JADE : Java Agent DEvelopment framework

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JADE Java Agent DEvelopment framework

• PRIMA
• Laboratoire GRAVIR
• INRIA Rhône-Alpes

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Problematiques

• Pourquoi le multi-agents ?
• Quest ce quun systeme multi-agents ?
• Comment implementer des systemes multi-agents
  avec JADE ?
• Quels sont les interets de JADE ?

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Plan

• 1) Introduction aux systemes
• multi-agents
• 2) Introduction au langage JADE
• 3) Programmer avec JADE

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1. Introduction aux systemes multi-agents

• 1.1) Motivation
• 1.2) Definition dun agent
• 1.3) Definition dun systeme multi-agents
• 1.4) Programmation orientee multi-agents

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1.1 Motivation (1)

• Annees 80 Intelligence Artificielle
• Un systeme unique
• Gros
• Sachant faire beaucoup de choses a lui seul
• Trop difficile
• -gt Impasse

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1.1 Motivation (2)

• Annees 90 Architecture multi-agents
• Plusieurs systemes
• Petits
• Sachant faire peu de choses a eux seuls
• Pouvant faire beacoup de choses quand ils
  COLLABORENT
• Analogie avec la vie reelle
• Ex. Domaine de la recherche

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1.2 Definition dun agent

• Pas de definition unifiee
• Agent
• Entite autonome (logiciel, robot,)
• Capable dagir sur son environnement
• De communiquer avec dautres agents
• (a laide de messages)

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1.2 Communication entre agents

• Plusieurs types de messages
• 2 types de messages les plus utilises
• Message a plusieurs agents, pour demander ou
  signaler quelque chose
• Message a un seul agent, par exemple pour
  repondre a une question

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1.2 Comportement dun agent

• Comportement Consequences
• De ses observations de lenvironnement
• De ses connaissances
• De ses interactions avec les autres agents
• Un agent peut etre specialise

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1.3 Definition dun systeme multi-agents

• Systeme Multi-Agents (SMA)
• Agents
• Objets passifs
• Environnement Lois
• Relations unissant agents et objets
• Actions possibles
• Objectif a atteindre
• Centralise ou pas

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1.3 Les agents dans un systeme multi-agents

• Les agents
• Vivent dans une communaute, le SMA
• Sorganisent et cooperent entre eux au sein dun
  SMA pour satisfaire son objectif
• Peuvent se deplacer dun SMA a un autre,
  volontairement ou pas

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1.3 Problemes lies aux systemes multi-agents

• Certains agents peuvent
• Ne pas cooperer
• Etre trop gourmands en ressources
• -gt Lobjectif du SMA ne peut etre atteint
• -gt Les agents doivent respecter des regles de
  bonne conduite

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1.3 Exemples de systemes multi-agents

• Systemes naturels
• Ecosystemes
• Fourmillieres
• Robots dans des milieux hostiles
• Systemes informatiques
• Mondes virtuels (avatars,)
• Moteurs de recherche
• Calculs paralleles

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1.4 Programmation orientee multi-agents

• Analogie avec la programmation orientee objet
• Programmation haut niveau
• Architecture generale des agents
• Representation de lenvironnement
• Interactions
• Organisation
• (Dynamique particuliere
• Comportement emergent, flux,)

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1.4 Plateformes multi-agents

• Concevoir des applications
• Ne pas programmer les fonctions de base
  dinteractions, de connexions,
• Programmer sans avoir des connaissances
  theoriques poussees sur les systemes multi-agents

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2. Introduction au langage JADE

• 2.1) Modele dagent
• 2.2) Services
• 2.3) Norme FIPA
• 2.4) Environnement et Architecture

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2. Quest-ce que JADE ?

• Plate-forme Multi-agents en Java developpee par
  Gruppo Telecom Italia
• Respecte la Norme FIPA
• But Realiser simplement des Systemes
  Multi-Agents inter-operables

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2.1 Modele dagents - Objectifs

• Un agent ne doit pas se limiter a reagir aux
  evenements exterieurs
• Un agent doit avoir la possibilite de prendre des
  initiatives
• Comment rendre un agent autonome ?

