POApdf BrunnoAlves

Mestrado

Engenharia da Informação

Metodologias para Modelagem de Sistemas (INF-303)

P.O.A.

Programação Orientada a Agente

Agent Oriented Programming (AOP)

Agenda

• Objetivos

• Introdução

• Contextualização

• P.O.A.

• Armadilhas

• Fatos

• Conclusões

• Referências

Introdução

• Artigo Seminal:

 Autores: Jennings, N. R., Bussmann, S.  Título: Agent-Based Control Systems.

 Publicado: IEEE Control Systems Magazine (2003).

• Principais Trabalhos:

 Autores: Jennings, N.; Wooldridge, M.; Shoham, Y.; Odell, J.

 Publicações: IEEE Control Systems Magazine; Journal of Artificial Intelligence; MIT Press; Internacional Conference on Software

Engineering (ISCE); Association for the Advancement of Artificial Intelligence (AAAI).

Introdução

- Objetivos

• Introduzir conceitos básicos de:

 IA (Inteligência Artificial);

 IAD (Inteligência Artificial Distribuída);  SMA (Sistema Multi Agentes).

• POA (Programação Orientada a Agentes).

• Citar “armadilhas” da POA.

Introdução

- Justificativa

“...O sucesso da Internet mudou a maneira como pensamos sobre

computação. Já não é apenas sobre a computação de cálculo numérico ou processamento de informações, agora é sobre a interação e coordenação entre entidades distintas.

Sistemas de agentes nos fornecem os meios para projetar e implementar computação interativa, quer entre máquinas, pessoas, ou ambos...”

Professor Michael Luck Coordenador da Escola de Eletrônica

e Ciência da Computação Universidade de Southampton

Introdução

- Justificativa

• Nova forma de se pensar para construção de soluções.

• Maior robustez ao sistema (tolerância a falhas e casos de processamento mais rápido).

• Utiliza padronização possibilitando interoperabilidade e divisão de trabalho.

• Com uso de técnicas de cognição permite maior amplitude na solução de problemas.

• Uso de agentes inteligentes é do escopo da ES (Engenharia de

Contextualização

• IA (Inteligência Artificial)

 Antes: construir inteligência semelhante a do ser humano.  Algumas frustrações :

ᵡ Vaca da leite (datamine);

ᵡ “A vodca é boa mas a carne é podre” (tradutor); ᵡ XOR (rede neural);

ᵡ Explosão combinatória.

 Após: auxiliar as atividades intelectuais humanas.

 Fim dos anos 70 se torna necessário resolver problemas distribuídos de uma forma mais social.

Contextualização

• IAD (Inteligência Artificial Distribuída)

Início da década de 80.

IA + SD (Sistemas Distribuídos).

Baseado no comportamento social.

Contextualização

• SMA (Sistema Multi Agentes)

Composto por agentes.

Colaboração, competição, coligações, hierarquização, etc.

para realizar metas.

Organização social.

P.O.A.

• POA (Programação Orientada a Agente)

Paradigma abrange as fases de

A

nálise,

P

rojeto e

I

mplementação (R

API

TO).

Pode utilizar demais paradigmas para a implementação de

sua arquitetura (SMA).

P.O.A.

• Diferenças entre POA e POO

Orientação a Objetos Orientação a Agentes

Unidade Básica (UB)

Objeto (Estático) Agente (Dinâmico)

Fatores que Definem o Estado da UB

Sem restrições

Invocado por mensagens externas

Crenças, compromissos, escolhas, etc. Invocado por mensagens internas (regras

objetivos)

Processos da Computação

Transmissão de mensagens e repostas de métodos

Transmissão de mensagens e repostas de métodos

Tipos de Mensagens

Sem restrições Informação, requisição, oferta, promessa, rejeição, etc.

Restrições dos Métodos

Nenhum Honestidade, consistência, reputação, permissão, hierarquia, “vontade”, disponibilidade, confiança e outras

P.O.A.

• Semelhanças entre POA e POO

Usam abordagem modular programação.

Têm seus parâmetros próprios internos.

Interagem com outros elementos.

Fazem uso de encapsulamento e ocultação de informação.

Não sabem tudo sobre os seus sistemas.

P.O.A.

• Agente

Entidade simples, autônoma, imprevisível, flexível e

dinâmica.

Interage com o ambiente e/ou demais agentes.

Executa ações por:

Reação a estímulos (agentes reativos);

Pro atividade (agentes cognitivos. Conceito de modularidade da mente - Chomsky).

P.O.A.

• Agente

Possui regras que definem:

Comportamentos (if-else até ações mais complexas);

Objetivos (um objetivo pode possuir sub-objetivos que podem ser compostos por outros);

Comunicação (protocolos – pedido de valores de atributos até linguagem natural – Padrão FIPA, reconhecido pelo IEEE).

Definido por uma arquitetura (mais difundida é a BDI –

P.O.A.

