ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ. Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ. Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό"

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΚΑΛΛΙΟΠΗ ΚΡΑΒΑΡΗ Πτυχιούχος Τμήματος Πληροφορικής, Α.Π.Θ. Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Επιβλέπων Καθηγητής: ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΒΑΣΙΛΕΙΑΔΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2015

2

3 ΚΑΛΛΙΟΠΗ ΚΡΑΒΑΡΗ Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Υποβλήθηκε στο Τμήμα Πληροφορικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Ημερομηνία προφορικής εξέτασης: 12/02/2015 Συμβουλευτική Επιτροπή: Βασιλειάδης Νικόλαος, Αναπληρωτής Καθηγητής Τμ. Πληροφορικής (επιβλέπων) Βλαχάβας Ιωάννης, Καθηγητής Τμ. Πληροφορικής Τσουμάκας Γρηγόριος, Επίκουρος Καθηγητής Τμ. Πληροφορικής Εξεταστική Επιτροπή: Βακάλη Αθηνά, Καθηγήτρια, Τμ. Πληροφορικής ΑΠΘ Βασιλειάδης Νικόλαος, Αναπλ. Καθηγητής, Τμ. Πληροφορικής ΑΠΘ Βλαχάβας Ιωάννης, Καθηγητής, Τμ. Πληροφορικής ΑΠΘ Βούρος Γεώργιος, Καθηγητής, Τμ. Ψηφιακών Συστημάτων, Παν. Πειραιώς Μπικάκης Αντώνης, Lecturer, Dept. of Information Studies, Un. College London, UK Συμεωνίδης Ανδρέας, Επίκ. Καθηγητής, Τμ. ΗΜΜΥ ΑΠΘ Τσουμάκας Γρηγόριος, Επίκ. Καθηγητής, Τμ. Πληροφορικής ΑΠΘ

4

5 Στην οικογένεια μου

6

7 Ευχαριστίες Αρχικά, θα ήθελα να εκφράσω τις βαθιές και ειλικρινείς μου ευχαριστίες στον επιβλέποντα της διδακτορικής μου διατριβής Αναπληρωτή Καθηγητή, κ. Νικόλαο Βασιλειάδη, όχι μόνο για την εμπιστοσύνη που μου έδειξε όλα αυτά τα χρόνια αλλά και για την σταθερή και μακρά συμπαράσταση και υποστήριξη του σε κάθε μικρό ή μεγάλο ζήτημα. Η καθοδήγηση του υπήρξε πολύτιμη και καθοριστική. Θα ήθελα, επίσης, να ευχαριστήσω τον Καθηγητή, κ. Ιωάννη Βλαχάβα, Διευθυντή του Εργαστηρίου Γλωσσών Προγραμματισμού και Τεχνολογίας Λογισμικού του Α.Π.Θ. και μέλος της τριμελούς συμβουλευτικής μου επιτροπής, καθώς με τον τρόπο του μέσα από τις ατελείωτες συζητήσεις μας, μου δίδαξε σημαντικά μαθήματα. Θα ήθελα ακόμη, να ευχαριστήσω τον Επίκουρο Καθηγητή, κ. Γρηγόριο Τσουμάκα, επίσης μέλος της τριμελούς συμβουλευτικής μου επιτροπής, για τις καλές συμβουλές του, πάντοτε πηγή έμπνευσης. Θα ήθελα, επίσης, να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στον Ευστράτιο Κοντόπουλο, μέλος της Ομάδας Λογικού Προγραμματισμού και Ευφυών Συστημάτων για τις συζητήσεις, την συμπαράσταση και την υποστήριξη του κατά τα πρώτα χρόνια εκπόνησης τη διδακτορικής μου διατριβής. Θα ήθελα, ακόμη, να εκφράσω τις ιδιαίτερες και βαθιές ευχαριστίες μου στην μητέρα μου, Αποστολία, για την συνεχή και ακούραστη ψυχολογική υποστήριξη της σε όλη τη διάρκεια της ζωής μου. Εξίσου θερμές ευχαριστίες θα ήθελα να εκφράσω στον πατέρα μου, Κωνσταντίνο, τον αδερφό μου, Αθανάσιο, και τον αρραβωνιαστικό μου, Μιλτιάδη, για την απεριόριστη και σταθερή στήριξη τους. Ευχαριστίες εκφράζονται, ακόμη, στην φίλη μου Ευανθία για την ακατάπαυστη υπομονή και αμέριστη συμπαράστασή της όλα αυτά τα χρόνια καθώς και στην φίλη μου Πασχαλιά για την κατανόηση και την βοήθεια της. Τέλος, θα ήθελα να σημειώσω ότι μέρος των ερευνητικών αποτελεσμάτων της παρούσας διατριβής αποτέλεσε αντικείμενο των έργων «Ανάπτυξη ενός πολύ-πρακτορικού περιβάλλοντος βασισμένου στην RuleML», που χρηματοδοτήθηκε από τον επιστημονικό μη κερδοσκοπικό οργανισμό RuleML Inc. με έδρα τον Καναδά, και «Διαλειτουργικό και βασισμένο στη Γνώση Πλαίσιο Διαπραγματευόμενων Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό», της Δράσης «Διμερή Ε & Τ Συνεργασία Ελλάδας Ρουμανίας » του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Ανταγωνιστικότητα και Επιχειρηματικότητα» (ΕΠΑΝ-ΙΙ).

8

9 Περίληψη Ο Σημασιολογικός Ιστός επηρεάζει τον Παγκόσμιο Ιστό σε βάθος. Η εξέλιξη που προωθεί αλλάζει τον τρόπο που άνθρωποι και μηχανές αντιλαμβάνονται το περιεχόμενο του και δρουν σε αυτόν. Το όραμα του για ένα παγκόσμιο μέσο ανταλλαγής πληροφοριών θα αργήσει να γίνει απόλυτη πραγματικότητα, ωστόσο οι τεχνολογίες του Σημασιολογικού Ιστού συνεχώς ωριμάζουν. Η μεγαλύτερη πρόκληση αφορά στην αυτοματοποιημένη χρήση του Ιστού από υπολογιστές και εφαρμογές λογισμικού, καθώς, στην πραγματικότητα, ο Ιστός είναι σχεδιασμένος να διαβάζεται από ανθρώπους. Σε αυτό το πλαίσιο, απώτερο όραμα του Σημασιολογικού Ιστού αποτελεί η ανάθεση πολύπλοκων και μη εργασιών στους ευφυείς πράκτορες. Οι ευφυείς πράκτορες έχουν την δυνατότητα να δρουν στο περιβάλλον του Ιστού και να ανταποκρίνονται στα αιτήματα των χρηστών τους, αποτελεσματικά και χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Έτσι, μέσω της χρήσης τους, οι άνθρωποι όχι μόνο θα διευκολυνθούν αισθητά στην καθημερινότητα τους αλλά και ολόκληροι τομείς, όπως αυτός του ηλεκτρονικού εμπορίου, της αναζήτησης και διατήρησης πληροφοριών, ακόμη και της υγείας θα μεταμορφωθούν ριζικά. Φυσικά, η σταδιακή εξέλιξη και εδραίωση του Σημασιολογικού Ιστού και, κατ επέκταση, των ευφυών πρακτόρων εγείρει μια σειρά νέων ζητημάτων, όπως αυτό της εμπιστοσύνης και της διαλειτουργικότητας. Άλλωστε, οι ευφυείς πράκτορες, πρακτικά, αποτελούν εκπρόσωπο των χρηστών τους, έχοντας την λογική και τις ικανότητες τους. Έτσι, οι ευφυείς πράκτορες οργανώνονται σε κοινότητες, τα πολυπρακτορικά συστήματα, όπως ακριβώς και οι άνθρωποι, με αποτέλεσμα να αντιμετωπίζουν πολλά από τα ζητήματα των ανθρώπινων κοινωνιών. Σε αυτό το πλαίσιο, η παρούσα διατριβή μελετά την δράση των Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό και επιχειρεί να αντιμετωπίσει μια σειρά τέτοιων καίριων ζητημάτων. Η έρευνα επικεντρώθηκε στην αξιοπιστία και την διαλειτουργικότητα της αλληλεπίδρασης και της ανταλλαγής δεδομένων και γνώσης των πολυπρακτορικών συστημάτων στο περιβάλλον του Σημασιολογικού Ιστού. Ειδικότερα, μελετήθηκαν και αναπτύχθηκαν νέες εκφραστικές και ευέλικτες δομές, μεθοδολογίες και συστήματα. Αρχικά, δεδομένου του εύρους των πολυπρακτορικών εργαλείων και συστημάτων, η παρούσα διατριβή παρουσιάζει μια εκτενή έρευνα και συγκριτική μελέτη των δημοφιλέστερων συστημάτων, προτείνοντας μια σειρά κατηγοριοποιήσεων τους. Παράλληλα, προτείνονται ορισμένα καθολικά κριτήρια σύγκρισης και αξιολόγησης, προκειμένου να αντιμετωπιστεί το ζήτημα της χρήσης μιας ποικιλίας κριτηρίων από έρευνα σε έρευνα, γεγονός που καθιστά την σύγκριση των ευρημάτων της επιστημονικής κοινότητας απαγορευτική. Η συμβολή της διατριβής συνεχίζει με την πρόταση και υλοποίηση ενός πρωτότυπου πολυπρακτορικού συστήματος Σημασιολογικού Ιστού, που ονομάζεται EMERALD και ενισχύει την διαλειτουργικότητα μεταξύ των πρακτόρων. Το σύστημα παρέχει πλήθος δυνατοτήτων, μεταξύ των οποίων η παροχή υπηρεσιών συλλογιστικής και εξαγωγής συμπερασμάτων για διάφορες λογικές / συλλογιστικές και η διάθεση ενός γενικού προτύπου για την δημιουργία παραμετροποιήσιμων ευφυών πρακτόρων, που ονομάζεται KC-Agents. 9

