comunicação entre agentes em ambientes distribuídos: o modelo peer-to-peer prof. fred freitas –...

Comunicação entre Agentes em Ambientes Distribuídos: O Modelo peer-to-peer

Prof. Fred Freitas – fred.freitas@tci.ufal.br

Mestrado em Informática Universidade Federal de Alagoas

Roteiro

Comunicação Cliente-ServidorRequisitos de comunicação de agentes cognitivosComunicação em Nível de ConhecimentoVantagens do Modelo peer-to-peerA Linguagem de comunicação KQMLA Linguagem Arcol da FIPAConseqüências para Integração Objetos-Regras O pacote JATLite- Como usá-loExemplos

Motivações de Multiagentes em SDConjuntura: Grandes redes heterogêneas abertas (Internet)– Problemas grandes, complexos e interdependentes

• Recuperação de informações• Mineração de Dados• Mediação

– Necessidade de concorrência– Domínios distintos– Comércio eletrônico

• Negociação• Padrôes para diálogos

Sistemas abertos pedem uma comunicação dinamicamente estabelecida e semanticamente contextualizada entre diferentes entidades de softwares

O Modelo de Comunicação Cliente-Servidor

Os servidores provêem os serviços, os clientes os usam – mestre-escravo

Os serviços estão acessíveis via RPCs (Remote Procedure Calls)RPCs executam métodos de objetos remotos cujas assinaturas foram mapeadas para ORBs (Object Request Brokers) e estão acessíveis pela Internet

Cliente Servidor

ORB

Msg pedindoexec do método

(parâmetros)

Resposta

Prós e Contras

Vantagens: – Rapidez– Adequados a sistemas de

tempo real e SMAs reativos

– Tranparência de execução

Desvantagens– Vocabulário: apenas os

parãmetros dos métodos – Faltam:

• Expressividade• Intenção • Contexto • Iniciativa

– Dificultam a implementação de autonomia, e cooperação dinâmica

Comunicação em Nível de Conhecimento

Baseada na Teoria dos Atos de Fala [Austin 62], que modela a comunicação humanaOs atos de fala expressam as intenções dos agentes – assertivos (informar), diretivos (pedir ou consultar), comissivos

(prometer ou comprometer-se), proibitivos, declarativos (causar eventos para o próprio comunicador) e expressivos (emoções).

Princípio Huhns-Singh para agentes [Huhns & Singh 97]– Um agente deve mudar de comportamento quando outro agente

entra no ambiente

RequisitosConfiável: Msgs explícitas e legível por pessoasExpressiva– Mensagens complexas– Contexto– Intenções

Compreensível: Mensagens escritas num formalismo lógico, entendido por ambos os agentes– Tradução entre formalismos

Semântica clara: Vocabulário comum (ontologia) entre os agentes

Níveis: – Ato de fala (intenção)– Contexto (ontologia)– Esquema de cooperação

• contract-net, etc.– Conteúdo (numa lógica)– Dados da mensagem

• Remetente, destino, etc

O Vocabulário Comum: OntologiasConceitualização de uma área de conhecimento [Gruber 95]– Conjuntos de conceitos, definições, relações, axiomas e restrições

sobre a área

Id Modelo

Xy 777

Agente da Cia. Aérea

Ont. de Meios de Transporte

Trem Avião Barco

Transporte Carreira Caça

Avião

Meu agente

777[é-um 777]

Id Modelo

Xy 777

Agente da Cia. Aérea

Ont. de Meios de Transporte

Trem Avião Barco

Transporte Carreira Caça

Avião

Meu agente

777[é-um 777]

Evolução de arquiteturas de comunicação

Arquitetura Entidade Entidade Comunicação Característica Cliente - Servidor Mestre Escravo RPC Transparência

de execução Manda Obedece

Distribuída Peer Peer Msgs assíncronas declarativas

Autonomia, conhecimento, legibilidade,

reuso e extensibilidade

Atribui tarefas Satisfaz pedidos Voltado só para si Autônomo

Declarativa (Baseada em

agentes)

