ASF: Agent Society Framework Viviane Torres da Silva Mariela Inês Cortés Carlos J. P. de Lucena

ASF: Agent Society Framework

Viviane Torres da SilvaMariela Inês Cortés

Carlos J. P. de Lucena

Laboratório de Engenharia de Software (LES) – PUC-Rio

Motivação

• Como implementar sistemas multi-agentes (SMA)?

• Como implementar os agentes, o ambiente, os papéis usando orientação a objetos?

• Como mapear agentes para classes, organizações para classes, ...?

• Usar de plataformas, arquiteturas, frameworks orientados a objetos específicos para implementar SMA

• Exemplos:– Jade, Jadex, FIPAOS, ZEUS, KAoS e Desire


Frameworks e Arquiteturas OO

• Objetivo: prover classes orientadas a agentes reutilizáveis que possam ser estendidas e customizadas para implementar sistemas de domínio específico

• Definem classes orientadas a objetos, os relacionamentos entres as classes e a maneira como estas classes interagem

ASF Framework


Agenda

• Sociedade de agentes

• Aspectos estruturais do ASF

• Aspectos dinâmicos do ASF– Modelo de ciclo de vida das entidades– Modelo computacional das entidades

• Exemplo utilizando o ASF

• Trabalhos em andamento


Sociedade de Agentes

• Sociedade = grupo = organização

• Não são compostas apenas por agentes mas também por organizações, papéis, ambientes e objetos

• Agentes podem desempenhar vários papéis em diferentes organizações

• Agentes desempenham pelo menos um papel em uma organização


Entidades

• Objects– Attributes, methods

• Agents– Goals, beliefs, plans and actions

• Organizations– Goals, beliefs, plans, actions e axioms

• Agent Roles– Goals, beliefs, duties, rights e protocols

• Object Roles– Attributes and methods

• Environment– Passive or active environment


Aspectos Estruturais do ASF

• Objetivo: dar suporte à implementação de agentes, organizações, papéis e ambientes

• Como implementar ...– as entidades,– suas propriedades, – seus relacionamentos, – a interação entre as entidades e– a execução interna das entidades?


Aspectos Estruturais do ASF

• Fornece um conjunto de módulos que devem ser estendidos para implementar a aplicação

• Cada módulo representa uma entidade do SMA

• Instanciação da aplicação:– para implementar uma classe de agente da

aplicação estende-se o módulo Agent– para implementar uma classe de organização da

aplicação estende-se o módulo Organization– ...


Agente

• Agent– Thread (entidade autônoma)

• Messages– Enviadas e recebidas (entidade interativa)

• Goals– Nome, tipo, valor– Está associado a planos que podem atingir o goal

• Beliefs– Nome, tipo, valor


Agente

• Plans– Define uma ordem de execução de um conjunto de ações– Está relacionado a goals que pode atingir

• Actions– Define a execução interna do agentes (entidade adaptativa)– Possui pré e pós-condições


Módulo Agent


Organização

• Organização– Thread (entidade autônoma)

• Main-organization– Não desempenha papéis– Pode definir sub-organizações

• (Sub-)Organization– Desempenha papéis em organizações– Pode definir sub-organizações

• Goals, beliefs, plans, actions and messages• Axiom:

– Nome, tipo, valor


Módulo Organization


Agent Role

• Goals, Beliefs

• Duties– Define ações que são obrigações

• Rights– Define ações que são direitos

• Protocols– Define ordem de envio e recebimento de

mensagems


Módulo Agent Role


Módulo Object Role

• Atributos• Métodos


Módulo Environment

• Passive environment• Active environment


Relação entre as entidades


Estrutura do ASF


Modelo de ciclo de vida X Modelo computacional

• Modelo de ciclo de vida– Define o conjunto de estado possíveis e as suas

transições

• Modelo computacional.– Descreve a execução da entidade nos estados

definido no modelo de ciclo de vida


Modelo de ciclo de vida de Objeto

• Start:– Criação do objeto

• Registrar objeto no ambiente

• Running:– Execução do objeto

• Death:– Destruição do objeto

• Cancelar o registro do objeto no ambiente

deathrunningstartcreation destruction


Modelo de ciclo de vida de Papel de Objeto

• Start:– Criação do papel de objeto

• Registrar o objeto no papel (objeto não conhece o papel)• Registrar a papel na organização

