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 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 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

Agentenforschung/-projekte in Deutschland DFG-SPP1083, „Intelligente Softwareagenten und betriebswirtschaftliche Anwendungsszenarien“, ganz Deutschland MAGENTA, TU Berlin AAPI, Fernuniversität Hagen ACE, RWTH Aachen WASP, TU Darmstadt DFKI-Forschergruppe, Uni Saarbrücken/Kaiserslautern AMETAS, Universität Frankfurt BASAR, GMD, St. Augustin ARA, Universität Kaiserslautern MOLE, Universität Stuttgart AVALANCHE, Universität Freiburg MSA, European Computing-Industry Research Center (ECRC) GmbH, München J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

Wichtige Quellen zur Agententechnologie Internet-Portale: http://agents.umbc.edu, University of Maryland, USA http://multiagent.com, University of South Carolina, USA http://www.agentlink.org, EU-gefördertes Netzwerk aus 150 Teilnehmern Konferenzen und Workshops: „Autonomous Agents“-Konferenz, Schwerpunkt auf Entwicklung einzelner Agenten ICMAS1, Schwerpunkt Interaktion und Koordination ganzer Agentensysteme PAAM2, Schwerpunkt liegt auf Anwendungen der Agententechnologie Organisationen: Foundation for Intelligent Physical Agents (FIPA), http://www.fipa.org GMD3-Forschungszentrum Informationstechnik GmbH , http://vki.first.gmd.de 1 International Conference on Multi-Agent-Systems 2 Practical Applications of Agent Technology and Multiagent Systems 3 Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

Foundation for Intelligent Physical Agents (FIPA) Gegründet 1996, Sitz Genf, Schweiz http://www.fipa.org 1 Hewlett Packard, 2 British Telecom 3 z.B. JADE, ZEUS, FIPA-OS Mitglieder: Firmen: u.a. Siemens, IBM, Sun, NASA, Intel, HP1, BT2 Universitäten: University of Helsinki, West Florida u.v.m. Ziel: Entwicklung von Software-Standards für heterogene und interaktive Agenten und agenten-basierte Systeme. Ergebnisse bisher: 93 FIPA-Spezifikationen in den Bereichen Kommunikation (Agent-User-Software) Aufbau von Agentenplattformen Software-Integration bereits implementierte, FIPA-konforme Agentensysteme3 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 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

FIPA-Spezifikation: Agent Management Reference Model Agent Platform Agent Management System Message Transport System Software Directory Facilitator Agent Platform (AP): physische Infrastruktur für Agenten Agent Management System (AMS): ein AMS je Agentenplattform Administration der Agentenplattform „Whitepages service“ Directory Facilitator (DF): „Yellow pages service“ jede AP hat mindestens einen DF Agent Platform Message Transport System Message Transport System (MTS): Default-Kommunikationsmechanismus J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

FIPA Agent Communication Language (FIPA-ACL) FIPA-ACL-Nachrichten Agent A Agent B Kommunikation zwischen Agent A und B Kommunikation nach der Theorie der Sprechakte Nachricht Nachrichten-kopf Inhalt Aufbau einer FIPA-Nachricht 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. J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

FIPA-Interaction-Protocols FIPA Request Interaction Protocol Initiator Participant not-understood request refuse X agree failure inform-done inform-ref [agreed] Initiator,Participant request,refuse*,not- understood*,agree,failure*, inform-done : inform* inform-ref : inform 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 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 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 WrapperAgent 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 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“ GUI für Agentenhost Agent-Runtime Agent ankommende mobile Agenten abgehende mobile Agenten AMS J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München Beispiel: Agenten Agent ExampleACLAgent instance of ACLAgent ExampleAgent Mögliche Agenten-Eigenschaften: Autonomie Mobilität Delegation Reaktivität Proaktivität Kommunikation ACL-Agenten: Kommunikationssprache: FIPA-ACL Kommunikationsprotokoll: Object-Transmission-Protocol (OTP) jeder Agent besitzt einen eigenen Kommunikationskanal (Port) Agentenhost besitzt keinen zentraler Messagerouter J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

1. Beispiel: Kommunikation mittels eines einfachen mobilen Agenten Ablauf des Szenarios User A User B Rechner von User A Agentenhost 1 Rechner von User B Agentenhost 2 Socket-Verbindung Auftrag an mobilen Message-Agenten (über dessen GUI): migriere zu Agentenhost 2 bringe Information „Info“ mit Message-Agent Agent „taucht auf“ mit Information „Info“ Message-Agent Ortswechsel J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

Mobilität auf Basis von Serialisierung und Sockets in Java Agent MessageAgent  interface  Serializable  implements  MyMessageAgent instance of Agentenhost Socket client = server.accept(); ObjectInputStream in = new ObjectInputStream( new BufferedInputStream( client.getInputStream())); Agent agent = (Agent)in.readObject(); ... ObjectInputStream MyMessageAgent-Objekt deserialisieren MyMessageAgent ObjectOuputStream MyMessageAgent-Objekt serialisieren Agentenhost ... server = new Socket(host,port); out = new ObjectOutputStream (new BufferedOutputStream( server.getOutputStream())); out.writeObject(agent); out.flush(); out.close(); .... ClientSocket ServerSocket J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

Statisches System für FEM-Beispiele FELT – Eingabedatei problem description title=„Rahmentragwerk“ nodes=5 elements=4 analysis=static nodes x=0.0 y=0.0 constraint=fixed_y x=0.0 y=10.0 constraint=free x=5.0 y=10.0 constraint=free x=10.0 y=10.0 constraint=free x=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=0.00285 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 q=20 KN/m 2 3 4 10.0 m 1 5 10.0 m Material: ST 37-2 E = 210000 N/mm2 Profilwerte IPE 200 A = 28.5 cm2 Iz-z = 142 cm4 J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

Ergebnis des FEM-Berechnung FELT – AUSGABEDATEI **Rahmentragwerk** Nodal Displacements -------------------------------------------------------------------------------------------- Node # DOF1 DOF2 DOF3 DOF4 DOF5 DOF6 1 0.55891 0 0 0 0 0.02795 2 0.27945 0.00167 0 0 0 0.02795 3 0.27945 0.089 0 0 0 1.331e-16 4 0.27945 0.00167 0 0 0 -0.02795 5 0 0 0 0 0 -0.02795 Element Stresses ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 -100 1.1963e-14 2.1427e-14 100 -1.1963e-14 4.2855e-14 2 -3.2863e-12 -100 -4.2633e-14 3.2863e-12 9.9476e-13 -250 3 -3.2863e-12 -9.5213e-13 250 3.2863e-12 -100 -9.8836e-12 4 -100 1.0049e-12 9.8816e-12 100 -1.0049e-12 3.8469e-14 Reaction Forces --------------------------------------------------------- Node # DOF Reaction Force 1 Ty -100 5 Tx -9.9707e-13 5 Ty -100 MOMENTEN - ZUSTANDSLINIE 2 3 4 + 250 KNm 1 5 NORMALKRAFT - ZUSTANDSLINIE - - 100 KN 100 KN 0 KN 100 KN 100 KN J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

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

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

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

3. Beispiel: Kommunikationsablauf FEMConv Initiator Participant initiation request refuse reason not-understood agree X cancel inform input inform result failure reason Agent User A FEMWrapper Konkretisierung aus Beispiel-Kommunikation 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 3. inform input 4. inform result J. Bilek, Bauinformatikforum 2001 München

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