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2.1 Modele dagents (1)

• Un agent
• possede toujours un etat
• a toujours un cycle de vie
• Classe Comportement derivee de la super-classe
  Agent
• File de comportement dagent rajouter ou
  enlever un comportement a un agent

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2.1 Modele dagents (2)

• Programmation concurrente
• Un thread par agent
• Plutot quun thread par comportement
• -gt surcharge du nombre de threads
• Planificateur de taches
• Un comportement peut se bloquer lui-meme pour
  eviter de gaspiller du CPU (Ex. pendant quil
  attend des messages)

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2.2 Les services

• Action enregistrée et dispensée par la plateforme
• Comportements dun ou plusieurs agents répondant
  a une demande.
• Annuaire des services Pages Jaunes
• Directory Facilitator (DF)

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2.2 Les Pages Jaunes (DF)

• Enregistre les descriptions des agents ainsi que
  les services qu'ils offrent
• Les agents peuvent
• Enregistrer leurs services auprès d'un DF
• Demander au DF de découvrir les services offerts
  par d'autres agents

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2.3 Norme FIPA

• Regles permettant a des agents de cooperer (1997)

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2.3 Specificites dune plate-forme FIPA

• Systeme de Gestion dAgents (AMS)
• Agent central qui supervise les autres agents et
  les acces a la plate-forme (Pages Blanches)
• Canal de Communication entre Agents (ACC)
• Agent qui fournit la route pour les interactions
  entre agents dans et en dehors de la plateforme
• Facilitateur dAnnuaire (DF)
• Agent qui fournit un service de Pages Jaunes
  (recensement des services disponibles)

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2.4 Environnement JADE

• AMS, ACC, DF
• Plate-forme Multi-agents distribuee
• 1 Machine Virtuelle JAVA par Hote
• 1 agent 1 thread
• JADE planifie les taches dun agent plus
  efficacement que la machine virtuelle JAVA
• Messages ACL codes en objets JAVA
• Interface graphique

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2.4 Architecture dune plate-forme multi-agents
(1)

• Un receptacle dagents
• Est un objet serveur RMI qui gere localement un
  ensemble dagents Machine Virtuelle JAVA
• Gere le cycle de vie des agents
• (creation, mort, supsension, reprise,)
• Repartit les messages ACL dans les files
  dattente des agents
• Interface graphique implementee comme un agent
  permet de jouer sur letat des agents

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2.4 Architecture dune plate-forme multi-agents
(2)

• Communication de plusieurs machines virtuelles
  (VM) JAVA par la methode RMI
• Chaque VM est un receptacle dagents et un
  environnement multi-threads compose
• Dun thread dexecution pour chaque agent
• De threads de RMI pour echanger les messages
• Plusieurs VM sur le meme hote possible, mais
  deconseille car surcroit de travail pour lhote

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2.4 Architecture dune plate-forme multi-agents
(3)

• Réceptacle spécial implémenté pour l'exécution
  des agents dans un navigateur Web
• Receptacle frontal de la plate-forme
• Contient les agents de gestion
• Represente la plate-forme vue par lexterieur
• Les differentes plate-formes multi-agents sont
  connectees entre elles grace au protocole IIOP

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2.4 Receptacle frontal
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2.4 Une plate-forme multi-agents
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3. Programmer avec JADE

• 3.1) Demarrer JADE
• 3.2) Programmer des agents
• 3.3) Service de Pages Jaunes
• 3.4) Interface
• 3.5) Integration

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3.1 Installation de JADE

• Installer Java (jdk 1.2 ou superieure)
• Attention au  path  et au  classpath 
• Installer le package Jade
• Copier les classes
• Mettre a jour le  classpath 
• \jade
• \jade\Lib
• \jade\Lib\iiop.jar
• \jade\Lib\jade.jar
• \jade\Lib\jadeTools.jar
• Installer les agents comme des classes java
  classiques

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3.1 Demarrage de JADE

• Lancer Jade avec la ligne de commandes
• java jade.Boot
• Lancer Jade et la GUI
• java jade.Boot gui
• Lancer un agent au demarrage
• java jade.Boot gui ltnom de lagentgtltclasse de
  lagentgt
• Lancer un agent avec des parametres
• java jade.Boot gui ltnom de lagentgtltclasse de
  lagentgt(ltParametresgt)

