JADE Java Agent Development Framework

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JADEJava Agent Development Framework
EXPOSITOR Melvin Fallas Cascante A62098
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Agenda

• Introducción
• Historia
• El estándar FIPA
• Características
• Conceptos Básicos
• Arquitectura
• Ejemplos
• Conclusiones

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Introducción
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Introducción

• Las tecnologías basadas en agentes
• Inmaduras
• Pocos sistemas
• Las herramientas existentes no se acogían a
  ningún estándar.

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Historia
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Historia

• Middleware
• Desarrollado por Telecom Italy Lab (TILAB)
• Desarrollo de sistemas distribuidos multi-agente
• Cumplen con las especificaciones FIPA

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Estándar FIPA
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Estándar FIPA

• Permite la interoperabilidad entre plataformas
  de diferentes empresas y organizaciones.
• Especifica la normatividad que se debe llevar a
  cabo para la construcción de plataformas
  Multi-Agente.
• Estas especificaciones no restringen la
  tecnología usada para la implementación de
  plataformas.

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Estándar FIPA

• Agent Managment System (AMS)
• Supervisión y control sobre el acceso y uso de
  la plataforma.
• Responsable de la autenticación de los agentes
  residentes y control de registros (ANS).

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Estándar FIPA

• Agent Communication Channel (ACC)
• Proporciona la ruta para el contacto básico
  entre agentes dentro y fuera de la plataforma.
• Método por defecto de comunicación que ofrece un
  servicio confiable, ordenado y exacto.

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Estándar FIPA

• Directory Facilitator (DF)
• Proporciona el servicio de paginas amarillas.
• En el se registran los servicios que ofrecen los
  agentes y de igual forma se pueden buscar dichos
  servicios.

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Característicasde JADE
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Características

• Entorno de desarrollo para la creación de
  aplicaciones basadas en agentes.
• Entorno de ejecución para que los agentes vivan
  y se comuniquen.

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Características

• Plataforma distribuida
• Herramientas de debugging
• Movilidad de agentes inter-plataforma
• Soporta ejecución paralela de múltiples agentes
• Transporte de mensajes ACL dentro de la
  plataforma
• Servicio de nombres
• Interface para aplicaciones externas

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Características

• Arquitectura peer to peer (P2P)
• Interoperabilidad
• Especificaciones FIPA
• Portabilidad
• Realizado en JAVA

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Conceptos Básicos
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Conceptos Básicos

• Agentes
• Comportamientos
• Comunicación
• Ontologías

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Conceptos Básicos

• Agentes
• Un agente es un programa autónomo que constituye
  las plataformas de agentes y que tienen
  características propias
• Entre ellas identidad, prestación de servicios y
  una dirección que le permite recibir mensajes de
  parte de otros agentes

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Agentes (Características)

• Tienen un nombre único en el entorno de
  ejecución
• Se implementan como un único hilo a ejecutar
  (single-threaded)
• Tienen un método de inicio (setup)
• Tienen un método de fin (takeDown)

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El método Setup

• Sirve para inicializar el agente incluyendo
  instrucciones que especificarán la ontología a
  utilizar y los comportamientos asociados al
  agente
• Se invoca al comenzar la ejecución del agente

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El método takeDown

• Sirve para liberar recursos antes de la
  eliminación del agente
• Es invocado cuando se realiza una llamada al
  método doDelete(), que es el que realmente da por
  finalizada la ejecución del agente

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Agentes (Características)

• Un agente define en su implementación una clase
  interna por cada uno de los comportamientos
  asociados al agente
• Estos comportamientos se utilizan básicamente
  para el envío y recepción de mensajes, aunque
  también se pueden utilizar para realizar otras
  tareas

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La Clase Agent

• Es una superclase común que permite a los
  usuarios crear software de agentes
• Los programadores de aplicaciones basadas en
  agentes deben escribir sus propios agentes como
  subclases de Agent
• Se debe añadir tantos comportamientos
  específicos como sean necesarios y explotando las
  capacidades de la clase Agent

