J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Einführung in die Agententechnologie – Forschung, Implementierung und Beispiele Übersicht über die Agentenforschung

J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

Einführung in die Agententechnologie – Einführung in die Agententechnologie – Forschung, Implementierung und BeispieleForschung, Implementierung und Beispiele

Übersicht über die Agentenforschung• Agentenforschung weltweit• Agentenforschung in Deutschland• Wichtige Ressourcen zur Agententechnologie

Foundation for Intelligent Physical Agents (FIPA)• Überblick über die FIPA und die FIPA-Spezifikationen• FIPA Agentensystemaufbau• FIPA Agentenkommunikation und Interaktionsprotokolle• FIPA Software Integration

Beispiele• Aufbau und Funktionsweise des Beispiel-Agentensystems• 1. Beispiel: Kommunikation mittels eines einfachen mobilen

Agenten• 2. Beispiel: FEM-Berechnung mittels eines mobilen FEM-Agenten• 3. Beispiel: FEM-Berechnung mittels 2er kommunizierender

Agenten


Agentensoftware/-forschung weltweitAgentensoftware/-forschung weltweit

Kommerzielle Software

AgentBuilder, Reticular Systems, USA

Voyager, Objectspace, Dallas

Agentx, International Knowledge Systems

Concordia, Mitsubishi Electric

Aglets, IBM, Japan

Bee-gent, Toshiba, Japan

coAbsGrid, Globalinfothek, USA

Grasshopper, IKV++, Zürich

Zeus, British Telecommunications Labs

Intelligent Agent Library, Bits&Pixels, Texas

UMPRS, Intelligent Reasoning Systems

Akademische ProjekteAgent Factory, University of Dublin,

Ireland

DECAF, University of Delaware, USA

Gypsy, TU Wien, Österreich

dMars, Inertial Science, USA

MAST, TU Madrid, Spanien

JATLite, Stanford University

SOMA, University of Bologna, Italien

JAFMAS, University of Cincinnati, USA

JADE, University of Parma, Italien

Retsina, Carnegie Mellon University, USA

Hive, Massachusetts Institut of Technology,USA


Agentenforschung/-projekte in DeutschlandAgentenforschung/-projekte in Deutschland

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MOLE, Universität Stuttgart

ARA, Universität Kaiserslautern

BASAR, GMD, St. Augustin

WASP, TU Darmstadt

DFG-SPP1083, „Intelligente Softwareagenten und betriebswirtschaftliche Anwendungsszenarien“, ganz Deutschland

AMETAS, Universität Frankfurt

ACE, RWTH Aachen

MAGENTA, TU Berlin

AVALANCHE, Universität Freiburg

MSA, European Computing-Industry Research Center (ECRC) GmbH, München

AAPI, Fernuniversität Hagen

DFKI-Forschergruppe, Uni Saarbrücken/Kaiserslautern


Wichtige Quellen zur AgententechnologieWichtige Quellen zur Agententechnologie

Internet-Portale:

• http://agents.umbc.edu, University of Maryland, USA

• http://multiagent.com, University of South Carolina, USA

• http://www.agentlink.org, EU-gefördertes Netzwerk aus 150 Teilnehmern

Konferenzen und Workshops:

• „Autonomous Agents“-Konferenz, Schwerpunkt auf Entwicklung einzelner Agenten

• ICMAS1, Schwerpunkt Interaktion und Koordination ganzer Agentensysteme

• PAAM2, Schwerpunkt liegt auf Anwendungen der Agententechnologie

Organisationen:

• Foundation for Intelligent Physical Agents (FIPA), http://www.fipa.org

• GMD3-Forschungszentrum Informationstechnik GmbH , http://vki.first.gmd.de

1 International Conference on Multi-Agent-Systems

2 Practical Applications of Agent Technology and Multiagent Systems

3 Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung


Foundation for Intelligent Physical Agents (FIPA)Foundation for Intelligent Physical Agents (FIPA)

Ergebnisse bisher:

• 93 FIPA-Spezifikationen in den Bereichen

• Kommunikation (Agent-User-Software)

• Aufbau von Agentenplattformen

• Software-Integration

• bereits implementierte, FIPA-konforme Agentensysteme3

Ergebnisse bisher:

• 93 FIPA-Spezifikationen in den Bereichen

• Kommunikation (Agent-User-Software)

• Aufbau von Agentenplattformen

• Software-Integration

• bereits implementierte, FIPA-konforme Agentensysteme3

Ziel:

Entwicklung von Software-Standards für heterogene und interaktive Agenten und agenten-basierte Systeme.

