Outils logiciels des Systèmes Multi-Agents

Outils logiciels des Systèmes
Multi-Agents
Joël Quinqueton
LIRMM
Montpellier, France
Rappels des cours précédents
1.
2.
Motivations: distribution
Origines
1.
2.
3.
4.
Problématique: agent + organisation
Agents
1.
2.
5.
Tableaux Noirs
Acteur
Situés ou communicants
Cognitifs ou réactifs
Sociétés & Organisations
1.
2.
3.
4.
5.
Modes d'Organisation
Communication
Interaction et coopération
Allocation de Tâches
Coordination
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2
Développement centré agent
• Accélérer le développement et diminuer l’effort de
programmation
• Abstraire les mécanismes
– de communication
– d’interaction
– de coordination
• Implémenter des systèmes complexes
• Bonne extensibilité du code
• Support pour le déploiement
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Programmation orientée-agent
Tony Garneau & Sylvain Delisle
Département de mathématiques et
d’informatique
Université du Québec à Trois-Rivières
évaluation comparative d’outils
et environnements
• Présenté à JFIADSMA’2002, Lille
• Introduction
• Évaluation
– Objectifs et choix des outils
– Critères d’évaluation
• Résultats
– Résultats par outil
– Classement global
• Conclusion
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Introduction
• La programmation orientée-agent
– Nouveau paradigme de programmation,
– Évolution de la programmation orientée-objet,
– Façon plus naturelle de concevoir les systèmes.
• Méthodologies et architectures
– Patrons théoriques pour la modélisation,
– Les systèmes spécifiés à partir de ces méthodologies sont difficiles
à implémenter par des langages de programmation standards (C++,
Java ou autres…).
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Introduction
• Méthodologies et architectures développées
– MaSE, Aalaadin ou AGR, RETSINA, dMARS, OAA,
DESIRE, Gaia, Tropos, Kaos et bien d’autres…
• Outils POA
– JADE, Zeus, MadKit, AgentBuilder, Jack, JAFMAS,
AgentTool, DECAF, RMIT, Brainstorm / J, ADK,
ABEL et autres…
• Créés pour supporter une méthodologie.
• Créés pour démontrer une idée ou un concept en particulier.
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Évaluation
• Objectifs à atteindre pour qu’un outil soit
considéré comme un environnement de
développement de SMA :
– Accélérer le développement et diminuer l’effort de
programmation,
– Abstraire les mécanismes de communication,
d’interaction et de coordination,
– Permettre l’implémentation de systèmes relativement
complexes,
– Permettre une bonne extensibilité du code,
– Fournir un support pour le déploiement (et l’exécution)
des systèmes.
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Critères d’évaluation
• 15 critères d’évaluation
• Pondération pour chaque critère :
–
–
–
–
–
4 si l’outil répond très bien au critère,
3 si l’outil répond bien au critère,
2 si l’outil répond moyennement au critère,
1 si l’outil répond peu au critère,
0 si l’outil ne répond pas du tout au critère.
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Critères d’évaluation
• 1. Méthodologie
– La méthodologie couvre les différentes étapes du
processus de développement de SMA :
• Analyse, développement, implémentation, déploiement.
• 2. Facilité d’apprentissage de l’outil
–
–
–
–
Qualité de la documentation,
La complexité des composants,
Les concepts utilisés,
Et autres…
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Critères d’évaluation
• 3. Transition entre les étapes
– Facilité de transition entre le développement et
l’implémentation.
• 4. Souplesse de l’outil
– Flexibilité de l’outil par rapport à l’utilisation de ses
composants et de sa méthodologie.
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Critères d’évaluation
• 5. Communication inter-agents
– Fournir l’implémentation des différents services de
communication entre les agents :
• Connections entre les machines, protocoles de
communication, sécurité, synchronisation, services de
messagerie.
• 6. Outil de “débuggage”
– Entre autre, il faut être capable de :
• Retracer les agents des différentes machines, les messages
transmis, les erreurs survenues.