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3.2 Creation dun agent

• Etendre la classe jade.core.Agent
• import jade.core.agent
• public class monAgent extends Agent
• Chaque agent est identifie par un AID
• Methode getAID() pour recuperer lAID
• Dans la méthode setup() (Obligatoire)
• Enregistrer les langages de contenu
• Enregistrer les Ontologies
• Enregistrer les Services auprès du DF
• Démarrer les Comportements (behaviors)

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3.2 Nommage des agents

• Le nom dun agent
• Est de la forme
• ltnom-agentgt_at_ltnom-plate-formegt
• Doit etre globallement unique
• Plate-forme par defaut
• ltmain-hostgtltmain-portgt/JADE
• Nom de la plate-forme defini avec -name

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3.2 Methodes de la classe Agent

• Methode getArguments() pour obtenir les arguments
  dun agent
• Methode doDelete() pour tuer un agent
• Methode takeDown() pour le agent garbage
  collector

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3.2 Exemple dagent
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3.2 Creation dun comportement

• Créer (étendre la classe  behaviour )
• public class myBehaviour extends Behaviour
• Creer le constructeur avec la super classe
• public myBehaviour(Agent agent) super(agent)
• Créer la méthode  action  (Obligatoire) qui
  correspond à lexécution du behaviour
• public void action() ltcode du behaviourgt

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3.2 Comportements (1)

• Pour faire faire une tache a un agent
• Creer une instance de la sous-classe Behaviour
• Appeler la methode MonAgent.addBehaviour()
• Chaque sous-classe Behaviour doit avoir les
  methodes
• Public void action() Ce que fait le behaviour
• Public boolean done() Si le behaviour est fini
  ou non

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3.2 Comportements (2)

• Plusieurs types de comportements
• Cyclique
• One Shot
• Complexes, one shot
• Nouveau comportement mis en place quand la
  methode done() du comportement courant retourne 1

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3.2 Resume du fonctionnement dun agent
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3.2 Communication entre agents

• Messages codes en langage ACL
• Transmission asynchrone
• Messages instancies par la classe
  jade.lang.acl.ACLMessage

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3.2 Exemples de messages

• Else block() //bloque un comportement

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3.2 Lecture selective

• Ne lire que certains messages

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3.3 Service de Pages Jaunes

• DF Agent comme les autres qui communique avec
  des messages ACL
• Classe jade.domain.DFService
• Search()
• Register()
• Deregister()
• Modify()

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3.3 Recherche dans un DF

• Pour sinscrire dans un DF, il faut une
  description classe DFAgentDescription
• AID de lagent
• Nom du service
• Type de service
• Langages, Ontologies,
• Pour rechercher dans un DF, creer une autre
  instance de la classe DFAgentDescription

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3.4 Interface

• Jade GUI
• DF Agent GUI
• Dummy Agent
• Sniffer Agent
• Introspector Agent

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3.4 Jade GUI

• Permet de controler les agents

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3.4 DF Agent GUI

• Permet de consulter les Pages Jaunes

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3.4 Dummy Agent

• Pour envoyer et recevoir des messages

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3.4 Sniffer Agent

• Surveille les echanges de messages dans une
  plate-forme

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3.4 Introspector Agent

• Pour surveiller lactivite dun agent (messages,
  cycle de vie)

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3.5 Integration

• Integration avec JESS
• Communication avec les messages de JESS
• Un programme JESS peut controler les messages et
  les comportements des agents de JADE
• Classe JessBehavior
• Integration avec servlets, applets, JSP
• Integration avec XML

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Conclusion - Interets de JADE

• Norme FIPA deja implementee
• Communauté de plus en plus importante
• Exécution distribuée sur plusieurs hotes et types
  de machines (PC, mobile, )
• Exécution concurrente des agents
• Communication transparente par message (ACL)
• Prise en main facile
• Open Source

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Conclusion - Bibliographie

• FIPA Foundation for Intelligent Physical Agents.
  Specifications. 1997. http//www.fipa.org
• Plate-forme JADE Java Agent Development
  Framework, 2000. http//jade.tilab.com/
• Java Expert System Shell (JESS)
  http//herzberg.ca.sandia.gov/jess/
• AUML. The Agent Unified Modelling language,
  http//www.auml.org/