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Agentenbasierte Softwareentwicklung

Agentenbasierte Softwareentwicklung. Referent: Theodor Foerster. Gliederung. Einführung Motivation Beispiel Konzepte Methodik Ausblick & Fazit. Einführung. Bestimmte Anforderungen Inhärente Verteilung Eingeschränkte Umgebungssicht => System von Agenten. Motivation .

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Presentation Transcript

  1. Agentenbasierte Softwareentwicklung Referent: Theodor Foerster Agentenbasierte Softwareentwicklung

  2. Gliederung • Einführung • Motivation • Beispiel • Konzepte • Methodik • Ausblick & Fazit Agentenbasierte Softwareentwicklung

  3. Einführung • Bestimmte Anforderungen • Inhärente Verteilung • Eingeschränkte Umgebungssicht => System von Agenten Agentenbasierte Softwareentwicklung

  4. Motivation • Einheitliche Entwicklungsmethodik • Synergien nutzen => Vorteile von Frameworks Agentenbasierte Softwareentwicklung

  5. Gliederung • Einführung • Motivation • Beispiel • Konzepte • Methodik • Ausblick & Fazit Agentenbasierte Softwareentwicklung

  6. Virtueller Fußball • Server als Simulator • Agenten als Spieler • Simulator kümmert sich um reale Spielverhältnisse • Agenten können sich absprechen • Vizeweltmeister RoboCup 98 (Simulation) Agentenbasierte Softwareentwicklung

  7. Weitere Beispiele • Assistent zur Nutzung verteilten Know-hows • Schwindelmex • Dezentralisiertes, flexibles Job-Shop-Scheduling Agentenbasierte Softwareentwicklung

  8. Gliederung • Einführung • Motivation • Beispiel • Konzepte • Methodik • Ausblick & Fazit Agentenbasierte Softwareentwicklung

  9. Gemeinsamkeiten • Nachrichtenaustausch • Ähnliche Gliederung der Komponenten Konzepte für • Analyse • Entwurf • Implementierung Agentenbasierte Softwareentwicklung

  10. Analyse - Bestandteile • Steuerungsmodul • Wissensbasis • Interaktionmodul • Ausführungsmodul • Managementschnittstelle Agentenbasierte Softwareentwicklung

  11. Bestandteile - Steuerungsmodul • Regelt Kommunikation • Konfiguriert den Agenten • Enthält Entscheidungsalgorithmus • Vorteil: Komponenten müssen nicht alle anderen kennen • Nachteil: Eingeschränkter Informations- und Steuerungsfluss Agentenbasierte Softwareentwicklung

  12. Bestandteile - Wissensbasis • Dreigeteilt in • Fähigkeiten und Handlungsvarianten • Aktuelle Umgebungsinformationen • Ziele • Spezialinformationen • Wissensbasis beeinflusst Entscheidungen Agentenbasierte Softwareentwicklung

  13. Bestandteile - Interaktionsmodul • Sendet/empfängt Umgebungsinformationen • anwendungsspezifische Aufgaben Agentenbasierte Softwareentwicklung

  14. Bestandteile - Ausführungsmodul • Führt verpflichtende Aktionen aus • Kapselt Aktionsausführung von Aktionsauswahl • Enthält Parallelisierungstrategie Agentenbasierte Softwareentwicklung

  15. Bestandteile - Managementmodul • Enthalten wenn kein klarer Ablauf erkennbar • Für geordneten Ablauf zuständig • Einstellungen Agentenbasierte Softwareentwicklung

  16. Analyse - Datenstrukturen • Umgebungsinformation • Handlungsaufforderung • Situation • Aktion • Plan • Fähigkeit • Handlungsvariante • Ziel • Verpflichtung • Aktivität Agentenbasierte Softwareentwicklung

  17. Übersicht Datenstrukturen Agentenbasierte Softwareentwicklung

  18. Analyse - Algorithmen • Aktualisierung der Umgebungsinformation • Auswahl der nächsten Aktion • Ablaufsteuerung Agentenbasierte Softwareentwicklung

  19. Übersicht Algorithmen Agentenbasierte Softwareentwicklung

  20. Analyse - Systemsicht • Adresse • Identifikation • Nachricht • Umgebungsinformation & Handlungsaufforderung • Protokoll • Kommunikationsregeln Agentenbasierte Softwareentwicklung

  21. Entwurf - Bestandteile • Steuerungsmodul • Wissensbasis • Interaktionsmodul • Ausführungsmodul • Managementschnittstelle Agentenbasierte Softwareentwicklung

