JADE Java Agent Development Framework

1. JADEJava Agent Development Framework http://jade.tilab.com/

2. JADE • Jade é um framework para o desenvolvimento de SMA • Versão 3.6 • Inclui: • Um ambiente de execução onde os agentes JADE "vivem" e que deve estar ativo em um host antes que um agente possa ser executado • Uma biblioteca de classes que programadores podem usar para desenvolver agentes • Um conjunto de ferramentas gráficas que permite a administração e o monitoramento das atividades dos agentes em execução

3. Conceitos Importantes • JADE deve ser utilizado para … • implementar sistemas distribuídos • agentes móveis • Contêiner • Instância de um ambiente Jade • É onde os agentes executam • Ao iniciar o Jade, um MainContainer é criado • Plataforma • Conjunto de contêineres ativos

4. Contêineres e Plataformas

5. Modelo FIPA • JADE segue o modelo de desenvolvimento da FIPA • Todo MainContainer tem um AMS e um DF • Agent Management System (AMS) • 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 • Directory Facilitator (DF) • Oferecer o serviço de páginas amarelas na plataforma

6. Classe Agent • Representa a classe base para a definição de agentes • Para o desenvolvedor, 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...) • Oferece um conjunto de métodos para a implementação do comportamento do agente

7. Modelo Computacional do Agente • Um agente é multi-tarefa, onde os serviços são executados concorrentemente • Utiliza o método “round-robin” • Cada serviço de um agente deve ser implementado como um ou mais comportamentos • A classe Agent oferece um scheduler (não acessível ao programador) que gerencia automaticamente o agendamento dos comportamentos

8. O Ciclo de Vida de um Agente I/III

9. O Ciclo de Vida de um Agente II/III • Iniciado • O objeto agente é criado, mas ainda não se registrou no AMS, i.e. não possui um identificador e não pode se comunicar com outros agentes • Ativo • O objeto agente está registrado no AMS, possui um identificador e pode executar seus serviços • Suspenso • O objeto agente está parado, i.e. sua thread interna está suspensa e o agente não está executando serviço algum

10. O Ciclo de Vida de um Agente III/III • Esperando • O agente está bloqueado, esperando por algum evento, i.e. sua thread interna está dormindo e será acordada quando uma condição se tornar verdadeira • Removido • O agente terminou sua execução, i.e. sua thread interna acabou sua execução e o agente não está mais registrado no AMS • Em Trânsito • Um agente móvel entra neste estado quando está migrando para um novo local (contêiner). O sistema continua a armazenar as mensagens enviadas a este agente, que lhe serão passadas quando ele estiver no novo local

11. 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 MAS • Ex: agente@localhost:1099/JADE • nomeAgente @ nomePlataforma : numeroPorta / JADE • Entra no estado Ativo • É executado o método setup() • Método responsável por inicializar os comportamentos do agente

12. Destruindo um agente Jade • Mesmo que não esteja fazendo coisa alguma, o agente continua executando • Para terminar um agente, deve-se executar o método doDelete() que chama o método takeDown() (pode ser reimplementado) • Serve para remover todas as referências ao agente da plataforma

13. 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(X) • Comportamentos podem ser adicionados a qualquer momento com o método removeBehavior(X)

14. 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

15. Hierarquia de comportamentos I/II • Comportamentos Simples • Modelam os comportamentos atômicos • 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 • Comportamentos Compostos • Modelam comportamentos que são compostos de outros comportamentos. • As operações que devem ser executadas não estão definidas neste comportamento em si, mas nos comportamentos filhos que o compõem • SequentialBehaviour, ParallelBehaviour e FSMBehaviour

16. Hierarquia de comportamentos II/II • 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

18. Comportamentos Especiais • WakerBehaviour • Comportamento que espera um determinado período de tempo (em ms) para efetivamente executar a tarefa • TickerBehaviour • Comportamento que executa uma tarefa periodicamente em intervalos de tempo constantes (em ms). Este comportamento nunca acaba

19. Comunicação entre os agentes I/III • A comunicação é assíncrona e utiliza FIPA ACL • Os objetos enviados são instâncias de ACLMessage • Para enviar uma mensagem se chama o método send()

20. Comunicação entre os agentes II/III • Para se receber uma mensagem se pode utilizar os métodos • receive(): tira da fila a primeira mensagem. Se a fila está vazia retorna null • blockingReceive(): se não existe uma mensagem na fila, bloqueia a execução do agente para esperar a mensagem 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); ACLMessage msg = receive(); if (msg != null) { // Procesar el mensaje }