10 Στην συνέχεια της διατριβής, μελετάται η διαχείριση της αλληλεπίδρασης των ευφυών πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό, όπου προτείνονται δύο πρωτότυπες, ανεξάρτητες συστήματος, μεθοδολογίες. Η πρώτη ονομάζεται K-SWAN και αφορά την διαχείριση των πρωτοκόλλων και των στρατηγικών αλληλεπίδρασης των ευφυών πρακτόρων μέσω κανόνων. Η μεθοδολογία αυτή είναι επαναχρησιμοποιήσιμη και επιτρέπει την ανεξαρτητοποίηση των δημόσιων, φανερών πρωτοκόλλων αλληλεπίδρασης από τις κρυφές, ιδιωτικές στρατηγικές των ευφυών πρακτόρων, προωθώντας τον αυτοματισμό και την μείωση της πολυπλοκότητας και του προγραμματιστικού κόστους. Η δεύτερη μεθοδολογία αφορά την διαχείριση της ροής εργασιών των ηλεκτρονικών συμβολαίων, που συνάπτουν οι ευφυείς πράκτορες, μέσω πολιτικών. Η μεθοδολογία αυτή αντιμετωπίζει όλες τις πτυχές ενός ηλεκτρονικού συμβολαίου, από την αρχική εδραίωση εμπιστοσύνης μεταξύ των συμμετεχόντων έως την τελική αποδοχή ενώ, παράλληλα, προσφέρει μεθόδους για την αξιολόγηση της α- πόδοσης του συμβολαίου και της στρατηγικής που χρησιμοποιεί κάθε πράκτορας. Η διατριβή συμβάλει, επιπρόσθετα, στο ιδιαίτερα σημαντικό ζήτημα της εμπιστοσύνης και της αξιοπιστίας στο περιβάλλον των πολυπρακτορικών συστημάτων. Στο πλαίσιο αυτό, προτείνει την σχεδίαση και υλοποίηση πέντε νέων, πρωτότυπων υβριδικών μοντέλων αξιοπιστίας. Τρία από αυτά τα μοντέλα, που ονομάζονται SERM, T-REX και HARM ακολουθούν τις αρχές της κεντρικής προσέγγισης ενώ τα υπόλοιπα δύο, που ονομάζονται DRM και DISARM, ακολουθούν τις αρχές της κατανεμημένης προσέγγισης. Τα μοντέλα αυτά, παρά τις διαφορές στην μεθοδολογία και τις μετρικές που προτείνουν, επιτρέπουν στους ευφυείς πράκτορες να επιλέγουν, κατά περίπτωση, τους καλύτερους δυνατούς εταίρους. Τέλος, η συμβολή της διατριβής κλείνει με το ζήτημα της διασύνδεσης και της διαλειτουργικότητας των πολυπρακτορικών συστημάτων, όπου προτείνονται μέθοδοι διασύνδεσης του συστήματος EMERALD τόσο με άλλα συστήματα όσο και με υπηρεσίες ιστού, ενισχύοντας την ε- ξωστρέφεια του. Σε αυτό το πλαίσιο, δεδομένης της ετερογένειας στο χώρο, μελετώνται και προτείνονται πιθανές μέθοδοι διαλειτουργικότητας, η βέλτιστη εκ των οποίων επιλέγεται για την διασύνδεση του συστήματος EMERALD με ένα άλλο κλειστό σύστημα, που ονομάζεται Rule Responder. Επιπλέον, το σύστημα EMERALD διασυνδέεται με την τεχνολογία των υπηρεσιών ιστού, καθιστώντας δυνατή την κλήση πρακτορικών υπηρεσιών μέσω του Ιστού. 10

11 Abstract The Semantic Web affects deeply the Web itself. It promotes an evolution that change the way humans and machines understand its content and act on it. Its vision is a universal medium of information exchange but this will take time to come true. Yet, Semantic Web technologies are constantly maturing. The main challenge is the automated use of the information and services of the Web by computers and software applications, since it is currently designed mainly for humans. In this context, the ultimate vision of the Semantic Web is the assignment of complex or even simple tasks to intelligent agents. Intelligent agents are able to act efficiently, on behalf of their users, in the Web with no human intervention. Hence, through their use, people will significantly facilitate their daily lives whereas many domains, such as e-commerce will be transformed. However, the gradual evolution and consolidation of the Semantic Web and intelligent agents arise a number of new issues, such as trust. Intelligent agents, actually, represent their users, adopting their logic and abilities. Hence, they are organized in communities, the multi-agent systems, like humans. As a result, they face many of their issues. In this context, this thesis studies the way Intelligent Agents act in the Semantic Web and it attempts to address some of these crucial issues. The research is focused on interactions reliability and interoperability in addition to data and knowledge exchange in the context of multiagent-systems. In particular, in the context of this thesis, new expressive and flexible structures, methodologies and systems were studied and implemented. First, given the range of tools and multi-agent systems, this thesis presents an extensive survey and a comparative study regarding the most popular systems, proposing a number of classifications. Furthermore, a set of universal comparison and evaluation criteria are proposed, since the use of a variety of criteria from survey to survey makes the results comparison impossible. The contribution of this thesis continues with the proposal and implementation of a novel multi-agent system in the Semantic Web, called EMERALD, which enhances interoperability between agents. The system provides a variety of technologies and services, including, among others, reasoning and inference services that support a variety of logics and a generic prototype, called KC-Agents, for creating customizable intelligent agents. Next, this thesis studies interactions among intelligent agents in the Semantic Web, proposing two novel, system independent, methodologies. The first is called K-SWAN and refers to interaction protocols and strategies management. This methodology is rule-based, reusable and enables the separation between public protocols and private strategies, promoting automation and reduction of complexity and programming cost. The second methodology refers to policy-based e-contracts workflow management. This methodology deals with the overall process of an e-contract, from trust establishment to final approval. Moreover, it provides methods and metrics concerning performance and strategy evaluation. Furthermore, this thesis is dealing with trust issues in multi-agent systems. In this context, it proposes the design and implementation of five novel, hybrid trust models. Three of them, called SERM, T-REX and HARM, follow the principles of the centralized approach 11

12 whereas the rest, called DRM and DISARM, follow the distributed approach. These models, despite their differences in terms of methods and metrics, enable intelligent agents to choose the best partners. Finally, the contribution of the thesis concludes with issues regarding interconnection and interoperability among EMERALD and other systems or web services. In this context, potential methods are proposed while the most appropriate of them is used for the interconnection between EMERALD and another closed system, called Rule Responder. Moreover, EMERALD was extended in order to support web services, enabling the invoke of agent services through the web. 12

13 Περιεχόμενα Ευχαριστίες... 7 Περίληψη... 9 Abstract Περιεχόμενα Κατάλογος Σχημάτων Κατάλογος Πινάκων Εισαγωγή Σημασιολογικός Ιστός Ευφυείς Πράκτορες στον Σημασιολογικό Ιστό Δομή και Συμβολή της Διατριβής Αναπαράσταση Γνώσης και Εξαγωγή Συμπερασμάτων στον Σημασιολογικό Ιστό Δεδομένα και Μεταδεδομένα Οντολογίες και Γλώσσες Οντολογιών Συστήματα Κανόνων Συστήματα Παραγωγής Jess Συστήματα Εξαγωγής Συμπερασμάτων Λογική και Εξαγωγή Συμπερασμάτων Συνεπαγωγική Λογική Αναιρέσιμη Λογική Χρονική Αναιρέσιμη Λογική Γλώσσες Κανόνων RIF W3C RuleML & Reaction RuleML SWRL Σύνοψη κεφαλαίου Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα Αρχιτεκτονικές Ευφυών Πρακτόρων Γλώσσες και Πρωτόκολλα Επικοινωνίας Ευφυών Πρακτόρων Πλατφόρμες Πολυπρακτορικών Συστημάτων Agent Factory AgentBuilder AgentScape AGLOBE

14 AnyLogic Cormas Cougaar CybelePro EMERALD GAMA INGENIAS Development Kit JACK JADE Jadex JAMES II JAS Jason JIAC MaDKit MASON NetLogo Repast SeSAm Swarm Σύγκριση και Αξιολόγηση Πολυπρακτορικών Συστημάτων Κατηγοριοποίηση Πολυπρακτορικών Συστημάτων Γλώσσα Προγραμματισμού Συμμόρφωση στα Πρότυπα της FIPA Πεδίο Εφαρμογής Τεχνολογίες Σημασιολογικού Ιστού Σύνοψη Κεφαλαίου EMERALD: Ένα Πολυπρακτορικό Σύστημα για τον Σημασιολογικό Ιστό Επισκόπηση του Συστήματος EMERALD Υπηρεσίες Εξαγωγής Συμπερασμάτων Υπηρεσία Συνεπαγωγικής Συλλογιστικής R-Reasoner Υπηρεσία Συνεπαγωγικής Συλλογιστικής Prova-Reasoner Υπηρεσία Αναιρέσιμης Συλλογιστικής DR-Reasoner Υπηρεσία Αναιρέσιμης Συλλογιστικής SPINdle-Reasoner Υπηρεσία Αναιρέσιμης Συλλογιστικής DR-Prolog-Reasoner Υπηρεσία Επαλήθευσης Αποδείξεων Proofing Validator Το Πρότυπο KC-Agents Το Μοντέλο KC Προηγμένες Υπηρεσίες Καταλόγου BJL: Βιβλιοθήκη Εξωτερικών Μεθόδων Μηχανισμοί Εμπιστοσύνης και Αξιοπιστίας Γραφική Διεπαφή Χρήστη Υπηρεσίες Αναζήτησης και Εποπτείας Προηγμένες Υπηρεσίες Σημασιολογικού Καταλόγου Προηγμένες Υπηρεσίες Σημασιολογικής Αναζήτησης

