Agentenbasierte Softwareentwicklung 1 Referent: Theodor Foerster.

Agentenbasierte Softwareentwicklung

1


Referent: Theodor Foerster


2

Gliederung

• Einführung

• Motivation

• Beispiel

• Konzepte

• Methodik

• Ausblick & Fazit


3

Einführung

• Bestimmte Anforderungen– Inhärente Verteilung– Eingeschränkte Umgebungssicht

=> System von Agenten


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Motivation

• Einheitliche Entwicklungsmethodik

• Synergien nutzen

=> Vorteile von Frameworks


5

Gliederung

• Einführung

• Motivation

• Beispiel

• Konzepte

• Methodik



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Virtueller Fußball

• Server als Simulator

• Agenten als Spieler

• Simulator kümmert sich um reale Spielverhältnisse

• Agenten können sich absprechen

• Vizeweltmeister RoboCup 98 (Simulation)


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Weitere Beispiele

• Assistent zur Nutzung verteilten Know-hows

• Schwindelmex

• Dezentralisiertes, flexibles Job-Shop-Scheduling


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Gliederung

• Einführung

• Motivation

• Beispiel

• Konzepte

• Methodik



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Gemeinsamkeiten

• Nachrichtenaustausch

• Ähnliche Gliederung der Komponenten

Konzepte für– Analyse– Entwurf– Implementierung


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Analyse - Bestandteile

• Steuerungsmodul

• Wissensbasis

• Interaktionmodul

• Ausführungsmodul

• Managementschnittstelle


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Bestandteile - Steuerungsmodul

• Regelt Kommunikation

• Konfiguriert den Agenten

• Enthält Entscheidungsalgorithmus

• Vorteil: Komponenten müssen nicht alle anderen kennen

• Nachteil: Eingeschränkter Informations- und Steuerungsfluss


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Bestandteile - Wissensbasis

• Dreigeteilt in– Fähigkeiten und Handlungsvarianten– Aktuelle Umgebungsinformationen– Ziele

• Spezialinformationen

• Wissensbasis beeinflusst Entscheidungen


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Bestandteile - Interaktionsmodul

• Sendet/empfängt Umgebungsinformationen

• anwendungsspezifische Aufgaben


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Bestandteile - Ausführungsmodul

• Führt verpflichtende Aktionen aus

• Kapselt Aktionsausführung von Aktionsauswahl

• Enthält Parallelisierungstrategie


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Bestandteile - Managementmodul

• Enthalten wenn kein klarer Ablauf erkennbar

• Für geordneten Ablauf zuständig

• Einstellungen


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Analyse - Datenstrukturen

• Umgebungsinformation• Handlungsaufforderung• Situation• Aktion• Plan• Fähigkeit• Handlungsvariante• Ziel• Verpflichtung• Aktivität


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Übersicht Datenstrukturen


18

Analyse - Algorithmen

• Aktualisierung der Umgebungsinformation

• Auswahl der nächsten Aktion

• Ablaufsteuerung


19

Übersicht Algorithmen


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Analyse - Systemsicht

• Adresse– Identifikation

• Nachricht– Umgebungsinformation &

Handlungsaufforderung

• Protokoll– Kommunikationsregeln


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Entwurf - Bestandteile

• Steuerungsmodul

• Wissensbasis

• Interaktionsmodul

• Ausführungsmodul

• Managementschnittstelle


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Beispiel - Wissensbasis


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Entwurf - Datenstrukturen

• Umgebungsinformation– Liste aus Attribut-Werte-Paaren

• Request– Parameter, Priorität, Endtermin

• Capabilities– Namen, Parametername, Wertebereich,

Bearbeitungsdauer, uvm.

• ...


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Entwurf - Algorithmen

• Aktualisierung der Umgebungsinformation– Entsprechender Parameter in die Wissensbasis

• Auswahl der nächsten Aktion

• Ablaufsteuerung– Managt einzelne Tasks (stop, run,...)


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Entwurf - Systemsicht

• Adresse– Host, port, ID

• Nachricht– Sender, Empfänger, Typ, Inhalt

• Protokoll– z.B. Beziehung von Nachrichtentyp und Rolle


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Implementierung

• Verschiedene Kommunikationstechniken

• Datenschutz und –sicherheit

• Parallelität

• Frage der Programmiersprache– Java (OOP) vs. Prolog (logisch)


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Aspekte

• Konzepte variieren nach Fragestellung

• Speziell zu beachtende Gebiete– Wissensrepräsentation– OOP– Agententechnik generell


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Gliederung

• Einführung

• Motivation

• Beispiel

• Konzepte

• Methodik



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Methodik - Begriffe

• Agent

• Verteilte Softwaresysteme

• Software-Entwicklung

• Analyse und Entwurfsmuster

• Frameworks


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Begriffe - Framework

• Anpassbare Menge an abhängigen Klassen

• Wiederverwendbare Abstraktion

• Framework enthält– Konzepte– Schnittstellen– Invarianten der Interaktion– Ablaufsteuerung– Basis-Implementierung


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Begriffe - Framework

Makro Architektur

„Erst lose, dann starr“


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Strukturierung des Framework

• Abhängig von der Programmiersprache

• In Schichten gegliedert– Konzeptschicht– Standardschicht– Variantenschicht

• Implementierung kann in jeder Schicht ansetzen


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Framework - Bestandteile

• Standardschicht: abstrakte Klassen der Komponenten

• Variantenschicht: Kommunikation & Wissensmanagement


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Framework - Datenstrukturen

• Standardschicht: z.B. Aktionsauswahl & Speicherung der Umgebung

• Variantenschicht: Aktion & Handlungsvarianten


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Framework - Algorithmen

• Standardschicht: abstrakte Ablaufsteuerung

• Variantenschicht: z.B. Planauswahl


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Framework - System

• Unterstützt Zusammenspiel mehrerer Agenten

• Enthält Analysefunktionen

• Kann Kooperationspläne abspeichern


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Entwicklungsmethoden

• Agentenorientierte Analyse

• Theoriebasierte Konstruktion

• Entwickeln mit Mitteln der Logik

• BDI-Agenten

• Modellierung durch Skripts

• uvm.


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Entwicklungsmethoden

• Unterscheidung:– Herangehensweise– Ausgangspunkt– Eingesetzte Mittel– Phasen (Analyse, Entwurf,…)– Sichtweise


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Agenten & Java

• Agenten benötigen keine Vererbung

• Als Implementierungssprache geeignet

• Es existiert noch kein auf Java abgestimmtes Framework


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Bestehende Frameworks in Java

• AgentBuilder (www.agentbuilder.com)

• ABE

• Intelligent Agent Factory

• JACK


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Gliederung

• Einführung

• Motivation

• Beispiel

• Konzepte

• Methodik



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Ausblick

• Framework muss in konkreten Projekten bestehen

• Zusammenspiel von Agenten & Java ausführlicher evaluieren

=> Praktikum: Verteiltes Programmieren von Agentensystemen


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Fazit

• Entwicklungsmethode für Agentensysteme

• Eignung in Projekten?


44

Ende

Fragen?!?

Literatur:

Kühnel, Ralf; Agentenbasierte Softwareentwicklung, Addison Wesley

Http://www.ki.informatik.hu-berlin.de

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