21. Comunicação entre os agentes III/III • É possível buscar uma mensagem de um determinado tipo na fila utilizando a classe MessageTemplate public void action() { MessageTemplate mt; mt = MessageTemplate.MatchPerformative(ACLMessage.CFP); ACLMessage msg = myAgent.receive(mt); if (msg != null) { // Mensaje del tipo CFP recibida ... } else blockingReceive(); }

22. Registrando um serviço no DF (páginas amarelas) • Se cria um objeto do tipo ServiceDescription e se clama o método register() do DF • Normalmente se faz isso no método setup() do agente protected void setup() { ... // Registrar un agente vendedor de libros en el 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(); } ... }

23. Removendo um serviço do DF • Chamar o método deregister() do DF • Normalmente se faz isso no método takeDown() do agente protected void takeDown() { // Saliendo del DF try { DFService.deregister(this); } catch (FIPAException fe) { fe.printStackTrace(); } // Enseñando el mensaje de salida System.out.println("Agente vendedor " + getAID().getName() + " terminando"); }

24. Buscando por serviços no DF • Criar um objeto DFAgentDescription e clamar o método search() do DF protected void setup() { ... // Creando un TickerBehaviour para buscar agentes vendedores a cada minuto addBehaviour(new TickerBehaviour(this, 60000) { protected void onTick() { // Actualizando la 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(); } ... } ); ...}

25. Jadex http://vsis-www.informatik.uni-hamburg.de/projects/jadex/

26. Jadex • Jadex = Jade + BDI • No Jadex os agentes são orientados a objetivos (e não a comportamentos como é o caso de agentes JADE) • Desenvolvido na Universidad de Hamburg • Versão 0.96 • É possível utilizar todas as ferramentas JADE mais: • Ferramenta BDI Viewer possibilita ver o estado interno dos agentes, i.e., seus objetivos, planos e crenças • Ferramenta Jadex Introspector possibilita vigiar o comportamento do agente e também modificar a execução dos agentes

27. Jadex

28. Objetivos em Jadex

29. Tipos de objetivos • Perform (fazer): • Alguma coisa deve ser feita mas não se espera um resultado específico. Ej: pegar o lixo • Achieve (alcançar): • Descreve um estado que se deseja alcançar • Diferentes alternativas de execução (planos) podem ser utilizadas • Ex.: lixo recolhido • Query (perguntar): • Representa a necessidade de obter uma informação • Ex.: quer saber onde está o lixo • Maintain (manter): • Especifica um estado que deve ser mantido quando seja alcançado • Ex.: manter o ambiente sem lixo

30. Modelo de execução do agente

31. Implementando o agente • Criar os tipos de arquivos • ADF (Agent Definition File): arquivo XMI que descreve tipos (ou classes) de agentes • Classes Java: arquivos que implementam os planos dos agentes

32. Arquivo ADF • Quando o arquivo ADF é carregado no Jadex, objetos são criados de acordo com a especificação Classes e pacotes de Java utilizados Encapsula comportamento (=Jade) (define objetivos, crenças e planos associados á capacidade) Dois tipos de eventos: eventos internos e mensagens Expressões verificadas na execução Propriedades que ajudam na execução Informa se o dado será criado quando o agente é criado ou quando termina Viviane Torres da Silva

33. Planos I/II • ADF: especificamos quando o plano deve ser executado • Classe: descrevemos a implementação do plano • Devemos estender uma das classes: • ThreadedPlan ou NonThreadedPlan • Devemos implementar o método body() • Devemos colocar a referência à classe do plan no arquivo ADF (incluindo o import para o pacote onde está a classe) • Plano pode ser • Ativo: sempre em execução • Passivo: criado a cada evento

34. Planos II/II Objetivos Mensagens

35. Base de Crenças I/II • Representa o conhecimento dos agentes sobre o ambiente • Deve estar declarada no arquivo ADF • É possível consultar, adicionar e remover objetos da BeliefBase dinamicamente

36. Base de Crenças II/II

37. Objetivos I/II Tipos de objetivos Referências a outros objetivos definidos em capacidades

38. Objetivo II/II O objetivo é adotado uma ou mais vezes Condição de criação Condição para suspender Condição para deixar (eliminado o conj. de objetivos do agente) Estratégia de seleção