15 Υπηρεσίες Αναζήτησης Βασισμένων στην Αξιοπιστία των Υπηρεσιών Εφαρμογές Εφαρμογή Μεσιτείας Εφαρμογή Διαπραγμάτευσης Άλλα συστήματα Σύνοψη Κεφαλαίου Διαχείριση Αλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Διαχείριση Πρωτοκόλλων και Στρατηγικών Αλληλεπίδρασης Πρακτόρων μέσω Κανόνων Μεθοδολογία K-SWAN Διαχωρισμός Πρωτοκόλλων - Στρατηγικών Μηχανισμός Αυτόματου Συνδυασμού Ενσωμάτωση Μεθοδολογίας K-SWAN στο Σύστημα EMERALD Εφαρμογή σε Περιπτώσεις Διαπραγμάτευσης και Μεσιτείας Διαχείριση Ροής Εργασιών Ηλεκτρονικών Συμβολαίων μέσω Πολιτικών Κύκλος Ζωής Ηλεκτρονικών Συμβολαίων και Προκλήσεις Μεθοδολογία Διαπραγμάτευσης Διαχείριση της Αξιολόγησης Συνολική Διαδικασία Προσέγγισης Ενσωμάτωση Μεθοδολογίας στο Σύστημα EMERALD Εφαρμογή σε Περίπτωση Εικονικού Ταξιδιωτικού Πρακτορείου Παρόμοιες προσεγγίσεις Σύνοψη Κεφαλαίου Εμπιστοσύνη και Αξιοπιστία Η Εμπιστοσύνη στα Πολυπρακτορικά Συστήματα Κεντρική Διαχείριση Αξιοπιστίας SERM T-REX HARM Κατανεμημένη Διαχείριση Αξιοπιστίας DRM DISARM Αξιολόγηση μοντέλων Παρόμοιες Προσεγγίσεις Σύνοψη Κεφαλαίου Διασύνδεση και Διαλειτουργικότητα Πολυπρακτορικών Συστημάτων Μελέτη μεθόδων διασύνδεσης πολυπρακτορικών συστημάτων Διασύνδεση Συστημάτων EMERALD και Rule Responder Σύγκριση Συστημάτων EMERALD και Rule Responder Αρχιτεκτονική Πυλών EMERALD Rule Responder

16 Παραδείγματα Διασυστηματικής Διαλειτουργικότητας Διασύνδεση Συστήματος EMERALD και Υπηρεσιών Ιστού Αρχιτεκτονική Διαδικτυακής Υπηρεσίας Συλλογιστικής Ευφυής διαδικτυακός μεσίτης Παρόμοιες Αρχιτεκτονικές Διαλειτουργικότητας Συστημάτων Σύνοψη Κεφαλαίου Επίλογος και Μελλοντική Εργασία Δομή και Συμβολή της Διατριβής Μελλοντική Εργασία Παράρτημα Α POSL Παράρτημα Β Κανόνες Περίπτωσης Μεσιτείας Παράρτημα Γ API Υπηρεσιών Καταλόγου EMERALD Παράρτημα Δ Κανόνες Περιπτώσεων Χρήσης μεθοδολογίας K-SWAN Παράρτημα Ε Κατάλογος Δημοσιεύσεων Βιβλιογραφικές Αναφορές

17 Κατάλογος Σχημάτων Εικόνα 1.1. Εκδόσεις της αρχιτεκτονικής του Σημασιολογικού Ιστού, κατά τον Tim Berners-Lee Εικόνα 1.2. Τρισδιάστατη απεικόνιση της αρχιτεκτονικής του Σημασιολογικού Ιστού Εικόνα 2.1. Δομή μηνύματος σύμφωνα με τις προδιαγραφές της FIPA Εικόνα 2.2. Δομή μηνύματος στην γλώσσα (Reaction) RuleML Εικόνα 4.1. Γενική επισκόπηση του συστήματος EMERALD Εικόνα 4.2. Reasoner: Βασική διαδικασία υπηρεσίας εξαγωγής συμπερασμάτων Εικόνα 4.3. Reasoner: Εξυπηρέτηση πολλαπλών αιτημάτων Εικόνα 4.4. Λειτουργικότητα του DR-Prolog-Reasoner Εικόνα 4.5. RuleMLParser: Μετατροπή RuleML σε DR-Prolog Εικόνα 4.6. RDFParser: Μετατροπή RDF βάσης κανόνων σε DR-Prolog γεγονότα Εικόνα 4.7. ResultParser: Μετατροπή Prolog σε RDF Εικόνα 4.8. Το πρότυπο KC-Agents Εικόνα 4.9. Μήνυμα σε (α) Jess συντακτικό (β) μορφή απλού κειμένου (γ) μορφή συνάρτησης Εικόνα Γενική αρχιτεκτονική υπηρεσιών αναζήτησης και εργαλείων εποπτείας Εικόνα Γραφική διεπαφή καρτέλα AYPS Εικόνα Γραφική διεπαφή καρτέλα AYPS τμήμα περιγραφής Εικόνα Γραφική διεπαφή καρτέλα AYPS τμήμα αναζήτησης Εικόνα Γραφική διεπαφή καρτέλα SYNONYMS Εικόνα Γραφική διεπαφή καρτέλα TRUST Εικόνα Πράκτορας ΜΑ Μέρος της βάσης δεδομένων του Εικόνα Γράφημα φήμης χρόνου ανά πράκτορα Εικόνα Γράφημα μέσης φήμης χρόνου ανά μοντέλο Εικόνα Γράφημα των k καλύτερων παρόχων Εικόνα Γράφημα των k καλύτερων παρόχων (TimesUsed) Εικόνα Γράφημα των μοντέλων αξιοπιστίας Εικόνα Εμπόριο λογισμικού: Μέρος ανταλλαγής μηνυμάτων Εικόνα Μεσιτεία: Τα διακριτά βήματα του σεναρίου Εικόνα Μεσιτεία: Τμήμα της βάσης κανόνων Κανόνες r1 & r Εικόνα Μεσιτεία: Τμήμα του RDF έγγραφου των διαθέσιμων διαμερισμάτων Εικόνα Μεσιτεία: Αποτελέσματα αναιρέσιμης συλλογιστικής εξαγόμενα ως RDF έγγραφο Εικόνα Μεσιτεία: Πρωτόκολλο επικοινωνίας Εικόνα Διαπραγμάτευση: Τα διακριτά στάδια του σεναρίου Εικόνα Διαπραγμάτευση: Πρωτόκολλο επικοινωνίας Εικόνα 5.1. Μέθοδος K-SWAN: Συνδυασμός πρωτοκόλλου - στρατηγικής Εικόνα 5.2. Πρωτόκολλο FIPA Contract Net Εικόνα 5.3. K-SWAN μεθοδολογία: Επισκόπηση του σεναρίου διαπραγμάτευσης. 135 Εικόνα 5.4. Επισκόπηση ροής ενεργοποίησης και εκτέλεσης κανόνων σεναρίου διαπραγμάτευσης Εικόνα 5.5. FIPA πρωτόκολλο μεσιτείας

18 Εικόνα 5.6. K-SWAN μεθοδολογία: Επισκόπηση του σεναρίου μεσιτείας Εικόνα 5.7. Επισκόπηση ροής ενεργοποίησης και εκτέλεσης κανόνων σεναρίου μεσιτείας Εικόνα 5.8. Στάδια ροής εργασιών ηλεκτρονικού συμβολαίου Εικόνα 5.9. Βήματα της ροής εργασιών ενός ηλεκτρονικού συμβολαίου Εικόνα Επισκόπηση της ροής εργασίας της διαπραγμάτευσης Εικόνα Επισκόπηση της ροής εργασίας για τις εκτελεσθείσες εργασίες Εικόνα Υλοποίηση των βημάτων της διαπραγμάτευσης στην ροή εργασιών. 153 Εικόνα Καταχώρηση πρακτόρων και σύνταξη ηλεκτρονικού συμβολαίου Εικόνα Εδραίωση εμπιστοσύνης Εικόνα Αρχική ανταλλαγή δεδομένων και διαπραγμάτευση ξενοδοχείου Εικόνα VTA: Γενικές πληροφορίες του τρίτου πακέτου σε RDF μορφή Εικόνα Μέρος της συμπεριφοράς του πράκτορα VTA στην γλώσσα Jess Εικόνα Μέρος των χαρακτηριστικών των πακέτων διακοπών στην γλώσσα RuleML (stg3) Εικόνα 6.1. Εμπλεκόμενοι πράκτορες στο μοντέλο T-REX Εικόνα 6.2. Βήματα συναλλαγής με τη χρήση του μοντέλου T-REX Εικόνα 6.3. Χρήση του μοντέλου T-REX Απεικόνιση από την υπηρεσία sniffer Εικόνα 6.4. Επισκόπηση του σεναρίου χρήσης για το μοντέλο T-REX Εικόνα 6.5. HARM: Σχέσεις υπεροχής μεταξύ των κατηγοριών Εικόνα 6.6. DISARM: Σχέση υπεροχής μεταξύ των κατηγοριών αναφορών Εικόνα 6.7. Τα βήματα συναλλαγής του μοντέλου HARM Εικόνα 6.8. Σύγκριση μοντέλου T-REX και απουσίας μοντέλου (NONE - No Trust). 208 Εικόνα 6.9. Κατάταξη μέσης τιμής ωφέλειας Εικόνα Αύξηση του χώρου αποθήκευσης Εικόνα 7.1. Μέθοδοι διασύνδεσης πολυπρακτορικών συστημάτων Εικόνα 7.2. Η αρχιτεκτονική του συστήματος Rule Responder Εικόνα 7.3. Rule Responder: Η πλατφόρμα ενοποίησης Mule Enterprise Service Bus Εικόνα 7.4. Η αρχιτεκτονική του Rule Responder για την εφαρμογή SymposiumPlanner Εικόνα 7.5. Η αρχιτεκτονική των πυλών μεταξύ EMERALD και Rule Responder Εικόνα 7.6. Επισκόπηση του παραδείγματος διαλειτουργικότητας EMERALD Rule Responder Εικόνα 7.7. EMERALD-RR: Το ερώτημα (Reaction RuleML) για τα επίπεδα χορηγίας και τις παροχές Εικόνα 7.8. EMERALD-RR: Μέρος της βάσης γνώσης του PublicityChair για τα επίπεδα χορηγίας (σε d-posl) Εικόνα 7.9. EMERALD-RR: Η βάση κανόνων για την λήψη αποφάσεων σε αναιρέσιμη λογική (d-posl) Εικόνα EMERALD-RR: Κανόνας για το χρυσό επίπεδο χορηγίας σε DR-RuleML Εικόνα EMERALD-RR: Μέρος των XSL κανόνων μετασχηματισμού Εικόνα EMERALD-RR: Πληροφορίες σχετικά με το χρυσό επίπεδο χορηγίας σε RDF μορφή Εικόνα EMERALD-RR: Το ερώτημα για την αίτηση πληροφοριών σχετικά με το κατάλληλο επιπέδο χορηγίας