Peer Peer Atos de Fala Autonomia, conhecimento, legibilidade,

reuso, extensibilidade e sociabilidade

Cria/invoca compromissos

Mantém compromissos

Voltado só para si Autônomo

Recursos de ACLs

Serviço de registro de agentes Serviço de conexão de agentes Serviço de nomes e roteamento para agentes– Transparência de localização– Roteamento e enfileiramento de mensagensaté quando o agente destinatário

está desconectado

Parsers para mensagens, brokering (facilitação) and broadcastingIndependente da linguagem de conteúdo das mensagensSuporte a vários protocolos: TCP/IP, SMTP, FTP, POP3 e HTTP, para aplicações e applets.Referências a mensagens anteriores (:in-reply-to)

KQML - Knowledge Query and Manipulation Language

KQML - Knowledge Query and Manipulation Language

KQML é uma linguagem de comunicação que dá suporte a agentes na identificação, conexão e troca de informação com outros agentes.Mensagens KQML não enxergam o conteúdo das mensagens que elas transportamCategorias dos atos de fala :– Conversação - trocas de informação e conhecimento entre dois agentes

(ask-if,ask-all;tell,advertise, insert, subscribe, recruiting)– Intervenção - intervenção da conversação (error,sorry);– Facilitação e Rede - permitem que agentes achem outros agentes que

podem processar suas consultas (register, unregister, transport-address,forward,broadcast,broker-one,recommend-one)

Comunicação via KQMLComunicação via KQMLExemplo : O facilitador recebe a seguinte mensagem :(broker-one :sender C

:receiver facilitador:reply-with id3:language KQML:ontology kqml-ontology:content (ask-all :sender C

:reply-with id4 :language Prolog :ontology Campeonato

Brasileiro :content

(Campeao(Flamengo,Y))))

Comunicação via KQMLComunicação via KQMLExemplo (cont.) :E então, o agente facilitador envia para o agente C :(forward :from A

:sender facilitador:receiver C:in-reply-to id3:reply-with id6:language KQML:ontology kqml-ontology:content (tell :receiver C

:language Prolog:ontology C. Brasileiro:content (Campeao(Flamengo, 1980),

... ,Campeao(Flamengo,1992))))

Exemplo de Comunicação em KQML(ask-all

:sender CFP-Agent :receiver PPR-Agent :reply-with id1 :language JessTab :ontology Science :content (object (is-a Link) (URL ?u)

(anchor ?a&:(occurs [call-for-papers] ?a))))

Ex. de Comunicação em KQML (cont.)(tell

:sender PPR-Agent :receiver CFP-Agent :in-reply-to id1 :reply-with id2 :language JessTab :ontology Science :content (object (is-a Link)

(URL “http://lcn2002.cs.bonn.edu”)

(anchor “ IEEE Conference on Local Computer Networks (LCN 2002)”)))

Informando conceitos de um caso...

(inform :sender cfp :receiver ppr :language JessTab :ontology Science:content ([ppr_00008] of Case

(Description "cfp suggestions") (Concepts [Call-for-participation] [annual]

[conference] [Call-for-papers] [workshop]))))

Pedindo links com os conceitos...(ask-all :sender cfp

:receiver ppr :language JessTab :ontology Science:content (object (is-a Anchor) (Link-Text ?l))

(Result (Page-Status CLASSIFIED) (Class "Conference-Paper"))(object (is-a Web-Page) (Contents ?co)) (test (and (if-occur ?l (begin-until "abstract" ?co)) (if-occur (slot-get [ppr_00008] Concepts) ?l))))

Exemplo de Comunicação em KQML(ask-all

:sender CFP-Agent :receiver PPR-Agent :reply-with id1 :language JessTab :ontology Science :content (object (is-a Link) (URL ?u)

(anchor ?a&:(occurs [call-for-papers] ?a))))

Ex. de Comunicação em KQML (cont.)(tell

:sender PPR-Agent :receiver CFP-Agent :in-reply-to id1 :reply-with id2 :language JessTab :ontology Science :content (object (is-a Link)

(URL “http://lcn2002.cs.bonn.edu”)