• Running:– Execução do papel do objeto

• Death:– Destruição do papel do objeto

• Cancelar o registro no papel na organização



Modelo de ciclo de vida de Papel de Agente

• Start– Criação do papel

• Registrar o papel na organização

• Active– Execução do papel

• Inactive– Execução interrompida

• Death– Destruição do papel

• Cancelar o registro do papel na organização

death

activestart

commitmentcreated

commitmentcanceled

inactive

activatedeactivate

commitmentcanceled


Modelo de ciclo de vida de Agente

• Agente executa no contexto dos papéis• Para cada papel que o agente desempenha

uma thread de agente é criada

• Start– Criação do agente

• Registrar o agente no ambiente

– Criação de um papel de agente• Associar papel ao agente e vice-versa

• Running– Execução do agente



• Frozen– Todos os papéis do agente estão desativados

• Agente existe mas não está executando

• Migrating– Migração do agente de um ambiente para outro

• Cancelar/desativar todos os papéis no ambiente origem• Criar/ativar pelo menos um papel no ambiente destino

• Death– Destruição do agente

• Cancelar o registro do agente no ambiente

– Destruição do papel de agente• Cancelar associação entre agente e papel



frozen

migrating

deathrunningstart

activate deactivate

creation destruction

activate or commitdeactivate or cancel


Modelo de ciclo de vida de Sub-organização

• Start– Igual ao de agentes

• Frozen– Igual ao de agentes

• Migrating– Entidades devem papar de desempenhar papéis dentro

da sub-organização (cancelar/desativar papéis)– Cancelar/desativar todos os papéis no ambiente origem– Criar/ativar pelo menos um papel no ambiente destino– Entidades podem se mover também para continuar a

desmpenhar os papéis



• Death– Destruição da sub-organização

• Cancelar o registro da sub-organização no ambiente

– Destruição do papel de agente• Cancelar associação entre sub-organização e papel

– Destruição dos papéis desempenhados dentro da sub-organização



frozen

migrating

deathrunningstart

activate deactivate

creation destruction

activate or commitdeactivate or cancel


Modelo de ciclo de vida de Main-organização

• Start– Criação da main-organização

• Registrar da main-organização no ambiente

• Running– Execução da main-organização

• Death– Destruição da main-organização

• Cancelar o registro da main-organização no ambiente



Modelo de ciclo de vida de Ambiente

• Start– Criação do ambiente

• Running– Execução do ambiente

• Death– Destruição do ambiente

• Destruição de todos os agentes, organizações e objetos



Modelo computacional das Entidades

• Identifica o comportamento entre todas as entidades de um determinado tipo associado a um determinado estado

• Define o comportamento independente do domínio das entidades em um determinado estado


Modelo computacional de Ambiente

• Start– Criação do ambiente

• Running– Execução do ambiente

Environment env = new Virtual_Marketplace ();

Comportamento dependente do domínio



public abstract class Environment{ ... public void destroy() { //Destroying the agents Vector vAgents = getAgents(); if (vAgents != null) { Enumeration enumvAgents = vAgents.elements(); while (enumvAgents.hasMoreElements()) { Agent agentAux = (Agent)enumvAgents.nextElement(); agentAux.destroy(); } }

• Death– Destruição do ambiente

• Destruição de todos os agentes, organizações e objetos



//Destroying the organizations Vector vOrganizations = getOrganizations(); if (vOrganizations != null) { Enumeration enumvOrg = vOrganizations.elements(); while (enumvOrg.hasMoreElements()) { MainOrganization orgAux = (MainOrganization)enumvOrg.nextElement(); orgAux.destroy(); } }

//Destroying the objects Vector vObjects = getObjects(); if (vObjects != null) { Enumeration enumvObjects = vObjects.elements(); while (enumvObjects.hasMoreElements()) { Object objAux = enumvObjects.nextElement(); cancelObjectRegister(objAux); } } } ...}