19 Εικόνα EMERALD-RR: Μέρος της βάσης γνώσης του PublicityChair για υποβολή πληροφοριών Εικόνα EMERALD-RR: Μέρος της βάσης γνώσης του PublicityChair για τις ενέργειες του Εικόνα Επισκόπηση του παραδείγματος διαλειτουργικότητας Rule Responder EMERALD Εικόνα RR-EMERALD: Το ερώτημα του δυνητικού χορηγού (Reaction RuleML) Εικόνα RR-EMERALD: Η απάντηση στο ερώτημα του δυνητικού χορηγού (Εικόνα 7.17) Εικόνα RR-EMERALD: Το XSLT έγγραφο που μετασχηματίζει το RuleML ερώτημα σε RDF μορφή Εικόνα RR-EMERALD: Το XSLT έγγραφο που μετασχηματίζει τα RDF αποτελέσματα σε RuleML Εικόνα Αρχιτεκτονική διαδικτυακής υπηρεσίας συλλογιστικής Εικόνα Ρόλοι και δραστηριότητες στην Διαδικτυακή Υπηρεσία Συλλογιστικής Εικόνα Αλληλεπιδράσεις συμμετεχόντων στην Διαδικτυακή Υπηρεσία Συλλογιστικής Εικόνα Η περιγραφή WSDL της διαδικτυακής υπηρεσίας αναιρέσιμης συλλογιστικής Εικόνα Ρόλοι και δραστηριότητες στο σενάριο μεσιτείας Εικόνα Αλληλεπιδράσεις στο σενάριο μεσιτείας Εικόνα Τμήμα του RuleML αρχείου για τους αναιρέσιμους κανόνες του μεσίτη Εικόνα Τμήμα RDF εγγράφου για τα διαθέσιμα διαμερίσματα και τις τιμές των παραμέτρων Εικόνα Αίτημα (SOAP) μεσίτη προς στην υπηρεσία ιστού DR Web service Εικόνα Τμήμα του RDF αρχείου με τα αποτελέσματα της συλλογιστικής Εικόνα Επιλογή πεδίου εφαρμογής στην διαδικτυακή διεπαφή Εικόνα Ρύθμιση προτιμήσεων για την εφαρμογή της μεσιτείας Εικόνα Τα προβαλλόμενα στην διεπαφή αποτελέσματα για την εφαρμογή της μεσιτείας

20

21 Κατάλογος Πινάκων Πίνακας 3.1. Κριτήρια αξιολόγησης των πολυπρακτορικών συστημάτων Πίνακας 3.2. Ιδιότητες πλατφόρμας πρακτόρων Πίνακας 3.3. Χρηστικότητα πλατφόρμας πρακτόρων Πίνακας 3.4. Ικανότητας λειτουργίας πλατφόρμας πρακτόρων Πίνακας 3.5. Γενικά χαρακτηριστικά πλατφόρμας πρακτόρων Πίνακας 3.6. Διαχείριση ασφάλειας πλατφόρμας πρακτόρων Πίνακας 3.7. Κατηγοριοποίηση πλατφορμών σύμφωνα με την γλώσσα προγραμματισμού Πίνακας 3.8. Κατηγοριοποίηση πλατφορμών σύμφωνα με την συμμόρφωση στα πρότυπα της FIPA Πίνακας 3.9. Κατηγοριοποίηση πλατφορμών σύμφωνα με το πεδίο εφαρμογής τους Πίνακας Κατηγοριοποίηση πλατφορμών σύμφωνα με την υποστήριξη τεχνολογιών Σημασιολογικού Ιστού Πίνακας 4.1. Χαρακτηριστικά μηχανισμών συλλογιστικής Πίνακας 4.2. Διαπραγμάτευση: Βασικοί περιορισμοί του πελάτη Πίνακας 4.3. Διαπραγμάτευση: Βασικοί περιορισμοί του ιδιοκτήτη Πίνακας 4.4. Διαπραγμάτευση: Παράδειγμα εκτέλεσης - περιορισμοί Πίνακας 4.5. Διαπραγμάτευση: Παράδειγμα εκτέλεσης Πίνακας 5.1. Μέθοδος K-SWAN: Αντιστοίχιση ποιοτικών τιμών σε ποσοτικές Πίνακας 5.2. (α) Τα πλέον διαπραγματευόμενα ζητήματα (β) προτεινόμενα ζητήματα Πίνακας 5.3. Συσχέτιση ποιοτικών τιμών σε ποσοτικές Πίνακας 5.4. Χαρακτηριστικά κάθε πακέτου διακοπών Πίνακας 6.1. Οι παράμετροι των πειραμάτων αξιολόγησης για τα μοντέλα εμπιστοσύνης Πίνακας 6.2. Μέση τιμή UG ανά συναλλαγή για όλα τα μοντέλα φήμης Πίνακας 7.1. Μέθοδοι επικοινωνίας και διασύνδεσης πολυπρακτορικών συστημάτων Πίνακας 7.2. Εννοιολογική σύγκριση μεταξύ των συστημάτων EMERALD και Rule Responder Πίνακας 7.3. EMERALD-RR: Τα επίπεδα χορηγίας Πίνακας 7.4. Απαιτήσεις και προτιμήσεις του χρήστη για την εφαρμογή της μεσιτείας

22

23 1 1 Εισαγωγή Ο Παγκόσμιος Ιστός ξεκίνησε, το 1989, από έναν Βρετανό επιστήμονα του CERN, τον Tim Berners-Lee. Αρχικά, σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε για να ικανοποιήσει την ζήτηση για την αυτόματη ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ των επιστημόνων στα πανεπιστήμια και τα ινστιτούτα σε ολόκληρο τον κόσμο. Σήμερα, είναι, αναμφισβήτητα, ένα τεράστιο οικοδόμημα πληροφοριών, που περιλαμβάνει τέσσερα στάδια ανάπτυξης [Mills, 2009]. Το πρώτο στάδιο, αποτελούσε ένα δίκτυο συνδεδεμένων πληροφοριών (Web of Shared Information), ενώ το τρέχον δεύτερο στάδιο αποτελεί ένα δίκτυο συνδεδεμένων ανθρώπων (Social Web). Το τρίτο στάδιο (Semantic Web), που έχει ήδη ξεκινήσει, πρόκειται να συνδέσει την γνώση, ενώ το τέταρτο (Intelligent Web) θα έρθει αργότερα και θα αποτελέσει ένα δίκτυο συνδεδεμένης νοημοσύνης, όπου οι άνθρωποι και οι μηχανές θα μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους και να διεκπεραιώνουν απρόσκοπτα εργασίες, εξάγοντας αυτόματα συμπεράσματα. Στην πραγματικότητα, σήμερα ο Ιστός βρίσκεται μεταξύ της ανθρωποκεντρικής προσέγγισης του και της σταδιακής εξέλιξης του σε έναν μηχανοκεντρικό ιστό, τον λεγόμενο Σημασιολογικό Ιστό. Ο Σημασιολογικός Ιστός στοχεύει στην αυτοματοποίηση της κατανόησης του περιεχομένου του παγκόσμιου ιστού και της αποτελεσματικής ικανοποίησης των αιτημάτων των χρηστών. Σε αυτή την προσπάθεια, οι ευφυείς πράκτορες (intelligent agents), ένας από τους πιο πρόσφατους και με μεγάλο ενδιαφέρον τομείς της Τεχνητής Νοημοσύνης, βοηθούν με την εκτέλεση πολύπλοκων ενεργειών για λογαριασμό των χρηστών τους. Πέρα όμως από την βοήθεια προς τους ανθρώπους χρήστες του ιστού, οι ευφυείς πράκτορες φαίνεται να είναι ο συνδετικός κρίκος μεταξύ της εδραίωσης του Σημασιολογικού Ιστού και της μετεξέλιξης του στον Ευφυή Ιστό, τον λεγόμενο πρακτοροκεντρικό. Σε αυτό το πλαίσιο, στόχος της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη του Σημασιολογικού Ιστού και των Ευφυών Πρακτόρων, με απώτερο στόχο την έρευνα και ανάπτυξη μεθοδολογιών που θα ενισχύσουν την αποτελεσματική συνεργασία μεταξύ των πρακτόρων που αλληλεπιδρούν στον Σημασιολογικό Ιστό Σημασιολογικός Ιστός Ο Σημασιολογικός Ιστός [Berners-Lee et al., 2001] είναι, ουσιαστικά, μια ραγδαία εξελισσόμενη επέκταση του Παγκόσμιου Ιστού, με απώτερο στόχο την εξέλιξη του σε ένα παγκόσμιο μέσο ανταλλαγής δεδομένων, πληροφοριών και γνώσεων όχι μόνο για τους ανθρώπους αλλά και για τις μηχανές. Για να γίνει πραγματικότητα αυτός ο στόχος, πρέπει οι χρήστες του Ιστού να βρίσκουν, να μοιράζονται και να συνδυάζουν πληροφορίες πιο εύκολα και με 23

