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

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1 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Einführung in die Agententechnologie – Forschung, 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

2 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Agentensoftware/-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 Projekte Agent 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

3 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Agentenforschung/-projekte in Deutschland 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

4 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Wichtige Quellen zur Agententechnologie Internet-Portale: University of Maryland, USA University of South Carolina, USA EU-gefördertes Netzwerk aus 150 Teilnehmern Konferenzen und Workshops: Autonomous Agents-Konferenz, Schwerpunkt auf Entwicklung einzelner Agenten ICMAS 1, Schwerpunkt Interaktion und Koordination ganzer Agentensysteme PAAM 2, Schwerpunkt liegt auf Anwendungen der Agententechnologie Organisationen: Foundation for Intelligent Physical Agents (FIPA), GMD 3 -Forschungszentrum Informationstechnik GmbH, 1 International Conference on Multi-Agent-Systems 2 Practical Applications of Agent Technology and Multiagent Systems 3 Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung

5 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München 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 Agentensysteme 3 Ergebnisse bisher: 93 FIPA-Spezifikationen in den Bereichen Kommunikation (Agent-User-Software) Aufbau von Agentenplattformen Software-Integration bereits implementierte, FIPA-konforme Agentensysteme 3 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, HP 1, BT 2 Universitäten: University of Helsinki, West Florida u.v.m. Mitglieder: Firmen: u.a. Siemens, IBM, Sun, NASA, Intel, HP 1, BT 2 Universitäten: University of Helsinki, West Florida u.v.m. Gegründet 1996, Sitz Genf, Schweiz

6 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Spezifikationen der FIPA Applications Abstract Architecture Agent Communication 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

7 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München FIPA-Spezifikation: Agent Management Reference Model Agent Platform (AP): physische Infrastruktur für Agenten Directory Facilitator (DF): Yellow pages service jede AP hat mindestens einen DF Agent Platform Agent Management System 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

8 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München FIPA Agent Communication Language (FIPA-ACL) Beispiel für eine FIPA-Message: (inform sender: AgentA receiver: AgentB reply-with:id1 language:anACL ontology: fem content: (Inhalt...)) FIPA-Sprechakte: inform, agree, cancel, confirm, refuse, request, subscribe, propose, query, failure, u.a. FIPA-ACL- Nachrichten Agent AAgent B Kommunikation zwischen Agent A und B Kommunikation nach der Theorie der Sprechakte Nachricht Nachrichten- kopf Inhalt Aufbau einer FIPA-Nachricht

9 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 MünchenFIPA-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 InitiatorParticipant not-understood request refuse X agree X failure inform-done inform-ref [agreed] Initiator,Participant request,refuse*,not- understood*,agree,failure*, inform-done : inform* inform-ref : inform

10 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München FIPA 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 Wrapper Agent 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 Client Agent SQL Database Web Server CORBA Database Java Component Server Legacy Database Dedicated Mapping ORB HTTP RMI Beispielhaftes Szenario für Wrapper- Agenten und Softwaresysteme

11 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Beispiel: 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- Runtime Agent Agent- Runtime Agent ankommende mobile Agenten abgehende mobile Agenten AMS Agent- Runtime Agent GUI für Agentenhost

12 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Beispiel: 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

13 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München 1. Beispiel: Kommunikation mittels eines einfachen mobilen Agenten Auftrag an mobilen Message- Agenten (über dessen GUI): - migriere zu Agentenhost 2 - bringe Information Info mit Message- 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

14 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Mobilität 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

15 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Statisches System für FEM-Beispiele 10.0 m FELT – Eingabedatei problem description title=Rahmentragwerk nodes=5 elements=4 analysis=static nodes 1x=0.0 y=0.0 constraint=fixed_y 2x=0.0 y=10.0 constraint=free 3x=5.0 y=10.0 constraint=free 4x=10.0 y=10.0 constraint=free 5x=10.0 y=0.0 constraint=fixed_xy beam elements 1 nodes=[1,2] material=steel 2 nodes=[2,3] material=steel load=load_q 3 nodes=[3,4] material=steel load=load_q 4 nodes=[4,5] material=steel material properties steel A= E=21e7 Ix=142e-6 distributed loads load_q direction=perpendicular values=(1,20)(2,20) constraints fixed_y Tx=U Ty=C Rz=U fixed_xy Tx=C Ty=C Rz=U free Tx=U Ty=U Rz=U end Profilwerte IPE 200 A = 28.5 cm 2 I z-z = 142 cm 4 q=20 KN/m Material: ST 37-2 E = N/mm

16 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Ergebnis des FEM-Berechnung FELT – AUSGABEDATEI **Rahmentragwerk** Nodal Displacements Node # DOF1 DOF2 DOF3 DOF4 DOF5 DOF e Element Stresses e e e e e e e e e e e e e e e e-14 Reaction Forces Node # DOF Reaction Force Ty Tx e-13 5 Ty MOMENTEN - ZUSTANDSLINIE 250 KNm 0 KN 100 KN NORMALKRAFT - ZUSTANDSLINIE KN

17 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München - öffne GUI - zeige Ergebnis Mobiler Agent 2. Beispiel: FEM-Berechnung mittels eines mobilen FEM-Agenten 2. Beispiel: FEM-Berechnung mittels eines mobilen FEM-Agenten Auftrag an mobilen FEM-Agenten: - gehe zu Agentenhost auf FEM-Server - berechne Eingabedatei mit Programm FElt - komme zurück mit Ergebnis - zeige Ergebnis Mobiler Agent Ablauf des Szenarios Rechner von User A Agentenhost 1 FEM-Server Agentenhost 2 Socket-Verbindung Statiker Ortswechsel Mobiler Agent starte Berechnung warte auf Ergebnis gehe zurück

18 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Mobiler FEM-Agent 2. Beispiel: Aufbau und Funktionsweise des mobilen FEM- Agenten 2. Beispiel: Aufbau und Funktionsweise des mobilen FEM- Agenten 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, kill Sensor/ Aktion Agentenhost Orts- wechsel Statiker GUI Lade Eingabedatei, starte zeige Ergebnis

19 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München 3. Beispiel: FEM-Berechnung mittels 2er kommunizierender FEM-Agenten 3. Beispiel: FEM-Berechnung mittels 2er kommunizierender FEM-Agenten Auftrag an Agenten: lasse Eingabedatei mit Programm FElt berechnen Ablauf des Szenarios Rechner von User A Agentenhost 1 FEM-Server Agentenhost 2 Socket-Verbindung User A Agent an User A: Ergebnis der Berechung oder Fehlermeldung Agenten- Kommunikation auf Basis von FIPA-ACL - starte Berechnung, - warte auf Prozessende, - hole Ergebnis, - sende Ergebnis Agenten- Kommunikation auf Basis von FIPA-ACL stationärer Agent von User A stationärer Wrapper-Agent

20 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Agent User AFEMWrapper Konkretisierung aus Beispiel- Kommunikation 3. Beispiel: Kommunikationsablauf FEMConv InitiatorParticipant initiation 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

21 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 MünchenEnde Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! Mirko Theiß Sascha Alda Jochen Bilek


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