Modelo computacional de Objetos

• Start:– Criação do objeto

• Registrar objeto no ambiente

• Running:– Execução do objeto

• Death:– Destruição do objeto

• Cancelar o registro do objeto no ambiente

Book book = new Book ();env.registerObjects(book); //Registering the object in the environment

env.cancelObjectRegister(book);



Modelo computacional de Papel de Objeto

• Start:– Criação do papel de objeto

• Registrar o objeto no papel (objeto não conhece o papel)• Registrar a papel na organização

• Running:– Execução do papel do objeto

Offer bookOffer = new Offer(mainOrg);bookOffer.setObject(book);



Modelo computacional de Papel de Objeto

• Death:– Destruição do papel do objeto

• Cancelar o registro no papel na organizaçãopublic abstract class ObjectRole{ ... public void destroy () { //object playing role setObject(null); //destroying role of the organization where it was being played MainOrganization organization = getOwner(); Vector vRoles = organization.getObjectRoles(); Enumeration enumvRoles = vRoles.elements(); while (enumvRoles.hasMoreElements()) { ObjectRole roleAux = (ObjectRole)enumvRoles.nextElement(); if (roleAux == this) vRoles.remove(roleAux); } } ...}


Modelo computacional de Papel de Agente

• Start– Criação do papel

• Registrar o papel na organização

• Active– Execução do papel

AgentRole agRole = new Buyer (mainOrg);agRole.setRoleName ("Buyer01");



Papel de Agente

• Inactive– Execuçãointerrompida

public abstract class AgentRole{ ... public synchronized void supendThread() { threadSuspended = true; } public synchronized void resumeThread() { threadSuspended = false; } protected boolean threadSuspended() { return threadSuspended; } ...}

public abstract class Agent extends Thread{ ... private void checkIfSuspended(AgentRole role) { if (role.threadSuspended()) { synchronized (this) { while (role.threadSuspended()) System.out.println("Suspended"); System.out.println("Resumed"); } } } ...}



• Death– Destruir o papel significa parar de executar o papel

• Sinalizar que o agente deve parar de executar o papel

public abstract class AgentRole{ ... protected boolean threadStopped() { return threadStopped; } public void stopThread() { threadStopped = true; } ...}



public abstract class Agent extends Thread{... public void run() {... //Cheking if thread was stopped while (continueExecution && !checkIfStopped(currentRole)) { ... } //The thread was stoped

... //The current role must be destroyed currentRole.destroy(); //Verify if the agent is playing other roles vRoles = getRolesBeingPlayed(); if (vRoles == null) //If the agent is not playing other roles, the agent must be //destroyed destroy(); ... }...}


Modelo computacional de Papel de Agente• Death

– Destruição do papel• cancelar o registro do papel na organização

public abstract class AgentRole{... protected void destroy () { //agent playing role setAgent(null); //organization playing role setOrganization(null); //The current role must be removed from the list of the roles being played //in an organization MainOrganization organization = getOwner(); Vector vRoles = organization.getAgentRoles(); Enumeration enumvRoles = vRoles.elements(); while (enumvRoles.hasMoreElements()) { AgentRole roleAux = (AgentRole)enumvRoles.nextElement(); if (roleAux == this) vRoles.remove(roleAux); } }...}


Modelo computacional de Agente

• Agente executa no contexto dos papéis• Para cada papel que o agente desempenha

uma thread de agente é criada • Start

– Criação do agente• Registrar o agente no ambiente

– Criação de um papel de agente• Associar papel ao agente e vice-versa

Agent agent = new User_Agent (env, mainOrg, agRole);agent.setAgentName ("UserAgent::Viviane");Thread agentThread = new Thread(agent, agRole.getRoleName());agentThread.start();agRole.setAgent (agent);



• Running– Execução do agente

goal selected

plan selected

goal achieved

All goals were achieved or the agent tried to achieve all goals

All plans associatedwith the goal were

executed or there is not any plan associated

with the goal goal not achieved

Selecting goal

Executing plan

Selecting plan

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

protected abstract Plan selectingPlan(Vector vPlansExecuted, Goal goal); protected abstract void executingPlan(Plan plan); protected abstract Goal selectingGoalToAchieve();



public void run() {

... //Cheking if thread was stopped while (continueExecution && !checkIfStopped(currentRole)) { checkIfSuspended(currentRole); //Checking if thread was suspended //Selecting a goal to be achieved Goal goal = selectingGoalToAchieve(); while (goal != null) { //Selecting a plan to be executed Plan plan = selectingPlan(vPlansExecuted, goal); while (plan != null) {