Ziel:

Entwicklung von Software-Standards für heterogene und interaktive Agenten und agenten-basierte Systeme.

1 Hewlett Packard, 2 British Telecom 3 z.B. JADE, ZEUS, FIPA-OS

Mitglieder:• Firmen: u.a. Siemens, IBM, Sun, NASA, Intel, HP1, BT2

• Universitäten: University of Helsinki, West Florida u.v.m.

Mitglieder:• Firmen: u.a. Siemens, IBM, Sun, NASA, Intel, HP1, BT2

• Universitäten: University of Helsinki, West Florida u.v.m.

Gegründet 1996, Sitz Genf, Schweiz Gegründet 1996, Sitz Genf, Schweiz

http://www.fipa.org

http://www.fipa.org/index.html


Spezifikationen der FIPASpezifikationen der FIPA

Applications

Abstract Architecture

Agent Communicatio

n

Agent Management

Agent Message Transport

u.a. FIPA Agent Software Integration Specification

u.a. FIPA Abstract Architecture Specification

Interaction Protocols

Content Languages

Communicative Acts

u.a. FIPA Contract Net Interaction Protocol Specification,

FIPA Request Interaction Protocol Specification

FIPA Communicative Act Library Specification

u.a. FIPA CCL Content Language Specification

FIPA KIF Content Language Specification


FIPA-Spezifikation: Agent Management Reference FIPA-Spezifikation: Agent Management Reference ModelModel

Agent Platform (AP):

• physische Infrastruktur für Agenten

Directory Facilitator (DF):

• „Yellow pages service“

• jede AP hat mindestens einen DF

Agent PlatformAgent

ManagementSystem

Message Transport System

Agent

Software

Directory Facilitator

Agent Management System (AMS):

• ein AMS je Agentenplattform

• Administration der Agentenplattform

• „Whitepages service“

Message Transport System (MTS):

• Default-Kommunikationsmechanismus

Agent Platform

Message Transport System


FIPA Agent Communication Language (FIPA-ACL)FIPA Agent Communication Language (FIPA-ACL)

Beispiel für eine FIPA-Message:

(inform sender:

AgentA receiver:

AgentBreply-with:id1language:anACLontology: femcontent:

(Inhalt ...))

FIPA-Sprechakte:

inform, agree, cancel, confirm, refuse, request, subscribe, propose, query, failure, u.a.

FIPA-ACL-Nachrichte

n

Agent A Agent B

Kommunikation zwischen Agent A und B

Kommunikation nach der Theorie der Sprechakte

Nachricht

Nachrichten-kopf Inhalt

Aufbau einer FIPA-Nachricht


FIPA-Interaction-ProtocolsFIPA-Interaction-Protocols

FIPA Protokoll-Spezifikationen:• FIPA Request Interaction Protocol • FIPA Query Interaction Protocol • FIPA Contract Net Interaction Protocol • FIPA Request When Interaction Protocol• FIPA Iterated Contract Net Interaction Protocol• FIPA English Auction Interaction Protocol • FIPA Dutch Auction Interaction Protocol • FIPA Brokering Interaction Protocol • FIPA Recruiting Interaction Protocol • FIPA Propose Interaction Protocol

FIPA Request Interaction Protocol :

“The FIPA Request Interaction Protocol (IP) simply allows one agent to request another to perform some action and the receiving agent to perform the action or reply, in some way, that it cannot.”

FIPA Request Interaction Protocol

Initiator Participant

not-understood

request

refuseX

agree

X

failure

inform-done

inform-ref

[agreed]

Initiator,Participantrequest,refuse*,not-

understood*,agree,failure*,inform-done : inform*

inform-ref : inform


FIPA Agent Software Integration SpecificationFIPA Agent Software Integration Specification

Zweck der Spezifikation:

“This specification defines how software resources can be described, shared and dynamically controlled in an agent community.”

Client Agent

WrapperAgent

Software System

ARB

query

invoke

Outside Scope of FIPA

Allgemeines Agenten-

Software-Integrationsszenario

Agent Resource Broker (ARB) Agent:• beantwortet Anfragen nach vorhandener Software• vermittelt Software-Beschreibungen an interessierte Agenten

Wrapper-Agenten:• bedienen Client-Agenten mit Software• besitzen direkte Schnittstelle zur Software

IIOP

Wrapper Agent

Wrapper Agent

Wrapper Agent

Wrapper Agent

Wrapper Agent

Client Agent

SQL Databas

eWeb

Server

CORBA Databas

e

Java Component Server

Legacy Databas

e

Dedicated Mapping

ORB

HTTP

RMI

Beispielhaftes Szenario für Wrapper- Agenten und

Softwaresysteme


Beispiel: einfacher AgentenhostBeispiel: einfacher Agentenhost

Aufgaben:

• Bereitstellung einer physischen Infrastruktur für Agenten (AgentRuntime)• Agenten-Management-System (AMS):

• erzeugen, starten, stoppen, entfernen, etc. von Agenten• Informationen über Agenten, die sich auf dem Agentenhost aufhalten• Empfangen und Versenden von mobilen Agenten• „Whitepages“

Agent-Runtim

e

AgentAgent-Runtim

e

Agent

ankommende mobile Agenten

abgehende mobile

Agenten

AMS

Agent-Runtim

e

Agent

GUI für Agentenhost


Beispiel: AgentenBeispiel: Agenten

ACL-Agenten:

• Kommunikationssprache: FIPA-ACL

• Kommunikationsprotokoll: Object-Transmission-Protocol (OTP)

• jeder Agent besitzt einen eigenen Kommunikationskanal (Port)

Agentenhost besitzt keinen zentraler Messagerouter

Mögliche Agenten-Eigenschaften:• Autonomie • Mobilität• Delegation• Reaktivität• Proaktivität• Kommunikation

Agent

ExampleACLAgent

instance of

ACLAgent ExampleAgent

instance of


1. Beispiel: Kommunikation mittels eines einfachen 1. Beispiel: Kommunikation mittels eines einfachen mobilen Agentenmobilen Agenten

Auftrag an mobilen Message-Agenten (über dessen GUI):- migriere zu Agentenhost 2- bringe Information „Info“ mitMessage

-AgentMessage-Agent

Agent „taucht auf“ mit Information „Info“

Ablauf des Szenarios

User A

User B

Rechner von User A

Agentenhost 1

Rechner von User B

Agentenhost 2

Socket-Verbindung

Ortswechsel


Mobilität auf Basis von Serialisierung und Sockets in JavaMobilität auf Basis von Serialisierung und Sockets in Java

ObjectOuputStream

MyMessageAgent-Objekt serialisieren

Agent

MessageAgent interface

Serializable implements

MyMessageAgent

instance of

Agentenhost... server = new Socket(host,port);out = new ObjectOutputStream

(new BufferedOutputStream(server.getOutputStream()));

out.writeObject(agent);out.flush();out.close(); ....

ClientSocket ServerSocket

Agentenhost

Socket client = server.accept(); ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(

new BufferedInputStream(client.getInputStream()));

Agent agent = (Agent)in.readObject(); ...

ObjectInputStream

MyMessageAgent-Objekt deserialisieren

MyMessageAgent


Statisches System für FEM-BeispieleStatisches System für FEM-Beispiele

10.0 m

10

.0 m

FELT – Eingabedatei

problem descriptiontitle=„Rahmentragwerk“ nodes=5 elements=4

analysis=static

nodes1 x=0.0 y=0.0 constraint=fixed_y2 x=0.0 y=10.0 constraint=free3 x=5.0 y=10.0 constraint=free4 x=10.0 y=10.0 constraint=free5 x=10.0 y=0.0 constraint=fixed_xy

beam elements1 nodes=[1,2] material=steel2 nodes=[2,3] material=steel load=load_q3 nodes=[3,4] material=steel load=load_q4 nodes=[4,5] material=steel

material propertiessteel A=0.00285 E=21e7 Ix=142e-6

distributed loadsload_q direction=perpendicular values=(1,20)(2,20)

constraintsfixed_y Tx=U Ty=C Rz=Ufixed_xy Tx=C Ty=C Rz=Ufree Tx=U Ty=U Rz=U

end

Profilwerte

IPE 200

A = 28.5 cm2

Iz-z = 142 cm4

q=20 KN/m

Material:

ST 37-2

E = 210000 N/mm2

1

2 3 4

5


Ergebnis des FEM-BerechnungErgebnis des FEM-BerechnungFELT – AUSGABEDATEI

**Rahmentragwerk**Nodal Displacements--------------------------------------------------------------------------------------------Node # DOF1 DOF2 DOF3 DOF4 DOF5 DOF6 -------------------------------------------------------------------------------------------- 1 0.55891 0 0 0 0

0.02795 2 0.27945 0.00167 0 0 0

0.02795 3 0.27945 0.089 0 0 0 1.331e-

16 4 0.27945 0.00167 0 0 0 -

0.02795 5 0 0 0 0 0 -

0.02795

Element Stresses---------------------------------------------------------------------------------------------