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Critères d’évaluation
• 7 et 8. Support graphique
développement et implémentation
pour
le
– L’environnement propose des interfaces aidant :
• La création du modèle et des agents, l’élaboration des
conversations, le transport des messages, le déploiement sur
différentes machines.
• 9. Support pour la gestion du système
– L’outil permet l’interaction avec le système:
• Ajouter, modifier, supprimer (agents ou
dynamiquement dans le système.
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sous-systèmes)
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Critères d’évaluation
• 10. Diminution de l’effort demandé et
simplicité d’implémentation
– Composants facilement identifiables:
• Noms, packages, documentation, paramètres, etc…
– Langage de programmation:
• Orienté-objet, “multi-threads”, programmation réseau
simple.
– Classes et services disponibles faciles à utiliser.
– Diminution de la quantité de code à écrire.
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Critères d’évaluation
• 11. Support pour les bases de données
– Abstraction du
informations.
processus
de
sauvegarde
des
• 12. Génération de code
– Génération automatique du code source des différents
composants du système.
• 13. Extensibilité du code
– Facilité d’ajout de code à celui déjà existant (ou
généré).
– Simple de modifier les classes et services déjà
implémentés.
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Critères d’évaluation
• 14. Le déploiement
– Permettre le déploiement sur plusieurs machines,
– Exécution simple du système,
– Exécution indépendante de l’environnement.
• 15. La documentation
– Documentation de qualité:
• Elle couvre l’ensemble des composants de l’outil.
• Elle est claire, concise et non-ambiguë.
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Outils évalués
• AgentTool
Outil et méthodologie qui mettent l’accent sur les
premières phases du développement (analyse et
développement).
– Méthodologie MaSE : extension au modèle OO (7
phases)
• Trouver les buts, appliquer les cas d’utilisation, raffiner les
rôles, créer les classes d’agents, construire les conversations,
assembler les classes d’agents et l’implémentation.
– L’outil permet la validation des conversations.
– Génération du code des conversations (en Java).
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AgentTool
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Outils évalués
• AgentBuilder
Environnement de développement complet
– Méthodologie OMT à laquelle on ajoute une partie ontologie,
– Agents construits à partir d’un modèle BDI et de AGENT-0,
– Langage de communication entre les agents : KQML,
– Exécution à partir de l’engin d’AgentBuilder,
– Possibilité de générer les fichiers « .class » et d’exécuter les
systèmes sur une JVM standard.
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AgentBuilder
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Outils évalués
• DECAF
– Environnement de développement de plans,
– L’outil fourni des utilitaires pour l’élaboration
de plans et pour la coordination des tâches,
– Un planificateur applique des heuristiques pour
trouver un ordonnancement aux tâches,
– Éditeur d’agent utile pour le « débuggage ».
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Decaf
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Outils évalués
• Jack
– Gestionnaire de projet
• Éditeur de textes où se fait l’implémentation du système,
• La compilation (passage de JAL à Java),
• L’exécution du système.
– Le langage JAL est une extension au langage Java.
– Compilateur qui transforme le code JAL en java pur.
– Les agents sont basés sur un modèle BDI (une
évolution du modèle BDI de dMars).
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Jack
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Outils évalués
• Jade
– Outil qui répond aux normes FIPA.
– Trois modules principaux (nécessaires aux normes FIPA):
• Le DF « directory facilitator » fourni un service de pages jaunes à la
plate-forme.
• Le ACC « agent communication chanel » gère la communication
entre les agents.
• Le AMS « agent management system » supervise l’enregistrement des
agents, leur authentification, leur accès et utilisation du système.
– Langage de communication entre les agents : FIPA ACL.
– Éditeur pour l’enregistrement et la gestion des agents.
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Jade
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Outils évalués
• JAFMAS et JiVE
– JAFMAS met l’accent sur les protocoles de
communication, l’interaction entre les agents, la
coordination et la cohérence à l’intérieur du système.
– Méthodologie en cinq phases :
• Identifier les agents, les conversations, les règles de
conversation, analyser le modèle des conversations et
l’implémentation.
– Utilisation des réseaux de Pétri.