24 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό υψηλή ακρίβεια. Όταν αυτοί οι χρήστες είναι άνθρωποι, η διαδικασία είναι πιο εύκολη, δεδομένου ότι οι άνθρωποι είναι σε θέση να χρησιμοποιούν τον ιστό χωρίς βοήθεια. Οι μηχανές, όμως, δεν μπορούν να ολοκληρώσουν εργασίες εντελώς αυτόματα, χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση, καθώς ο ιστός είναι σχεδιασμένος να διαβάζεται από ανθρώπους και όχι από υπολογιστές και εφαρμογές λογισμικού. Σε αυτό το πλαίσιο, ο Σημασιολογικός Ιστός προάγει μία μορφή πληροφορίας, η οποία μπορεί να γίνει κατανοητή και να χρησιμοποιηθεί και από μηχανές, έτσι ώστε να α- ναλαμβάνουν οι ίδιοι οι υπολογιστές τις τετριμμένες ή πολύπλοκες εργασίες για λογαριασμό των ανθρώπων χρηστών τους. Τέτοιου είδους κατανόηση και δράση, ωστόσο, απαιτεί οι πληροφορίες να έχουν μία σημασιολογική δομή. Στην πραγματικότητα, το περιεχόμενο του ιστού μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί για την διευθέτηση και επίλυση ποικίλων ζητημάτων, αρκεί να είναι εμπλουτισμένο με σημασιολογικά μεταδεδομένα, δηλαδή με νόημα [Antoniou & van Harmelen, 2008]. Μέχρι σήμερα, οι θεμελιώδεις τεχνολογίες του Σημασιολογικού Ιστού, όπως η αναπαράσταση περιεχομένου και οι οντολογίες, έχουν ήδη καθιερωθεί. Επομένως, οι ερευνητές εστιάζουν, πλέον, την προσοχή τους σε άλλους τομείς, όπως αυτοί της λογικής (logic), της συλλογιστικής (reasoning) και των αποδείξεων (proof). Ήδη, η αρχική διείσδυση του Σημασιολογικού Ιστού έχει αρχίσει να αλλάζει τον τρόπο που οι άνθρωποι ικανοποιούν τα αιτήματα τους, εξοικονομώντας χρόνο και χρήμα. Οι αρχές του Σημασιολογικού Ιστού, άλλωστε, ορίζουν ότι δεδομένα, πληροφορίες εφαρμογών και συστήματα από διαφορετικά πεδία θα συνδέονται μεταξύ τους, δημιουργώντας μια μεγάλη βάση προσπελάσιμη από τους υπολογιστές και τις εφαρμογές τους. Σήμερα, οι επιδράσεις αυτής της διείσδυσης είναι περισσότερο εμφανείς στα κοινωνικά δίκτυα, ωστόσο πεδία τα οποία επηρεάζονται εξίσου σημαντικά, είναι, για παράδειγμα, η υγεία, η παιδεία και οι επιχειρήσεις. Σε αυτά τα πεδία, υπάρχουν ήδη πολλές προσπάθειες από εταιρίες, ερευνητές και μη κερδοσκοπικές οργανώσεις για την δημιουργία πρότυπων οντολογιών, με απώτερο στόχο την ύπαρξη κοινών γλωσσών και επομένως καλύτερης σύνδεσης και ερμηνείας των δεδομένων. Ωστόσο, το όραμα του Σημασιολογικού Ιστού θα αργήσει να γίνει απόλυτη πραγματικότητα. Ο Σημασιολογικός Ιστός εξακολουθεί να εξελίσσεται, υπάρχουσες τεχνολογίες του συγκεκριμενοποιούνται και ωριμάζουν ενώ νέες έρχονται στο προσκήνιο. H Κοινοπραξία του Παγκόσμιου Ιστού (World Wide Web Consortium W3C), o οργανισμός που καθοδηγεί την ανάπτυξη του Ιστού μέσα από την δημιουργία προτύπων, προτείνει συνεχώς βελτιώσεις, τροποποιήσεις αλλά και δημιουργία τέτοιων τεχνολογιών. Σε αυτό το πλαίσιο, ο Tim Berners-Lee έχει προτείνει μέχρι σήμερα τέσσερις εκδόσεις της αρχιτεκτονικής του Σημασιολογικού Ιστού (Εικόνα 1.1.), σε μια προσπάθεια να επικαιροποιήσει την εξέλιξη στο χώρο. Η αρχική έκδοση της αρχιτεκτονικής του παρουσιάστηκε το 2000 [Berners-Lee, 2000], έχοντας μια διαστρωματική οργάνωση, που επέτρεπε την ανάπτυξη του Σημασιολογικού Ιστού σε βήματα, δημιουργώντας έτσι έναν αριθμό από διακριτά μεταξύ τους επίπεδα. Η διαστρωματική οργάνωση παρέμεινε, ωστόσο, η αρχιτεκτονική επικαιροποιήθηκε διαδοχικά το 2003 [Berners-Lee, 2003; Berners-Lee, 2003b] και το 2005 [Berners-Lee, 2005], φτάνο- 24

25 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή ντας στην τελευταία έκδοση της, που παρουσιάστηκε το 2006 κατά την διάρκεια του συνεδρίου AΑAI2006 [Berners-Lee, 2006]. Εικόνα 1.1. Εκδόσεις της αρχιτεκτονικής του Σημασιολογικού Ιστού, κατά τον Tim Berners-Lee. Η Εικόνα 1.2 απεικονίζει μια τρισδιάστατη οπτικοποίηση αυτής της τελευταίας έκδοσης της διαστρωματικής αρχιτεκτονικής του Σημασιολογικού Ιστού, που επιτρέπει την καλύτερη κατανόηση της, καθώς οι τεχνολογίες κάθε επίπεδου συνδέονται με το πλαίσιο στο οποίο ανήκουν [Nowack, 2009]. Πιο συγκεκριμένα, στο κατώτερο επίπεδο βρίσκεται η ίδια η πλατφόρμα του Ιστού, που περιλαμβάνει το καθιερωμένο πρότυπο κωδικοποίησης χαρακτήρων Unicode, τα Ενιαία Αναγνωριστικά Πόρων (Uniform Resource Identifiers URIs), το Πρωτόκολλο Μεταφοράς Υπερκειμένου (HyperText Transfer Protocol HTTP) και την Γλώσσα Σήμανσης Υπερκειμένου (HyperText Markup Language HTML). Στο αμέσως επόμενο επίπεδο βρίσκεται το συντακτικό, με τεχνολογίες όπως οι RDFa, XML (Extensible Markup Language) και JSON (JavaScript Object Notation), που χρησιμοποιούνται για την αναπαράσταση μεταδεδομένων. Το επίπεδο αυτό, όπως είναι φυσικό, στηρίζει το επόμενο που αφορά την αναπαράσταση της γνώσης, όπου επιτυγχάνεται η διασύνδεση των μεταδεδομένων με την χρήση του μοντέλου RDF (Resource Description Framework). Συνεχίζοντας πιο πάνω, εντοπίζεται η σημασιολογία (Semantics) και οι κανόνες (Rules). Το επίπεδο της σημασιολογίας εστιάζει στον διαμοιρασμό κοινών λεξικών ορολογίας, κάνοντας χρήση προηγμένων γλωσσών αναπαράστασης γνώσης, όπως οι RDFS (RDF Schema) και OWL (Web Ontology Language), ενώ το επίπεδο των κανόνων εστιάζει στην ανταλλαγή κανόνων μεταξύ των εφαρμογών, χρησιμοποιώντας γλώσσες όπως η RIF (Rule Interchange Format) και η RuleML. Παράλληλα με αυτά τα επίπεδα κινείται και το επίπεδο των ερωτημάτων (Query), το οποίο επίσης στηρίζει ζητήματα σημασιολογίας. 25

26 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Εικόνα 1.2. Τρισδιάστατη απεικόνιση της αρχιτεκτονικής του Σημασιολογικού Ιστού. Τα επόμενα επίπεδα, στα οποία εστιάζει και η παρούσα διατριβή, είναι ιδιαίτερα σημαντικά καθώς αποτελούν σύγχρονο αντικείμενο μελέτης. Το επίπεδο της λογικής (Logic) στοχεύει στην συνένωση της σημασιολογίας όλων των μοντέλων που υποστηρίζονται στα κατώτερα επίπεδα, δηλαδή, για παράδειγμα, των RDF/S, OWL, RIF και SPARQL. Τα επίπεδα των αποδείξεων (Proof) και της εμπιστοσύνης (Trust) βρίσκονται ακόμη στην αρχή της ε- ρευνητικής τους πορείας. Οι τεχνολογίες και οι μηχανισμοί αυτών των επιπέδων αναμένεται να έχουν καίριο ρόλο στην εφαρμογή του Σημασιολογικού Ιστού, δεδομένου ότι η ύ- παρξη πλήθους ευφυών εφαρμογών και πρακτόρων θα απαιτεί μηχανισμούς αιτιολόγησης και επεξήγησης των αποτελεσμάτων που θα προκύπτουν αλλά και εκτίμησης της αξιοπιστίας όλων όσων συμβαίνουν στον Ιστό. Τέλος, το επίπεδο των εφαρμογών αποτελεί το κορυφαίο επίπεδο, καθώς πρόκειται, ουσιαστικά, για το αποτέλεσμα όλης της προσπάθειας. Όσο, οι τεχνολογίες του Σημασιολογικού Ιστού ωριμάζουν τόσο βελτιώνονται και οι δυνατότητες εφαρμογών. Σήμερα, ένα παράδειγμα τέτοιας εφαρμογής αποτελεί το υπολογιστικό νέφος ανοικτών συνδεδεμένων δεδομένων (Linked Open Data Cloud) Ευφυείς Πράκτορες στον Σημασιολογικό Ιστό Όταν το όραμα του Σημασιολογικού Ιστού υλοποιηθεί, πολλές καθημερινές συνήθειες θα αλλάξουν ριζικά. Οι εφαρμογές και τα συστήματα των ηλεκτρονικών υπολογιστών θα ενσωματώνονται εύκολα στην καθημερινή ζωή μας, παρέχοντας υπηρεσίες και πληροφορίες, οπουδήποτε και οποιαδήποτε στιγμή. Ωστόσο, το απώτερο όραμα του Σημασιολογικού Ι- στού είναι να παρέχει στους χρήστες την δυνατότητα ανάθεσης πολύπλοκων εργασιών στους ευφυείς πράκτορες [Hendler, 2001; Shadbolt et al., 2006; Antoniou & van Harmelen, 2008], oι οποίοι δρώντας στο διαλειτουργικό και πληροφοριακά πλούσιο περιβάλλον του Ιστού, θα μπορούν να ανταποκριθούν αποτελεσματικά και χωρίς επιτήρηση στα αιτήματα των χρηστών τους, σε ποικίλες εφαρμογές της πραγματικής ζωής, αντανακλώντας τις ιδιαίτερες ανάγκες και προτιμήσεις τους. Έτσι, μέσω της χρήσης των ευφυών πρακτόρων, τα προγράμματα οργανώνονται με τέτοιο τρόπο ώστε να ασκούν τα καθήκοντά τους πιο αποτελεσματικά και με λιγότερη ανθρώπινη παρέμβαση. Η σταδιακή ενσωμάτωση των πολυπρακτορικών συστημάτων με την τεχνολογία του Σημασιολογικού Ιστού θα επηρεάσει δραματικά την χρήση του ίδιου του Ιστού στο μέλλον, καθώς η χρήση των ευφυών πρακτόρων 26

