexão • Cenário altamente dinâmico • Integração de diversas mídias e dispositivos • Como implemnetar? • Sugestão: usar Agentes Inteligentes • Agentes • Conjunto de metáforas, técnicas e ferramentas • Ideal para aplicações autônomas, móveis e inseridas em uma sociedade • Naturalmente capazes de: • Reagir de forma autônoma e reativa • Raciocinar de forma pró-ativa • Adaptar-se ao ambiente onde estão inseridos • Iteragir com outras entidades

6. Motivação : Agentes • Iteração • Solução compartilhada de problemas • Requisito básico • Mecanismo de Comunicação • Linguagem comum • Infra-estrutura • Mas como implementar?

7. Roteiro • Conceitos Básicos • Tipos de Comunicação • Atos da Fala • Linguagens de Comunicação • Linguagens de Conteúdo • Ontologias • KQML • FIPA ACL • Exemplo • Ferramentas

8. Conceitos Básicos

9. Tipos de comunicação • Telepatia • Acesso direto à uma Knowledge Base (KB) • Lendo a mente... • Cada um com sua KB • KB compartilhada • Problemas • Podem usar o mesmo símbolo para denotar coisas diferentes • Podem usar símbolos diferentes para denotar a mesma coisa • Linguagem de Comunicação de Agentes (LCA) • Comum

10. Atos da Fala • Categorização das expressões humanas qto a • Intenção do locutor • Impacto ou reação do ato comunicativo causado no estado mental do receptor • Existem aproximadamente 4600 atos de fala! • Não é esse o objetivo de uma ACL • Ajuda a decidir as primitivas das ACLs • Todo primitiva de uma ACL é um ato de fala

11. Atos da Fala • Linguagem Humana • Atos comunicativos são interpretados a partir da mensagem e do contexto • Nem sempre esta interpretação é óbvia • Dificuldades • “Cale-se !” (Comando) • “Por favor, você pode se calar ?” (Pedido) • “Você vai se calar ou não ?” (Pergunta) • “Eu gostaria que você se calasse.” (Informação)

12. Representativos Expressam uma Proposta Ex: “Vamos jogar boliche amanhã?” Diretivos Expressam um Pedido ou Comando Ex: “Cale-se!” Comissivos Expressam Promessa ou Ameaça Ex: “Eu prometo doar R$1.000,00.” Expressivos Expressam Desculpas ou Agradecimentos Ex: “Desculpe pelo atraso?” Declarativos Mudam o Estado do Mundo Ex: “Eu os declaro marido e mulher!” Veredictos Expressam um Julgamento Ex: “West é criminoso.” Atos da Fala : Categorias

13. Atos da Fala • Ato Locucionário • Emissão da mensagem • Efeito Ilocucionário • O que o locutor entende por algo • Efeito Perlocucionário • O real efeito do ato comunicativo no receptor • Ideal • Efeito perlocucionário previsível • Para um dado Ato Locucionário, • Efeito Ilocucionário = Efeito Perlocucionário. • Em miúdos, prever a reação do receptor!

14. Linguagens de Comunicação • Baseadas na Teoria dos Atos da Fala • Objetiva a troca de informações entre agentes • Transporte de mensagens na rede através de protocolos de baixo nível • SMTP, TCP/IP, IIOP ou HTTP • Esse transporte é transparente para o usuário • Para o KSE, uma LCA é dividida em: • Ontologia • Linguagem interna (lógica) • Codificação do conteúdo • Linguagem externa • Ato Locucionário (Performativa) • Encapsulamento de infomações para o roteamento

15. Ontologias • Definição • É um vocabulário cujos termos são relacionados a um certo domínio e precisamente definidos por textos como entradas de dicionário ou de enciclopédias • Os relacionamentos entre esses termos também são especificadas usando técnicas de modelagem formal • Uma vez especificada… • Pode-se construir uma KB relacionadas ao domínio coberto pela ontologia • Esta KB pode ser compartilhada com outros agentes interessados em conhecimentos sobre este domínio

16. Ato Comunicativo Conteúdo Mensagem Linguagem Interna (LI) • O que é? • Linguagem em que deve ser codificado o conhecimento que se deseja compartilhar com o destinatário da mensagem • Exemplos • KIF ( Knowledge Interchange Format ) • Versão prefixada (“LISP like”) da lógica clássica de primeira ordem • Não está totalmente implementada para uso comercial • Produzida pelo KSE • Linguagem natural • Prolog, SQL, LISP • RDF (Resource Description Framework) • XML