(anchor “ IEEE Conference on Local Computer Networks (LCN 2002)”)))

Hierarquia de Roteadores / Facilitadores

A Linguagem ARCOL

Feita pela FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) a partir de KQMLVisa o consenso em e-commerce inteligente:– Nomes globais para agentes– Ambientes seguros para

negociação entre agentes– Agentes móveis– Mediação

Semântica mais clara das intençõesComposição entre elasInclusão de esquema de cooperaçãoDefinição de ambientes e mediadores

ExecuçãoInferência, reuso, negociação ou documentação para usuários

Finalidade

RPC unidirecional, paresProatividade, iniciativa e multiálogo

Direção

Parâmetros tipadosAtos de fala e ontologiasContexto

Information HidingConhecimento explícito (transparente)

Legibilidade

Descrição da ação dos métodos fornecidas pelo implementador

Conhecimento explícito (transparente)

Confiabilidade

Comunicação Pré-definidaComunicação DinâmicaFlexibilidade

ProceduralDeclarativoParadigma

Funcionamento (“como”)Teoria: conceitos, relações e restrições (“o que”)

Representação de Conhecimento

Mapeamentos para CORBA IDL

ou DCOM

Mapeamentos para OKBC ou tradução lógica entre

formalismos

Interoperabilidade entre Linguagens

Sintática e EstáticaSemântica e DinâmicaInterface

Cliente-servidor“Peer-to peer”Tópicos

ExecuçãoInferência, reuso, negociação ou documentação para usuários

Finalidade

RPC unidirecional, paresProatividade, iniciativa e multiálogo

Direção

Parâmetros tipadosAtos de fala e ontologiasContexto

Information HidingConhecimento explícito (transparente)

Legibilidade

Descrição da ação dos métodos fornecidas pelo implementador

Conhecimento explícito (transparente)

Confiabilidade

Comunicação Pré-definidaComunicação DinâmicaFlexibilidade

ProceduralDeclarativoParadigma

Funcionamento (“como”)Teoria: conceitos, relações e restrições (“o que”)

Representação de Conhecimento

Mapeamentos para CORBA IDL

ou DCOM

Mapeamentos para OKBC ou tradução lógica entre

formalismos

Interoperabilidade entre Linguagens

Sintática e EstáticaSemântica e DinâmicaInterface

Cliente-servidor“Peer-to peer”Tópicos

Falsos Cognatos entre IAD e SD

HeterogeneidadeComunicaçãoCompartilhamentoEscalabilidadeTransparênciaPortabilidadePeer-to-peer

Conseqüências para EOOPSs

Embedded Object Oriented Production Systems [Pachet 95]:Motores de inferência integráveis a objetosComunicação p2p deve ser explícita (não enviar objetos!)Separar bem o que é declarativo e procedural– Conhecimento misturado com código (objetos e métodos) não pode ser

traduzido ou reusado– Inicializar objetos no código procedural, por métodos dispostos pelo motor

de inferência– Evitar ao máximo executar métodos dentro de BCs, mas se for necessário,

manter uma BC pequena, exclusiva para isso– Na BC, privilegiar funções do motor às da linguagem hospedeira do motor,

apesar de serem menos eficientes

Integrando um Objeto a um Motorpublic class PaginaWWW {

public PaginaWWW( String wurl ) {...}public String protocolo() {

return protocolo; }

public String hostName() { return hostName; }

public int tamanho() { return tamanho; }

public void processaInfo() {}

Inicializando objetos no código PaginaWWW p= new PaginaWWW(Url);

// Processing of the page by the reasoning engine // sending data to Jess rete.addDefglobal(new Defglobal("?*URL*",new Value(Url,RU.STRING))); rete.addDefglobal(new Defglobal("?*page*",new Value((Object)p))); rete.assertString("(access ?*URL*)"); rete.reset(); rete.run(); ValueVector mainFact = new ValueVector();

mainFact = (rete.fetch("STATUS")).listValue(rete.getGlobalContext()); urlRetreivd = (mainFact.get(0)).toString(); fact = ((mainFact.get(1)).toString()).trim(); rule = (mainFact.get(2)).intValue(rete.getGlobalContext());