  22. Beispiel - Wissensbasis Agentenbasierte Softwareentwicklung

  23. Entwurf - Datenstrukturen • Umgebungsinformation • Liste aus Attribut-Werte-Paaren • Request • Parameter, Priorität, Endtermin • Capabilities • Namen, Parametername, Wertebereich, Bearbeitungsdauer, uvm. • ... Agentenbasierte Softwareentwicklung

  24. Entwurf - Algorithmen • Aktualisierung der Umgebungsinformation • Entsprechender Parameter in die Wissensbasis • Auswahl der nächsten Aktion • Ablaufsteuerung • Managt einzelne Tasks (stop, run,...) Agentenbasierte Softwareentwicklung

  25. Entwurf - Systemsicht • Adresse • Host, port, ID • Nachricht • Sender, Empfänger, Typ, Inhalt • Protokoll • z.B. Beziehung von Nachrichtentyp und Rolle Agentenbasierte Softwareentwicklung

  26. Implementierung • Verschiedene Kommunikationstechniken • Datenschutz und –sicherheit • Parallelität • Frage der Programmiersprache • Java (OOP) vs. Prolog (logisch) Agentenbasierte Softwareentwicklung

  27. Aspekte • Konzepte variieren nach Fragestellung • Speziell zu beachtende Gebiete • Wissensrepräsentation • OOP • Agententechnik generell Agentenbasierte Softwareentwicklung

  28. Gliederung • Einführung • Motivation • Beispiel • Konzepte • Methodik • Ausblick & Fazit Agentenbasierte Softwareentwicklung

  29. Methodik - Begriffe • Agent • Verteilte Softwaresysteme • Software-Entwicklung • Analyse und Entwurfsmuster • Frameworks Agentenbasierte Softwareentwicklung

  30. Begriffe - Framework • Anpassbare Menge an abhängigen Klassen • Wiederverwendbare Abstraktion • Framework enthält • Konzepte • Schnittstellen • Invarianten der Interaktion • Ablaufsteuerung • Basis-Implementierung Agentenbasierte Softwareentwicklung

  31. Begriffe - Framework Makro Architektur „Erst lose, dann starr“ Agentenbasierte Softwareentwicklung

  32. Strukturierung des Framework • Abhängig von der Programmiersprache • In Schichten gegliedert • Konzeptschicht • Standardschicht • Variantenschicht • Implementierung kann in jeder Schicht ansetzen Agentenbasierte Softwareentwicklung

  33. Framework - Bestandteile • Standardschicht: abstrakte Klassen der Komponenten • Variantenschicht: Kommunikation & Wissensmanagement Agentenbasierte Softwareentwicklung

  34. Framework - Datenstrukturen • Standardschicht: z.B. Aktionsauswahl & Speicherung der Umgebung • Variantenschicht: Aktion & Handlungsvarianten Agentenbasierte Softwareentwicklung

  35. Framework - Algorithmen • Standardschicht: abstrakte Ablaufsteuerung • Variantenschicht: z.B. Planauswahl Agentenbasierte Softwareentwicklung

  36. Framework - System • Unterstützt Zusammenspiel mehrerer Agenten • Enthält Analysefunktionen • Kann Kooperationspläne abspeichern Agentenbasierte Softwareentwicklung

  37. Entwicklungsmethoden • Agentenorientierte Analyse • Theoriebasierte Konstruktion • Entwickeln mit Mitteln der Logik • BDI-Agenten • Modellierung durch Skripts • uvm. Agentenbasierte Softwareentwicklung

  38. Entwicklungsmethoden • Unterscheidung: • Herangehensweise • Ausgangspunkt • Eingesetzte Mittel • Phasen (Analyse, Entwurf,…) • Sichtweise Agentenbasierte Softwareentwicklung

  39. Agenten & Java • Agenten benötigen keine Vererbung • Als Implementierungssprache geeignet • Es existiert noch kein auf Java abgestimmtes Framework Agentenbasierte Softwareentwicklung

  40. Bestehende Frameworks in Java • AgentBuilder (www.agentbuilder.com) • ABE • Intelligent Agent Factory • JACK Agentenbasierte Softwareentwicklung

  41. Gliederung • Einführung • Motivation • Beispiel • Konzepte • Methodik • Ausblick & Fazit Agentenbasierte Softwareentwicklung

  42. Ausblick • Framework muss in konkreten Projekten bestehen • Zusammenspiel von Agenten & Java ausführlicher evaluieren => Praktikum: Verteiltes Programmieren von Agentensystemen  Agentenbasierte Softwareentwicklung

  43. Fazit • Entwicklungsmethode für Agentensysteme • Eignung in Projekten? Agentenbasierte Softwareentwicklung

  44. Ende Fragen?!? Literatur: Kühnel, Ralf; Agentenbasierte Softwareentwicklung, Addison Wesley Http://www.ki.informatik.hu-berlin.de Agentenbasierte Softwareentwicklung

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