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La Clase Agent

• Suministra métodos que permiten ejecutar las
  tareas básicas de los agentes
• Mensajes con objetos ACLMessage
• Soporte para el ciclo de vida de un agente
• Planificación y ejecución de múltiples
  actividades concurrentes

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Ciclo de Vida de un Agente

• Estados de un Agente
• Iniciado
• Activo
• Suspendido
• En espera
• Desconocido
• Tránsito

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Estado de Inicio

• El objeto Agente está creado pero todavía no se
  ha registrado en el AMS
• No tiene nombre ni dirección y tampoco se puede
  comunicar con otros agentes

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Estado Activo

• El Agente está registrado en el AMS
• Tiene un nombre, una dirección y puede acceder a
  todas las opciones de JADE

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Estado Suspendido

• El Agente está interrumpido
• Su hilo de ejecución está detenido y no ejecuta
  ningún Comportamiento

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Estado en Espera

• El Agente está bloqueado esperando por algo
• Su hilo de ejecución está dormido en un monitor
  de java y se despertará cuando se cumpla una
  cierta condición
• (Cuando reciba un mensaje)

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Estado de Desconocido

• El Agente ha sido eliminado
• El hilo de ejecución ha terminado y se ha
  eliminado del registro del AMS

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Estado en Tránsito

• Un Agente móvil entra en este estado mientras
  está migrando a una nueva localización.
• El sistema sigue guardando los mensajes en el
  buffer hasta que el agente vuelve a estar activo

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Transiciones de Estado
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Transiciones de Estado
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Código Mínimo de un Agente
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Conceptos Básicos

• Comportamientos (Behaviours)
• Son métodos que permiten realizar acciones en
  hilos de ejecución
• Funcionalidad que incorpora el agente
• Dan soporte al agente para realizar varias
  tareas y establecer los tiempos de ejecución de
  cada una

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Comportamientos (Behaviours)

• Son útiles para atender peticiones de forma
  ordenada
• Por ejemplo recibiendo mensajes de un solo
  emisor
• Deben heredar de la clase Behaviour

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Métodos de un Comportamiento

• Existen dos principales
• Action
• Done

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El método Action

• Define la acción a ser realizada cuando se
  ejecute el comportamiento
• Es invocado cuando se produce el evento asociado
  al comportamiento

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El método Action

• Es recomendable que los métodos action() no
  tengan un tiempo de ejecución alto ya que
  mientras que se ejecutan no pueden ser
  interrumpidos por otro comportamiento

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El método Done

• Es invocado cuando finaliza la ejecución del
  método action()
• Determina si el comportamiento ha sido
  completado o no
• Devuelve un booleano (true si ha terminado o
  false en caso contrario)
• Si el comportamiento ha finalizado, éste se
  elimina de la cola de comportamientos activos.
• Se puede utilizar una marca que se activa cuando
  se quiere que finalice el comportamiento (se
  evalúa su valor en el método done()).

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El método Done

• Devuelve un booleano
• true si ha terminado
• false en caso contrario
• Si el comportamiento ha finalizado, éste se
  elimina de la cola de comportamientos activos
• Se puede utilizar una marca que se activa cuando
  se quiere que finalice el comportamiento

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Tipos de Comportamientos

• Simples
• Cíclicos
• De recepción y envío de mensajes
• Los que ejecutan tareas al despertar de un
  bloqueo o en segmentos de tiempo

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El comportamiento CyclicBehaviour

• Es el más fácil de usar
• Ejecuta una tarea de forma cíclica, deteniéndola
  algunos segundos si así se le indica

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Código del comportamiento CyclicBehaviour
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Algunas Precauciones !

• Un loop infinito en el setup antes de un
  comportamiento impedirá que este último se
  ejecute.