(defrule i_3_fill-ini?f1 <- (access ?y)

=> (assert (web-page

(URL ?y)(protocol (call ?*page* protocolo))(host (call ?*page* hostName))...(length (call ?*page* tamanho))))

(retract ?f1)(assert (accessed ?y)))

(defrule i_5_filling(valid ?y) =>(assert (proc ?y (call ?*page* processaInfo))))

BC separada

O Pacote JATLite para KQML

Java Agent Template Lite – Classes para a construção de agentes, facilitadores e roteadores– java.stanford.edu

Parser KQML, mas aceita outra linguagemProtocolos TCP/IP, HTTP, FTP ou outrosAgentes com resposta direta ou fila de mensagens

Camadas do JATLite

Abstrata - classes abstratas necessárias, com TCP/IP, mas provê herança de que podem implementar outros protocolos.Básica - funcionalidades de comunicação KQML - armezanamento e parsing de mensagens KQML e serviços de conexãoRoteadora - serviço de registro de nomes, roteamento e enfileiramento de mensagens.Protocolo - suporte aos protocolos SMTP, FTP, POP3, HTTP, tanto para aplicativos quanto pra applets.– Em Windows, applets exigem que a máquina onde está o

roteador tenha um servidor de páginas

Como (Re)Usar o JATLite

Estudar mensagens KQML e seus parâmetrosInstalar um roteador na rede e deixá-lo rodandoTestar exemplos prontos em outras máquinasImplementar agentes estendendo a classe abstrata RouterLayer.RouterClientAction– Implementar o método Act(Object o), que trata cada

mensagem da fila do agente e outros métodos e objetos– Lembrar que Java não possui herança múltipla! Opções:

• Colocar a parte de comunicação no nível mais alto• Criar um construtor que tenha como parâmetros os objetos que ele precisará na

execução do Act, permitindo assim um objeto comunicador e herança de outra classe no nível mais alto

import Abstract.*; import KQMLLayer.*; import RouterLayer.*; import RouterLayer.AgentClient.*; public class MASTERWebAgent extends RouterClientAction {... public boolean Act(Object o) {try {

KQMLmessage kqml = mail.getKQMLmessage();String perf = kqml.getValue("performative");

String pf = "ask-oneask-alltellerror"; switch(pf.indexOf(perf)){ case 0: ... // send delete message to the Router addToDeleteBuffer(0); return true;

case -1: // error message sendErrorMessage(kqml); return false;}catch(KQMLLayer.ParseException re){ return false;}

Exemplo de Comunicação

C:\Agent\Code> jview Agent.Code.MASTERWebAgentInitialization SuccessJess> cfp_r_56_big-title: =1=1=1=1=1=1=1=2+2+tTRUE...Jess> Server createdcfpServer StartedStart to registerRegister acceptedBeforeStart to connect as cfp(reconnect-agent :host iching.lcmi.ufsc.br :port 25 :sender cfp :receiver Router :password jhc :email fred1@lcmi.ufsc.br)Connection establishedRouter started

Exemplo de Comunicação (cont.)Sending messageSending successClient Router runningMsg received:N 972087857260 (registered-agent :sender Router :receiver cfp :content ((CADStandAlone carbonell.lcmi.ufsc.br -1 disconnected) (RouterRegistrar carbonell 4445 disconnected) (Router carbonell 4444 disconnected) (CalcServer carbonell.lcmi.ufsc.br 5556 disconnected) (cfp iching.lcmi.ufsc.br 25 connected) (ccc null -1 disconnected) (CADApplet null -1 disconnected)(ddd null -1 disconnected)))Msg received:N 972936297630 (ask-all :content (web-page (URL ?y)) :reply-with t :language Jess :receiver cfp :sender org)(defrule r_1_org (web-page (URL ?y ) )=> (assert (to-send cfp org ?y 1))) r_1_org: =1=1+tMsg received:N 972936297630 (tell :force tentative :content (link http://www.com.br 4) :language Jess :receiver cfp :sender org)URL:http://www.com.br