//Checking if thread was suspended checkIfSuspended(currentRole); //Executing a plan executingPlan(plan); checkIfSuspended(currentRole); if (checkIfStopped(currentRole)) break; vPlansExecuted.add(plan);



if (!goal.getAchieved()) //Secting another plan plan = selectingPlan(vPlansExecuted, goal); else { //Goal achieved

... } plan = null; } } //The goal was achieved or //all plans associated with the goal were executed or //there is not any plan associated with the goal //Selecting another goal if (checkIfStopped(currentRole)) break; //Selecting another goal goal = selectingGoalToAchieve(); vPlansExecuted.clear(); } } }



• Frozen– Todos os papéis do agente estão desativados

• Migrating

Modelo computacional do estado inactive de papéis de agente já foi descrito

Trabalho Futuro



• Death– Destruição do agente

• Cancelar o registro do agente no ambiente

– Destruição do papel de agente

public abstract class Agent extends Thread{ ... public void destroy() { //Stoping all threads Vector vRoles = getRolesBeingPlayed(); Enumeration enumvRoles = vRoles.elements(); while (enumvRoles.hasMoreElements()) { AgentRole roleAux = (AgentRole)enumvRoles.nextElement(); roleAux.stopThread(); } //Canceling the register Environment env = getEnvironment(); env.cancelObjectRegister(this); }...}


Modelo computacional de Sub-organizações

• Start

• Running

• Frozen

• Migrating

//Sub-organizationOrganization subOrg = new Imported_Bookstore (env, mainOrg, orgRole);subOrg.setOrganizationName("ImportedBookStore::Amazon");Thread subOrgThread = new Thread(subOrg,orgRole.getRoleName());subOrgThread.start();orgRole.setOrganization(subOrg);

Igual ao de agentes

Modelo computacional do estado inactive de papéis de agente já foi descrito

Trabalho Futuro


Modelo computacional de Sub-organizações

• Death– Destruição da sub-organização

• Cancelar o registro da sub-organização no ambiente

– Destruição do papel de agente• Cancelar associação entre sub-organização e papel

– Destruição dos papéis desempenhados dentro da sub-organização

public void destroy() { //Destroying the roles being played Vector vRoles = getRolesBeingPlayed(); Enumeration enumvRoles = vRoles.elements(); while (enumvRoles.hasMoreElements()) { AgentRole roleAux = (AgentRole)enumvRoles.nextElement(); vRoles.remove(roleAux); roleAux.destroy(); } //Destroying the agent roles played in the organization //The thread of the entity playing the role must be stoped vRoles = getAgentRoles(); enumvRoles = vRoles.elements(); Agent agent; while (enumvRoles.hasMoreElements()) { AgentRole roleAux = (AgentRole)enumvRoles.nextElement(); roleAux.stopBeingPlayed(); vRoles.remove(roleAux); } //Destroying the object roles played in the organization //It is not necessary to destroy the object playing the role vRoles = getObjectRoles(); enumvRoles = vRoles.elements(); while (enumvRoles.hasMoreElements()) { ObjectRole objRoleAux = (ObjectRole)enumvRoles.nextElement(); vRoles.remove(objRoleAux); } //Canceling the register Environment env = getEnvironment(); env.cancelOrganizationRegister(this); }


Modelo computacional de Main-Organizações

• Start

• Running– Não há a necessidade de checar se algum papel foi

suspenso, pois não executa papéis.

• Death– Não destrói papéis que desempenha, pois não

desempenha papéis

//Main-organizationMainOrganization mainOrg = new General_Store (env);mainOrg.setOrganizationName("General_Store");Thread mainOrgThread = new Thread(mainOrg, "General_Store");mainOrgThread.start();


Exemplo

Documents

ASF: Agent Society Framework Viviane Torres da Silva Mariela Inês Cortés Carlos J. P. de Lucena