27 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή συνεχώς θα αυξάνεται. Πηγαίνοντας πέρα από τους ανιχνευτές ιστού (Web crawlers) των μηχανών αναζήτησης και τους μεμονωμένους πράκτορες πληροφοριών, η επόμενη γενιά των εργαλείων του Ιστού θα περιλαμβάνει ομάδες ευφυών πρακτόρων που θα επικοινωνούν και θα συναλλάσσονται μεταξύ τους διασχίζοντας τον Ιστό. Τα οφέλη της χρήσης των ευφυών πρακτόρων για την αυτοματοποίηση πολύπλοκων εργασιών θα είναι, πράγματι, σημαντικά [Serenko et al., 2007], δεν είναι όμως τα μόνα. Για παράδειγμα, στην πραγματικότητα, οι άνθρωποι αρέσκονται στο να εκτελούν απλές εργασίες, καθώς τους παρέχει την αίσθηση της επιτυχίας. Ωστόσο, όταν αυτές οι απλές εργασίες γίνονται επαναλαμβανόμενες, οι άνθρωποι κουράζονται. Όταν, όμως, τις εργασίες τις αναλαμβάνουν οι πράκτορες, αποδεσμεύονται και ασχολούνται με εργασίες που θεωρούν περισσότερο σημαντικές [Haag, 2006]. Έτσι, οι ευφυείς πράκτορες δεν είναι χρήσιμοι μόνο για τις πολύπλοκες εργασίες αλλά και για τις επαναλαμβανόμενες ακόμη και αν αυτές είναι απλές. Η χρήση των ευφυών πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό, όμως, θα επιφέρει ακόμα μεγαλύτερες αλλαγές. Για παράδειγμα, θα μεταμορφώσει, τον τομέα του ηλεκτρονικού εμπορίου. Καθώς, οι πράκτορες έχουν την ικανότητα να διασχίζουν και να εξερευνούν τον Ιστό γρήγορα, θα είναι σε θέση να αναγνωρίζουν τις καλύτερες διαθέσιμες προσφορές και να τις παρουσιάζουν στον χρήστη τους σε δευτερόλεπτα. Επομένως, οι άνθρωποι δεν θα χρειάζεται να περιηγούνται μόνοι τους σε πολυάριθμες ιστοσελίδες, χάνοντας χρόνο και ίσως χρήματα, δεδομένου ότι δεν θα είναι πάντα σε θέση να εντοπίσουν την καλύτερη για αυτούς προσφορά. Αυτή η διαδικασία, βέβαια, αυξάνει τον ανταγωνισμό των τιμών, μετατρέποντας το ηλεκτρονικό εμπόριο σε μια απόλυτα ανταγωνιστική αγορά, επιβαρύνοντας τις επιχειρήσεις. Η επίδραση, ωστόσο, των ευφυών πρακτόρων στο ηλεκτρονικό εμπόριο είναι αναπόφευκτη. Σε αυτό το πλαίσιο, η παρούσα διατριβή μελετά, μεταξύ άλλων, αυτή την επίδραση, προτείνοντας αρχές και μεθοδολογίες που θα ενισχύσουν τα οφέλη των ε- μπλεκομένων μερών, μέσα από την διαπραγμάτευση και την σύναψη συμβολαίων. Από την άλλη πλευρά βέβαια, υπάρχει και το κρίσιμο ζήτημα της εμπιστοσύνης. Παρά τα οφέλη, κάποιοι χρήστες είναι πιθανό να μην αισθάνονται άνετα στο να αναθέσουν εξ ολοκλήρου σημαντικές εργασίες σε εφαρμογές λογισμικού, όπως είναι οι πράκτορες. Όμως, οι ευφυείς πράκτορες δρώντας για λογαριασμό των χρηστών τους, οργανώνονται σε κοινότητες, τα πολυπρακτορικά συστήματα, έχοντας κατά κάποιο τρόπο τις ικανότητες και την λογική των χρηστών τους. Αυτό που πρέπει να γίνει κατανοητό, επομένως, είναι ότι οι ευφυείς πράκτορες δεν είναι ακόμα μια εφαρμογή λογισμικού αλλά ένας νέος, διαφορετικός τρόπος αλληλεπίδρασης. Όπως, όμως, στην πραγματική ζωή υπάρχουν όλων των ειδών οι άνθρωποι, έτσι και στα πολυπρακτορικά συστήματα υπάρχουν όλων των ειδών οι πράκτορες. Θα πρέπει, επομένως, η τεχνολογία των ευφυών πρακτόρων να εξασφαλίσει αφενός την ιδιωτικότητα κάθε χρήστη και αφετέρου να διασφαλίσει ότι όλοι οι πράκτορες θα ενθαρρύνονται να δρουν έντιμα προς το συμφέρον των χρηστών τους. Πράγματι, ο τομέας της εμπιστοσύνης και της αξιοπιστίας είναι ένας ενεργός τομέας της ερευνητικής κοινότητας των ευφυών πρακτόρων. Η παρούσα διατριβή, επίσης, επιχειρεί να συμβάλλει σε αυτή την προσπάθεια μέσα από την σχεδίαση και ανάπτυξη μοντέλων αξιοπιστίας για τα πολυπρακτορικά συστήματα που δρουν στον Σημασιολογικό Ιστό. 27

28 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Η συμβολή, επομένως, των ευφυών πρακτόρων στο περιβάλλον του Σημασιολογικού Ιστού και η επίδραση τους στην καθημερινότητα των ανθρώπων χρηστών τους είναι αδιαμφισβήτητη και ουσιώδης. Αυτό που λείπει, ωστόσο, είναι ο ακριβής προσδιορισμός της έννοιας του ευφυούς πράκτορα. Κάθε πεδίο έρευνας έχει τις δικές του απαιτήσεις, με αποτέλεσμα τα χαρακτηριστικά που είναι σημαντικά για κάθε περίπτωση να διαφέρουν, καθιστώντας εξαιρετικά δύσκολη την υιοθέτηση ενός γενικού ορισμού. Αντί ορισμού, βέβαια, υπάρχει μια γενική συμφωνία για την έννοια της αυτονομίας (autonomy), η οποία αποτελεί καθοριστικό στοιχείο στην θεώρηση ενός πράκτορα. Αυτονομία είναι η ικανότητα ενός πράκτορα να δρα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση και εποπτεία. Με άλλα λόγια, αυτονομία είναι η ικανότητα ενός πράκτορα να ελέγχει τόσο την εσωτερική του κατάσταση όσο και την συμπεριφορά του, αξιολογώντας, κατά περίπτωση, τα διαθέσιμα δεδομένα και δρώντας σύμφωνα με αυτά. Από την άλλη πλευρά, όμως, ένας πράκτορας δεν έχει τον απόλυτο έλεγχο του περιβάλλοντος του. Συνήθως, μπορεί να το επηρεάζει αλλά όχι να το ελέγχει. Πρακτικά, αυτό σημαίνει ότι ένας πράκτορας, εάν εκτελέσει την ίδια ενέργεια κάτω από τις ίδιες συνθήκες, είναι πιθανό να λάβει διαφορετικά αποτελέσματα. Με άλλα λόγια, οι πράκτορες, όντας αυτόνομες οντότητες, ανεξάρτητα από τους στόχους τους και το πεδίο δράσης τους, οφείλουν να είναι προετοιμασμένοι για κάθε ενδεχόμενο. Σύμφωνα, λοιπόν, με έναν παλιό αλλά καλό ορισμό, πράκτορας είναι μια αλληλεπιδραστική οντότητα, μέσα σε ένα κοινό με άλλους πράκτορες περιβάλλον, όπου αντιδρά και ενεργεί με έναν δυναμικό (proactive) ή αντιδραστικό (reactive) τρόπο, σύμφωνα με μια κοινή μορφή αναπαράστασης και επικοινωνίας [Flores-Mendez, 1999]. Η αυτονομία, η προσαρμοστικότητα και η αντιδραστικότητα είναι, επομένως, μεταξύ των στοιχείων εκείνων που διαφοροποιούν τους ευφυείς πράκτορες από τα υπόλοιπα προγράμματα, καθιστώντας τους ιδιαίτερα χρήσιμους για τον χώρο του Σημασιολογικού Ιστού. Η προσαρμοστικότητα, άλλωστε, περιγράφει την ικανότητα ενός πράκτορα να μαθαίνει και να βελτιώνεται μέσω της εμπειρίας ενώ, παράλληλα, η αντιδραστικότητα περιγράφει την ικανότητα ενός πράκτορα να αντιλαμβάνεται και να ενεργεί επιλεκτικά [Wooldridge, 2009]. Στην πραγματικότητα, οι ευφυείς πράκτορες βρίσκονται σε μια συνεχή πορεία αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον και τους υπόλοιπους πράκτορες που δρουν σε αυτό. Παρόλα αυτά, δεν είναι ρεαλιστικό να θεωρηθεί ότι όλοι αυτοί οι πράκτορες που πρέπει να επικοινωνούν, μοιράζονται έναν κοινό φορμαλισμό για τους κανόνες και την λογική τους. Ούτε, η Κοινοπραξία του Παγκόσμιου Ιστού (W3C) είναι σε θέση να επιβάλει συγκεκριμένους φορμαλισμούς σε ένα δυναμικό περιβάλλον όπως ο Ιστός. Ωστόσο, οι πράκτορες θα πρέπει με κάποιο τρόπο να επικοινωνούν και να καταλαβαίνουν ο ένας τον άλλο, δεδομένου ότι σε διαφορετική περίπτωση η χρησιμότητα τους θα είναι ανύπαρκτη. Παρά, λοιπόν, τα πολλαπλά οφέλη που παρουσιάζει η τεχνολογία των ευφυών πρακτόρων, η ετερογένεια σε τεχνολογίες αναπαράστασης και συλλογιστικής αποτελούν ένα κρίσιμο μειονέκτημα για την διαλειτουργικότητα τους και, εν τέλει, την επιβίωση τους. Αυτό το σημαντικό ζήτημα αποτελεί, επίσης, ένα από τα αντικείμενα μελέτης της παρούσας διατριβής. 28