• Paralelos com a ES atual

 Deficiência para representar agentes pela UML (Unified

Modeling Language):

 Ferramenta agentToll cria uma séria de diagramas (sequência de mensagens, estados, classe, etc. e anexa ao projeto);

 Usualmente representado por diagramas com blocos que representam módulos e setas representando fluxos, próximo ao DFD (Diagrama de Fluxo de Dados).

 Padrão de Projeto: Observer, o agente seria um listener.

P.O.A.

• Frameworks:

SWARM, FIPA-OS, Jason, JADE, Jadex, JACK, JAM,

JAS, Starlogo, APRIL, Comtec Agent Plataform, etc.

• Metodologia:

MaSE.

Armadilhas

• Tecnologia Recente.

• Achar que agentes são solução para todos os problemas. • Não entender para que servem.

• Querer construir soluções genéricas para problemas específicos. • Esquecer que está desenvolvendo software.

Armadilhas

• Não explorar concorrência.

• Decidir criar sua própria arquitetura de agente. • Pensar que a sua arquitetura é genérica.

• Utilizar muita ou não utilizar IA.

• Desenvolvedores, de forma recorrente, tendem a cair nas mesmas armadilhas citadas anteriormente.

Fatos

• Crescimento na utilização de dispositivos móveis.

• Ajudando os astrônomos detectar acontecimentos, como explosões de super-novas.

• Existem mais de 100 produtos registrados no AgentLink. (Transporte, telecomunicações, serviços de saúde, seguradoras, logística e mercado de ações são principais domínios).

• Utilização para o entretenimento (jogos eletrônicos e filmes – Senhor dos Anéis) e área educacional (Utilizado para o Ensina A Distância – EAD).

• Grande número de documentos e eventos. Possível encontrar estudos de casos, relatórios técnicos, listas de eventos, listas de

Fatos

• Em 1999, um SMA conduziu uma nave da NASA por dois dias distante 96.500.000 km da Terra.

Fatos

• Hoje as receitas do desenvolvimento visando POA superam os custos.

• Muitas organizações já utilizam tal tecnologia (eBay, NASA, IBM, Pentágono, Accenture, AIR Liquide, Volvo, Rolls Royce, DaimlerChrysler, AT&T, Whitestein Technologies, etc.).

• Web Semântica - os dados podem ser definidos e ligados de tal forma a viabilizar o processamento automático de dados e a integração de agentes inteligentes.

Conclusões

• Não é somente utilizada em robôs.

• Soluções que utilizam agentes começam a fazer parte não só do cenário acadêmico mas também ganham interesse das indústrias e do governo.

• POA oferece modelos fortes para representar sistemas abertos, complexos e dinâmicos do mundo real (economias, sociedades, ambientes biológicos, etc.).

• Gera aplicações que diminuem o custo de processos por substituir, auxiliar e/ou otimizar atividades humanas (tomada de decisões,

Referências

• Mathias, I. M.; Pozo A. T. R. Desenvolvimento de um Sistema de Matrícula Inteligente Baseado em Programação Orientada a Agentes. UEPG, 2003.

• Tveit A. A survey of Agent-Oriented Software Engineering. Norwegian University of Science and Technology, 2001.

• Arasu, G. T.; Palanisamy, V. Analysis of Multi-Agent System for Setting Up the Platform for Processing EEG / ECG / EMG Waveforms Using Agent Oriented Programming Approach with JADE. Jayam College of Engineering & Technology, 2009

• Shoham, Y.;Agent Oriented Programming. Stanford University, 1993.

• Jennings N. R.; Wooldridge, M. Agent-Oriented Software Engineering. University of London, 2000.

• Shoham, Y. An Overview of Agent-Oriented Programming. Stanford University. • Wooldridge, M. Agent-based software engineering. IEE Proc. Software

Referências

• Fídeíro, J.; Maíbaum, T. Describing, Structuring and Implementing Objects, 1991.

• Wooldridge, M.; Jennings, N. R. Pitfalls of Agent-Oriented Development 1998 . • Odell J., Objects and Agents Compared. Journal of Object Technology (41-53),

2002.

• Lind, J. Issues in Agent-Oriented Software Engineering , German Research Center for AI (DFKI) .

• Shoham Y.; Brown, K. L. MULTIAGENT SYSTEMS Algorithmic, Game-Theoretic, and Logical Foundations.

• Xavier, M. P. Implementação de Padrões de Projeto Orientados a Agentes Utilizando a Plataforma JADE. Universidade Federal de Pernambuco, 2005.

• Odell, J. Objects and Agents: How do they differ?, 1999.

• Novák, P.; Jamroga, W. Code Patterns for Agent-Oriented Programming. Clausthal University of Technology, 2009.

Referências

• Amandi, A.; Price, A. Object-Oriented Agent Programming through the Brainstorm System. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2007.

• Park, A. H.; Park S. H.;Youn H. Y. A Flexible and Scalable Agent Platform for Multi-Agent Systems. World Academy of Science, Engineering and Technology , 2007.

• AgentLink. 50 facts about Agent-Based Computing, 2008

• Jennings, N. R.; Bussmann, S. Agent-based control systems. IEEE Control Systems Magazine, 2003.