– JiVE : support graphique pour le développement avec
JAFMAS.
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Jafmas/Jive
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Outils évalués
• Madkit
– Environnement basé sur la méthodologie Aalaadin ou AGR (agent
/ groupe / rôle).
• Un agent joue des rôles à l’intérieur de groupes.
– L’outil fourni un éditeur permettant le déploiement et la gestion
des SMA (G-box).
– L’outil offre aussi un utilitaire pour effectuer des simulations à
grande échelle.
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MadKit
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Outils évalués
• Zeus
Environnement de développement complet
– Méthodologie « role modeling ».
– Les agents possèdent trois couches :
• La définition : l’agent est vu comme une entité autonome capable de
raisonner grâce à ses croyances, ressources et préférences.
• L’organisation : relations entre les agents.
• La coordination : modes de communication entre les agents,
protocoles, coordination et autres mécanismes d’interaction.
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Zeus
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Évaluation globale
• Jack et JADE
– Ils peuvent être considérés comme étant des
«frameworks»,
– Aucune méthodologie n’est spécifiée,
– Lacunes au niveau des utilitaires graphiques,
– Bonne documentation,
– Grandes possibilités au niveau de l’implémentation.
– Différence majeure :
• le développement avec JADE se fait en Java contrairement à
JAL pour le développement avec Jack.
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Évaluation globale
• AgentTool, DECAF, Jade, Madkit
Quatre environnements aidant à différents niveaux du processus
de développement de SMA.
• DECAF et JAFMAS
• Ces deux outils mettent l’accent sur les interactions, la coordination et
la planification.
• Ils délaissent le côté implémentation et déploiement.
• Comparativement aux trois autres, DECAF n’offre aucune
méthodologie.
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Évaluation globale
• AgentTool, DECAF, Jade, Madkit (suite)
– AgentTool
• Cet outil met l’accent sur les premières phases du
développement.
• L’implémentation n’est pas prise en compte (sauf la génération
des conversations).
– MadKit
• Il met plus l’emphase au niveau du déploiement qu’aux autres
étapes du développement (même s’il se base sur la
méthodologie Aalaadin et offre un ensemble de classes).
• Il offre une bonne documentation comparativement aux trois
autres.
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Évaluation globale
• AgentBuilder et Zeus
Les deux environnements les plus complets :
– Documentation abondante,
– Ces outils offrent plusieurs interfaces
graphiques aidant lors des différentes étapes du
développement,
– Les deux outils offrent un utilitaire de
« débuggage »,
– Ils proposent chacun une méthodologie pour le
développement,
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– Les deux outils sont très complexes et leurs
apprentissages nécessitent beaucoup d’efforts.
Évalutation globale
• AgentBuilder et Zeus (suite)
– AgentBuilder :
• Il faut connaître RADL « Reticular Agent Definition
Language ».
• Comprendre la gestion des ontologies, l’engin d’exécution, les
protocoles utilisés et maîtriser les différents interfaces de
l’environnement.
– Zeus :
• Maîtriser la technique de modélisation « Role modeling » qu’il
faut obligatoirement utiliser, comprendre les différents éditeurs
qui fournissent plusieurs services plus ou moins sophistiqués.
Les deux outils ont des lacunes aux niveaux de
l’extensibilité et de la souplesse.
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Conclusion
• Quelques résultats
– Les outils fournissant des utilitaires graphiques pour le
développement et l’implémentation ont un manque aux
niveaux de l’extensibilité et de la souplesse.
– Ceux qui
fournissent
des
interfaces
pour
l’implémentation diminuent l’effort de programmation.
– Les outils les plus complets proposent une
méthodologie.
– La plupart des outils ne supportent aucun mécanisme
pour la sauvegarde des données.
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Conclusion
• Constats
– La majorité des outils ont été développés pour
exploiter un concept en particulier.
– Ces outils négligent, volontairement ou non,
plusieurs aspects essentiels à l’implémentation
d’un SMA.
– Ceci rend leur utilisation souvent impossible
pour le développement de systèmes réels.
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