29 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή 1.3. Δομή και Συμβολή της Διατριβής Η παρούσα διατριβή μελετά την δράση και την αλληλεπίδραση των Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό. Κεντρικό αντικείμενο μελέτης αποτελεί η αξιοπιστία και η διαλειτουργικότητα στην αλληλεπίδραση και την ανταλλαγή δεδομένων και γνώσης των πολυπρακτορικών συστημάτων στο περιβάλλον του Σημασιολογικού Ιστού. Σε αυτό το πλαίσιο, η έρευνα επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη νέων εκφραστικών και ευέλικτων δομών, μεθοδολογιών και συστημάτων για την ενίσχυση της αξιόπιστης, αποτελεσματικής και αποδοτικής συνεργασίας των ευφυών πρακτόρων. Το επόμενο κεφάλαιο (δεύτερο), καθώς και μέρος του τρίτου κεφαλαίου, αποτελεί επισκόπηση του θεωρητικού υποβάθρου της διατριβής. Συγκεκριμένα, το δεύτερο κεφάλαιο αφορά στην αναπαράσταση γνώσης και στην εξαγωγή συμπερασμάτων στον Σημασιολογικό Ιστό. Στο κεφάλαιο αυτό, αρχικά, γίνεται αναφορά στα δεδομένα και τα μεταδεδομένα, καθώς και στις οντολογίες και τις γλώσσες τους, όπως είναι το πλαίσιο περιγραφής πόρων RDF, η γλώσσα περιγραφής λεξιλογίου RDF Schema και η πρότυπη γλώσσα οντολογιών ιστού OWL. Στην συνέχεια, μελετώνται τα συστήματα κανόνων, τα οποία διακρίνονται σε δύο κατηγορίες, τα συστήματα παραγωγής και τα συστήματα εξαγωγής συμπερασμάτων. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στο πεδίο της λογικής και της εξαγωγής συμπερασμάτων, καθώς οι κανόνες και η λογική αποτελούν κομβικά στοιχεία για την επίτευξη των στόχων του Σημασιολογικού Ιστού. Συγκεκριμένα, γίνεται αναφορά στην συνεπαγωγική λογική (deductive logic), που αποτελεί την βάση για την ανάπτυξη των πολυπρακτορικών συστημάτων, ενώ, στην συνέχεια, περιγράφεται η αναιρέσιμη λογική (defeasible logic) καθώς και η επέκταση της, η χρονική (temporal) αναιρέσιμη λογική. Τόσο η αναιρέσιμη λογική όσο και η χρονική αναιρέσιμη λογική αποτελούν σημαντικά εργαλεία στην προσπάθεια για περισσότερο ρεαλιστικά πολυπρακτορικά συστήματα, καθώς επιτρέπουν την ανάπτυξη εξελιγμένων και περισσότερο αυτοματοποιημένων συστημάτων. Τέλος, μελετώνται οι γλώσσες κανόνων, με έμφαση στις κυριότερες προτεινόμενες γλώσσες κανόνων του Σημασιολογικού Ι- στού RuleML, RIF και SWRL, που χρησιμοποιούνται στα πλαίσια της παρούσας διατριβής για την ανάπτυξη διαλειτουργικών μεθοδολογιών αλληλεπίδρασης πρακτόρων και πολύπρακτορικών συστημάτων. Το τρίτο κεφάλαιο αφορά στα ευφυή πολυπρακτορικά συστήματα. Σε αυτό το κεφάλαιο γίνεται, αρχικά, μια σύντομη αναφορά στις κυριότερες αρχιτεκτονικές, γλώσσες και πρωτόκολλα επικοινωνίας ευφυών πρακτόρων που έχουν καθιερωθεί στον χώρο, ολοκληρώνοντας την επισκόπηση του θεωρητικού υποβάθρου. Στην συνέχεια, δεδομένου του εύρους των πολυπρακτορικών εργαλείων και συστημάτων, η παρούσα διατριβή επιχειρεί να συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση τους μέσω μιας εκτενούς έρευνας και συγκριτικής μελέτης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται υποσχόμενες περιπτώσεις εργαλείων και συστημάτων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σήμερα για ερευνητικούς ή εμπορικούς σκοπούς, καλύπτοντας την ανάγκη για μια ενημερωμένη επισκόπηση του τομέα. Η σύγκριση και η αξιολόγηση των πολυπρακτορικών συστημάτων αποτελεί, ωστόσο, επίπονη διαδικασία, καθώς η ερευνητική κοινότητα χρησιμοποιεί μια ποικιλία κριτηρίων, τα οποία συνήθως διαφέρουν από έρευνα σε έρευνα, μην επιτρέποντας την σύγκριση των ευρημάτων. Για την 29

30 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος, το τρίτο κεφάλαιο της διατριβής μελετά και προτείνει ορισμένα καθολικά κριτήρια σύγκρισης και αξιολόγησης, τα οποία χρησιμοποιούνται στην παρούσα διατριβή και θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε μελλοντικές μελέτες. Τέλος, το κεφάλαιο κλείνει, προτείνοντας μια σειρά κατηγοριοποιήσεων, οι οποίες καταδεικνύουν ποια εργαλεία και συστήματα παρουσιάζουν παρόμοια χαρακτηριστικά, επιτρέποντας σε κάθε ενδιαφερόμενο ερευνητή να αποφασίσει ποια περίπτωση καλύπτει καλύτερα τις ανάγκες του/της [Kravari & Bassiliades, 2015a]. Τα επόμενα τέσσερα κεφάλαια συνεχίζουν με την αναλυτική παρουσίαση των πεδίων πρωτότυπης συμβολής της παρούσας διατριβής. Συγκεκριμένα, το τέταρτο κεφάλαιο προτείνει ένα πρωτότυπο πολυπρακτορικό σύστημα Σημασιολογικού Ιστού, που ονομάζεται EMERALD [Kravari et al., 2009b; Kravari et al., 2010b]. Το σύστημα αυτό είναι ένα νέο ευέλικτο πλαίσιο για ευφυείς πράκτορες, όπου, μεταξύ άλλων, προκαθορισμένοι πράκτορες μπορούν να υλοποιούν εξαγωγή συμπερασμάτων για διάφορες λογικές / συλλογιστικές, με την χρήση κατάλληλων μηχανισμών εξαγωγής συμπερασμάτων. Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει στους ευφυείς πράκτορες να επικοινωνούν και να αλληλεπιδρούν ακόμη και όταν δεν χρησιμοποιούν τους ίδιους φορμαλισμούς λογικής / συλλογιστικής, αντιμετωπίζοντας ένα από τα σημαντικότερα ζητήματα διαλειτουργικότητας στον χώρο των ευφυών πρακτόρων. Η ανάπτυξη της προσέγγισης παρουσιάζεται στην αρχή του κεφαλαίου, όπου μελετώνται και προτείνονται υπηρεσίες συνεπαγωγικής και αναιρέσιμης συλλογιστικής, καθώς και μια υπηρεσία επαλήθευσης αποδείξεων [Kravari et al., 2009a; Kravari et al., 2010c; Kravari et al., 2011a; Kravari et al., 2011b]. Οι υπηρεσίες αυτές προσφέρουν ένα εύρος επιλογών στο περιβάλλον και, επομένως, διαλειτουργικότητα μεταξύ των πρακτόρων που δρουν σε αυτό. Στην συνέχεια του τετάρτου κεφαλαίου, προτείνεται το πρότυπο KC-Agents, ένα γενικό πρότυπο για την δημιουργία παραμετροποιήσιμων ευφυών πρακτόρων. Η προσέγγιση αυτού του προτύπου προσφέρει μια σειρά πλεονεκτημάτων, που αφορούν, μεταξύ άλλων, τμηματική διαμόρφωση (modularity), επαναχρησιμοποίηση (reusability) και διαλειτουργικότητα (interoperability) της γνώσης μεταξύ των ευφυών πρακτόρων. Το πρότυπο KC- Agents αποτελείται από ένα πρακτορικό μοντέλο, προηγμένες υπηρεσίες καταλόγου και μια βιβλιοθήκη εξωτερικών μεθόδων. Πιο συγκεκριμένα, προτείνεται το μοντέλο KC Model, σύμφωνα με το οποίο κάθε ευφυής πράκτορας είναι εξοπλισμένος με μια μηχανή κανόνων και μια βάση γνώσης που περιέχει την στρατηγική του και την γνώση του για το περιβάλλον. Δεδομένης της ευελιξίας του μοντέλου, αλλάζοντας την βάση γνώσης ενός πράκτορα αλλάζει αντίστοιχα τόσο η στρατηγική του όσο και η γνώση που κατέχει. Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει την επαναχρησιμοποίηση των ευφυών πρακτόρων, επιτρέποντας τους να συμμετέχουν σε πλήθος περιπτώσεων χρήσης, καθώς είναι δυνατός ο μερικός ή ολικός επαναπροσδιορισμός της γνώσης και της συμπεριφοράς τους χωρίς πρόσθετο προγραμματιστικό κόστος. Επιπρόσθετα, προτείνονται προηγμένες υπηρεσίες σημασιολογικού καταλόγου και αναζήτησης, καθώς και υπηρεσίες αναζήτησης βασισμένων στην αξιοπιστία των υπηρεσιών, οι οποίες επιτρέπουν στους ευφυείς πράκτορες που δρουν στο περιβάλλον να εντοπίζουν κατάλληλους συνεργάτες, αποκομίζοντας το μέγιστο δυνατό όφελος. Το κεφάλαιο 30