-------- 1 -100 1.1963e-14 2.1427e-14 100 -1.1963e-14

4.2855e-14 2 -3.2863e-12 -100 -4.2633e-14 3.2863e-12 9.9476e-13

-250 3 -3.2863e-12 -9.5213e-13 250 3.2863e-12 -100 -

9.8836e-12 4 -100 1.0049e-12 9.8816e-12 100 -1.0049e-12

3.8469e-14

Reaction Forces---------------------------------------------------------Node # DOF Reaction Force--------------------------------------------------------- 1 Ty -100 5 Tx -9.9707e-13 5 Ty -100

+

MOMENTEN - ZUSTANDSLINIE

250 KNm

0 KN

100 KN 100 KN

NORMALKRAFT - ZUSTANDSLINIE

- -100 KN 100 KN

51

2 3 4


- öffne GUI

- zeige Ergebnis

Mobiler

Agent

2. Beispiel: FEM-Berechnung mittels eines mobilen FEM-2. Beispiel: FEM-Berechnung mittels eines mobilen FEM-AgentenAgenten

Auftrag an mobilen FEM-Agenten:- gehe zu Agentenhost auf FEM-Server- berechne Eingabedatei mit Programm „FElt“- komme zurück mit Ergebnis - zeige Ergebnis

Mobiler Agent


Rechner von User A

Agentenhost 1

FEM-Server

Agentenhost 2

Socket-Verbindung

Statiker

OrtswechselOrtswechsel

Mobiler Agent

• starte Berechnung

• warte auf Ergebnis

• gehe zurück


Mobiler FEM-Agent

2. Beispiel: Aufbau und Funktionsweise des mobilen FEM-2. Beispiel: Aufbau und Funktionsweise des mobilen FEM-AgentenAgenten

Inferenz-Maschine

Interner Zustand des Agenten (Mentalität): - action: aktuell ausgeführte Aktion

- destHost: Ziel-Agentenhost

- homeHost: Start-Agentenhost

- haltAtHost: stoppe/starte bei Ankunft am Ziel-Agentenhost

- command: auszuführender FEM-Programm-Befehl

- isMovable : TRUE=mobiler Agent, FALSE=stationärer Agent

Interner Zustand

Regeln:

- Regeln zur Aktionsreihenfolge

Aktions-Zustände:- OPEN_INPUT_GUI : öffne Dialog-GUI

- GO2DEST : schließe GUI und gehe zu FEM-Server

- COMPUTE : starte Berechnung und warte auf Ergebnis

- GOHOME : kehre zurück

- OPEN_RESULT_GUI : öffne Dialog-GUI mit Ergebnis

Wissens-basis

start, cont, stop, killSensor/

Aktion Agentenhost

Agentenhost

Orts-wechsel

StatikerGUI

Lade Eingabedatei, startezeige Ergebnis


3. Beispiel: FEM-Berechnung mittels 2er 3. Beispiel: FEM-Berechnung mittels 2er kommunizierender FEM-Agentenkommunizierender FEM-Agenten

Auftrag an Agenten:

lasse Eingabedatei mit Programm „FElt“ berechnen


Rechner von User A

Agentenhost 1

FEM-Server

Agentenhost 2

Socket-Verbindung

User A

Agent an User A:

Ergebnis der Berechung oder Fehlermeldung

Agenten-Kommunikatio

n auf Basis von FIPA-ACL

- starte Berechnung,- warte auf Prozessende,- hole Ergebnis,- sende Ergebnis

Agenten-Kommunikatio

n auf Basis von FIPA-ACL

stationärer Agent von User

A

stationärer Wrapper-

Agent


Agent User A FEMWrapperKonkretisierung aus Beispiel-Kommunikation

3. Beispiel: Kommunikationsablauf3. Beispiel: Kommunikationsablauf

FEMConv

Initiator Participantinitiation

request

refuse reason

not-understood

agree

X

cancel

inform input

inform result

failure reason

X

X

3. inform input

4. inform result

1. request

(request sender: FEMRequestorAgent receiver: FEMWrapperAgent reply-with: id1 language: anACL ontology: FEM content: (-cmd felt))

Nachricht 1

2. agree

(request sender: FEMWrapperAgent receiver: FEMRequestorAgent reply-with: id2 in-reply-with:id1 language: anACL ontology: FEM content: (-action sendinputdata))

Nachricht 2


EndeEnde

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

Mirko TheißSascha AldaJochen Bilek

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J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Einführung in die Agententechnologie – Forschung, Implementierung und Beispiele Übersicht über die Agentenforschung