17. Linguagem Externa ( LE ) • O que é ? • Linguagem que encapsula: • O ato comunicativo = ato locucionário = performativa • Informações para o roteamento • Agente receptor • Ontologia • Linguagem interna • Conteúdo • … • Exemplos • KQML • FIPA ACL

18. KQML Knowledge Query and Manipulation Language

19. KQML • Objetivo • Interoperabilidade entre agentes de software em aplicações distribuídas e/ou heterogênea • Pioneira ( KSE – 1994 ) • Aplicações • eCommerce (negociação) • Jogos • BDs distribuídos e/ou heterogêneos • Integração de tecnologias • ...

20. KQML : Características • Principais características da linguagem: • Independente de Linguagem Interna • Independente de Ontologia • Independente de Protocolos deTransporte de Rede • Comunicação baseada nos atos da fala • Performativas • Sugere o uso de Agentes Facilitadores • Camadas: • Comunicação, Conteúdo e Mensagem

21. KQML : Sintaxe ( performativa :sender <word> :receiver <word> :reply-with <word> :in-reply-to <word> :language <word> :ontology <word> :content <expression> ) Camada de Comunicação Camada de Mensagem Camada de Conteúdo

22. KQML : Performativas • Performativas Típicas • tell : informa que o conteúdo da mensagem está na KB do locutor • ask-if : o locutorquer saber se o conteúdo de sua mensagem é verdadeiro para o receptor • advertise : o locutor quer que o receptor saiba que ele pode processar mensagens no modelo do seu conteúdo • insert : o locutor “pede” ao receptor que adicione o conteúdo da mensagem à sua KB • Outras Performativas • achieve, ask-about, ask-all, ask-one, break, broadcast, broker-all, broker-one, deny, delete, delete-all, delete-one, discard, eos, error, evaluate, forward, generator, monitor, …

23. Exemplo • A1 envia a seguinte mensagem para A2 ... ( advertise :sender A1 :receiver A2 :reply-with id1 :language KQML :ontology kqml-ontology :content ( ask-if :sender A2 :receiver A1 :in-reply-to id1 :language Prolog :ontology CIn :content “Professor(X,Y)”))

24. Exemplo • A2 pergunta então a A1 ... ( ask-if :sender A2 :receiver A1 :in-reply-to id1 :reply-with id2 :language Prolog :ontology CIn :content “Professor(X, ‘Agentes’)” )

25. Exemplo • A1 responde ao agente A2 ... ( tell :sender A1 :receiver A2 :in-reply-to id2 :reply-with id3 :language Prolog :ontology CIn :content “X = Geber, X = Flávia, X = Jacques...” )

26. KQML : Problemas • Ambigüidade e Termos Vagos • O significado de performativas reservadas é pouco claro. Normalmente estão associadas à intuição e ao domínio da linguagem natural do intérprete • Performativas com nomes inadequados • Algumas performativas têm nomes que não correspondem diretamente ao ato comunicativo a ela associado • Ex: “tell” • Ausência de performativas • Alguns atos comunicativos não estão representados entre as performativas disponíveis

27. FIPA Foundation for Intelligent Physical Agents

28. FIPA : Histórico • FIPA é uma associação sem fins lucrativos fundada em 1996 e localizada em Genebra na Suíça • Objetiva promover o sucesso das aplicações, serviços e equipamentos baseados em agentes • Provê especificações para maximizar a interoperabilidade entre aplicações, serviços e equipamentos baseados em agentes

29. FIPA • FIPA x KQML • Ao contrário do KQML, as especificações FIPA têm uma grande preocupação com a modelagem semântica • Linguagem de Comunicação de Agentes • FIPA ACL • Linguagens Interna • FIPA Content Language Library (FIPA-CLL) • FIPA-SL, FIPA-RDF, FIPA-CCL, FIPA-KIF, … • Mas também é independente de LI

30. FIPA ACL • Sintaxe • Praticamente igual ao KQML • Conjunto de performativas menor • accept-proposal, agree, cancel, cfp, confirm, disconfirm, failure, inform, inform-if, inform-ref, not-understood, propose, query-if, query-ref, refuse, reject-proposal, request, request-when, request-whenever, subscribe • E só estes! • Semântica • Definida precisamente