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Esquema Conceptual
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Flujo de Control de un Agente
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Conceptos Básicos

• Comunicación
• Fundamental para poder conseguir la potencia
  propia de los sistemas multiagente
• Para que los agentes se puedan comunicar deben
  usar el mismo lenguaje de comunicación

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Conceptos Básicos

• Comunicación
• Un lenguaje de comunicación define los tipos de
  mensaje
• Las conversaciones entre agentes se rigen por una
  serie de protocolos de interacción

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ACL

• Lenguaje de Comunicación de Agentes
• Permite transmitir una serie de conocimiento que
  vendrá expresado en un lenguaje de contenido

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ACL

• Los términos del lenguaje de contenido que
  representen conocimiento pertenecen a un
  vocabulario común a los distintos agentes que se
  llama ontología.

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Intercambio de Mensajes

• Se realiza mediante mensajes FIPA-ACL
• Mecanismo
• Paso asíncrono de mensajes
• Cada agente tiene una cola de mensajes entrantes
• La lectura efectiva de los mensajes es a
  voluntad del agente

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Intercambio de Mensajes

• Un agente puede
• Leer el primer mensaje en la cola
• Leer el primer mensaje que satisfaga un
  requisito
• La cola de mensajes es única para cada agente y,
  por lo tanto, es compartida por todos los
  comportamientos

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Intercambio de Mensajes

• Cada vez que se coloca un mensaje en la cola el
  agente receptor es avisado
• Un comportamiento puede ser bloqueado en espera
  de la recepción de un mensaje
• Sincronización
• Los mensajes intercambiados por agentes son
  instancias de la clase jade.lang.acl.ACLMessage

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Mecanismo de paso de Mensajes
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Conceptos Básicos

• Ontologías
• Conjuntos de elementos que definen la estructura
  de los predicados, las acciones de los agentes y
  conceptos relevantes al dominio del problema.

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Conceptos Básicos

• Ontologías
• Una ontología es una instancia de la clase
  jade.content.onto.Ontology en la cual se definen
  los Schemas
• Especifican la semántica de las relaciones

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Conceptos Básicos

• Ontologías
• Conjuntos de elementos que definen la estructura
  de los predicados, las acciones de los agentes y
  conceptos relevantes al dominio del problema.

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Elementos de una Ontología

• Predicados
• Expresiones sobre el estado de mundo
• Acciones de los agentes
• Expresiones que indican acciones que pueden
  realizar los agentes.

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Elementos de una Ontología

• Conceptos
• Expresiones que representan objetos, representan
  una estructura con varios atributos.
• No aparecen aislados en los mensajes sino
  incluidos en otros elementos.
• Otros elementos primitivas, agregaciones,
  expresiones, variables, entre otros

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El Modelo de Contenido
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Ejemplo de Ontología
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Arquitectura
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Arquitectura
Plataforma entorno de ejecución en donde
viven los agentes. Una plataforma puede tener uno
o mas contenedores.
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Arquitectura
Contenedor Es una Instancia del entorno de
ejecución de JADE. En esta es posible albergar un
número indeterminado de agentes. Cada contenedor
debe poseer un Message Dispatcher.
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Arquitectura
Contenedor principal Es donde se alojan el
AMS, DF y ACC. Debe haber uno y solo uno por
plataforma.
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Agentes Auxiliares

• RMA
• Dummy Agent
• Sniffer Agent
• DF y AMS

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Agentes Auxiliares RMA
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Agentes Auxiliares Agente Dummy
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Agentes Auxiliares Agente Sniffer
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Agentes Auxiliares DF
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Ejemplos
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Conclusiones
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Referencias
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

• Giovanni Caire. JADE TUTORIAL. Jade
  programming for beginners., 2003.
• http//programacionjade.wikispaces.com/
• Juan Francisco Garamendi Bragado. Agentes
  Inteligentes JADE. 2004.
• http//jade.tilab.com/

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

• http//es.scribd.com/doc/44652685/Programacion-Ja
  de
• Escuela de primavera de agentes. Tutorial Basico
  de JADE, 2005.
• http//proyectojadeud.blogspot.com/2007/12/02-arqu
  itectura-jade.html
• http//www.slideshare.net/pcuestaesei/la-herramien
  ta-de-desarrollo-de-agentes-jade-293816

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GRACIAS POR SU ATENCIÓN!