31. FIPA ACL x KQML • Igualdades • Independência de IL e de ontologias • Sintaxe idêntica • Diferenças • Visível principalmente na semântica • Performativas são diferentes • Os agentes de FIPA ACL são proibido de manipular diretamente a KB de outros agentes • Tratamento diferente do gerenciamento dos agentes e das primitivas de administração • Em FIPA ACL register, unregister, ..., são tratados por um módulo a parte

32. FIPA ACL x KQML • Diferenças (situação fictícia) • Em KQML • Mensagem de A para B: achieve goal X • Usa todo o vocabulário da LCA (performativa “achieve”) • Em FIPA ACL • Mensagem de A para B: tell ( achieve goal X ) • A LCA não entende! A LI sim! • Elimina a necessidade da performativa achieve na LCA • Questão ainda em aberto! Conteúdo

33. Exemplo A simple one...

34. Agente Somador • Linguagens • Java • KQML • Ferramentas • SACI (Simple Agent Communication Infrastructure)

35. Agente Somador Sociedade Facilitador (1) Advertise (2) Get Possible Servers (4) Ask One (3) Forward (5) Forward (6) Tell Agente Servidor Agente Cliente

36. Plus Server public static void main(String[] args) { Agent a = new PlusServer(); if (a.enterSoc("APlusServer")) { mbox.advertise("ask-one", "algebra", "matematica", "X+Y"); a.run(); // Fica lendo o Mailbox } }

37. Plus Server public void run() { while (running) { Message m = mbox.polling(); if (m.get("performative").equals("forward")) { m = new Message(m.get("content").toString()); } if (m.get("performative").equals("ask-one")) { Message r = new Message("(tell)"); r.put("receiver", m.get("sender")); r.put("in-reply-to", m.get("reply-with")); r.put("content", calcula( (String)m.get("content") )); mbox.forward(r); } else {System.out.println("ignorando a mensagem");} } }

38. Plus Client public static void main(String[] args) { PlusClient a = new PlusClient(); if (a.enterSoc("AClient")) { a.run(args[0]); } }

39. Plus Client public void run(String exp) { String ag = mbox.consultYP("ask-one", "algebra", "matematica", "X+Y"); Message m = new Message("(ask-one :content \""+ exp + "\")"); m.put("receiver", ag); m.put("reply-with", "rSoma"); mbox.forward(m); Message resposta = mbox.polling(); if (resposta.get("performative").equals("forward")) { resposta = new Message(resposta.get("content").toString()); } if ( ((String)resposta.get("in-reply-to")).equals("rSoma")) { System.out.println("\n\n>>>>>>>>> Resposta de “+ resposta.get("sender")+ " foi “+resposta.get("content")); } mbox.disconnect(); }

40. Ferramentas de Auxílio Análise

41. Critérios • Ferramentas escritas em Java • Com download disponível • Manuais de instalação e configuração • O mínimo necessário • Divisão • Ambientes Completos • Bibliotecas de Classes Java (API)

43. Referências • KQML • http://www.cs.umbc.edu/kqml/ • FIPA • http://www.fipa.org/ • SACI • http://www.lti.pcs.usp.br/saci/ • FIPA x KQML • http://www.objs.com/agility/tech-reports/9807-comparing-ACLs.html

44. Referências • Finin, Tim and Labrou, Yannis. A Proposal for a new KQML Specification; • Finin, Tim., Labrou, Yannis and Mayfield, James. KQML as na communication language. • Finin, Tim and Fritzon, Rich. KQML - A language and Protocol for Knowledge and Information Exchange. • Finin, Tim and Labrou, Yannis. Semantics and Conversations for na Agent Communication Language • Patil, Ramesh S., Fikes Richard E., Patel-Schneider Peter F. ., Don Mckay, Finnin, Tim., Gruber, Thomas and Neches Robert. The DARPA Knowledge Sharing Effort : Progress Report

45. Referências • Hübner, Jomi and Sichman, Jaime, "SACI: Uma Ferramenta para Implementação e Monitoração da Comunicação entre Agentes", IBERAMIA'2000, SBIA'2000, Atibaia-SP, novembro de 2000 (http://www.lti.pcs.usp.br/saci/) • Andrew C. Huang, Benjamin C. Ling, Shankar Ponnekanti, Armando Fox. “Pervasive Computing: What Is It Good For?. In proceedings of the Workshop on Mobile Data Management (MobiDE) in conjunction with ACM MobiCom '99, Seattle, WA, September 1999 (forthcoming)