31 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή κλείνει με σύντομη αναφορά στους μηχανισμούς εμπιστοσύνης και αξιοπιστίας που προτείνονται για χρήση στο σύστημα καθώς και την πρόταση μιας γραφικής διεπαφής χρήστη, που ενοποιεί όλες τις παρεχόμενες λειτουργίες, επιτρέποντας στον άνθρωπο χρήστη να παρακολουθεί την δράση των ευφυών πρακτόρων. Το επόμενο κεφάλαιο (πέμπτο) αφορά στην διαχείριση της αλληλεπίδρασης των ευφυών πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό. Συγκεκριμένα, το πέμπτο κεφάλαιο προτείνει πρότυπες μεθοδολογίες για την διαχείριση των πρωτοκόλλων και των στρατηγικών αλληλεπίδρασης των ευφυών πρακτόρων μέσω κανόνων και την διαχείριση της ροής εργασιών των ηλεκτρονικών συμβολαίων που συνάπτουν οι ευφυείς πράκτορες μέσω πολιτικών. Για την διαχείριση των πρωτοκόλλων και των στρατηγικών προτείνεται η μεθοδολογία K- SWAN, η οποία αναπτύχθηκε στα πλαίσια του έργου «Διαλειτουργικό και βασισμένο στη Γνώση Πλαίσιο Διαπραγματευόμενων Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό», της Δράσης «Διμερή Ε & Τ Συνεργασία Ελλάδας Ρουμανίας » του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Ανταγωνιστικότητα και Επιχειρηματικότητα» (ΕΠΑΝ-ΙΙ). Η μεθοδολογία K-SWAN βασίζεται σε κανόνες, είναι επαναχρησιμοποιήσιμη και εύκολα κατανοητή από τον χρήστη [Kravari et al., 2013b]. Η προσέγγιση αυτή προωθεί τον αυτοματισμό στην δράση των ευφυών πρακτόρων, επιτρέποντας την ανεξαρτητοποίηση των ιδιωτικών-κρυφών στρατηγικών από τα δημόσια-φανερά πρωτόκολλα αλληλεπίδρασης, μειώνοντας αισθητά την πολυπλοκότητα και το προγραμματιστικό κόστος. Για την διαχείριση της ροής εργασιών των ηλεκτρονικών συμβολαίων, προτείνεται μια μεθοδολογία η οποία βασίζεται σε πολιτικές, είναι ανεξάρτητη κάποιου συγκεκριμένου συστήματος, και αντιμετωπίζει όλες τις πτυχές ενός ηλεκτρονικού συμβολαίου, από την αρχική εδραίωση εμπιστοσύνης μεταξύ των συμμετεχόντων έως την τελική αποδοχή και συμφωνία [Kravari et al., 2010d]. Επιπλέον, η μεθοδολογία προσφέρει μεθόδους για την αξιολόγηση τόσο της συνολικής απόδοσης όσο και της στρατηγικής που χρησιμοποιεί κάθε πράκτορας, γεγονός που επιτρέπει στους συμμετέχοντες να μελετήσουν τόσο την δική τους συμπεριφορά όσο και των υπολοίπων, προκειμένου να βελτιωθούν στο μέλλον. Η προσέγγιση αυτή παρέχει σημαντικά οφέλη όσον αφορά στην διαλειτουργικότητα, στην αυτοματοποίηση, στην επαναχρησιμοποίηση και στην αποτελεσματικότητα της σύναψης επικερδών συμβολαίων. Στην συνέχεια, το έκτο κεφάλαιο πραγματεύεται το ιδιαίτερα σημαντικό ζήτημα της εμπιστοσύνης και της αξιοπιστίας στα πολυπρακτορικά συστήματα. Στον χώρο των ευφυών πρακτόρων, όπως και στον πραγματικό κόσμο, υπάρχουν αξιόπιστοι και μη εταίροι. Επιπλέον, η πλειονότητα των συναλλαγών γίνεται μεταξύ αγνώστων, με αποτέλεσμα κάθε λήψη απόφασης να ενέχει κίνδυνο. Επομένως, η επιτυχία ενός πράκτορα είναι πιθανό να ε- ξαρτηθεί από την ικανότητά του να επιλέξει αξιόπιστους εταίρους. Σε αυτό το πλαίσιο, το έκτο κεφάλαιο της διατριβής προτείνει την σχεδίαση και υλοποίηση νέων, πρωτότυπων υ- βριδικών μοντέλων αξιοπιστίας, που επιτρέπουν στους ευφυείς πράκτορες να λάβουν καλύτερες αποφάσεις, επιλέγοντας τους καλύτερους δυνατούς εταίρους. Αρχικά, μελετώνται οι αρχές της κεντρικής προσέγγισης και προτείνονται τρία τέτοια μοντέλα, το SERM [Kravari et al., 2010b; Kravari & Bassiliades, 2012b], το T-REX [Kravari et al., 2010a] και το HARM 31

32 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό [Kravari & Bassiliades, 2012a].Τα μοντέλα αυτά συνδυάζουν τόσο την άμεση προσωπική εμπειρία (των συμμετεχόντων πρακτόρων σε συναλλαγές) όσο και τις διαθέσιμες μαρτυρίες τρίτων με τρόπους που εξασφαλίζουν την βέλτιστη απόδοση της πραγματικής φήμης ενός πράκτορα. Στην συνέχεια, μελετώνται οι αρχές της κατανεμημένης προσέγγισης και προτείνονται τα μοντέλα DRM [Kravari et al., 2010b; Kravari & Bassiliades, 2012b] και DISARM [Kravari & Bassiliades, 2015b]. Τα μοντέλα αυτά επιχειρούν, επιπλέον, να διασφαλίσουν ότι οι ευφυείς πράκτορες, που τα χρησιμοποιούν, θα λάβουν την βέλτιστη για αυτούς απόφαση παρά τις όποιες αντικειμενικές δυσκολίες εντοπισμού αναφορών. Στην πραγματικότητα, κάθε ένα από τα πέντε προτεινόμενα μοντέλα χρησιμοποιεί διαφορετικές τεχνολογίες και μεθοδολογία, για παράδειγμα το μοντέλο HARM βασίζεται στην χρονική αναιρέσιμη λογική. Ωστόσο όλα είναι σε θέση να συλλάβουν τις προτιμήσεις και τις ιδιαιτερότητες κάθε ευφυούς πράκτορα ξεχωριστά, οδηγώντας σε λογικά και ρεαλιστικά συμπεράσματα. Τέλος, μελετώνται άλλες παρόμοιες προσεγγίσεις μοντέλων, οι οποίες συγκρίνονται με τα μοντέλα της παρούσας διατριβής. Το έβδομο κεφάλαιο της διατριβής πραγματεύεται το ζήτημα της διασύνδεσης και της διαλειτουργικότητας των πολυπρακτορικών συστημάτων. Παρότι, αρκετά πολυπρακτορικά εργαλεία και συστήματα είναι σήμερα διαθέσιμα, συνήθως είναι απομονωμένα μεταξύ τους, καθώς οι οργανωτικές αρχές και οι αρχιτεκτονικές τους, ως επί το πλείστον, διαφέρουν. Επιπλέον, οι ευφυείς πράκτορες που δρουν σε αυτά τα συστήματα συνήθως υιοθετούν διαφορετικούς φορμαλισμούς λογικής και κανόνων. Αυτή η ετερογένεια αποτελεί ένα κρίσιμο μειονέκτημα για την διαλειτουργικότητα των ευφυών πρακτόρων. Σε αυτό το πλαίσιο, το έβδομο κεφάλαιο μελετά και προτείνει μεθόδους για την διασύνδεση του συστήματος EMERALD, που προτάθηκε στην παρούσα διατριβή, με το σύστημα Rule Responder, που αναπτύχθηκε από τον οργανισμό RuleML Inc., και τις υπηρεσίες ιστού. Η διασύνδεση των συστημάτων EMERALD και Rule Responder χρηματοδοτήθηκε από τον επιστημονικό μη κερδοσκοπικό οργανισμό RuleML Inc. με έδρα τον Καναδά, στα πλαίσια του έργου «Ανάπτυξη ενός πολύ-πρακτορικού περιβάλλοντος βασισμένου στην RuleML», ενώ η διασύνδεση του συστήματος EMERALD με τις υπηρεσίες ιστού αποτέλεσε αντικείμενο του έργου «Διαλειτουργικό και βασισμένο στη Γνώση Πλαίσιο Διαπραγματευόμενων Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό», της Δράσης «Διμερή Ε & Τ Συνεργασία Ελλάδας Ρουμανίας » του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Ανταγωνιστικότητα και Επιχειρηματικότητα» (ΕΠΑΝ-ΙΙ). Συγκεκριμένα, στην αρχή του εβδόμου κεφαλαίου μελετώνται τα συστήματα EM- ERALD και Rule Responder και ορίζονται οι πιθανές μέθοδοι διαλειτουργικότητας με βάση τον τύπο της επικοινωνίας και τις προϋποθέσεις κάθε συστήματος. Έπειτα, προτείνεται και αναπτύσσεται η βέλτιστη από αυτές τις μεθόδους για την διασύνδεση των συστημάτων, καταδεικνύοντας πώς μπορούν δύο κλειστά πολυπρακτορικά συστήματα να συνεργαστούν [Kravari et al., 2011c, Kravari et al., 2012c]. Η μέθοδος που προτείνεται υιοθετεί μια προσέγγιση δηλωτικής φύσης, η οποία βασίζεται στην γνώση και αποτελεί αντιπροσωπευτικό δείγμα γενικής μεθόδου, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την διασύνδεση τέτοιων συστημάτων. 32

33 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Στην συνέχεια του εβδόμου κεφαλαίου, μελετάται το σύστημα EMERALD και οι υ- πηρεσίες ιστού, σε ένα γενικό εννοιολογικό πλαίσιο για αυτοματοποιημένη διαπραγμάτευση πρακτόρων. Στόχος σε αυτή την περίπτωση είναι η επέκταση των διαθέσιμων εργαλείων έτσι ώστε να καλυφθεί τόσο η εννοιολογική όσο και η τεχνολογική έλλειψη διαλειτουργικότητας που παρατηρείται μεταξύ ευφυών πρακτόρων και υπηρεσιών ιστού στον Σημασιολογικό Ιστό. Εννοιολογικά, οι υπηρεσίες ιστού, σε αντίθεση με τους ευφυείς πράκτορες, παρουσιάζουν έλλειψη αυτονομίας, κοινωνικών δεξιοτήτων και ικανότητας προσαρμογής. Τεχνολογικά, τα πολυπρακτορικά συστήματα αναπτύσσονται με την χρήση εξειδικευμένων πακέτων, παρέχοντας συνήθως τις υπηρεσίες τους μόνο στην πλατφόρμα υλοποίησης τους. Σε αυτό πλαίσιο, το έβδομο κεφάλαιο προτείνει μια προσέγγιση, όπου οι υπάρχουσες τεχνολογίες του συστήματος EMERALD διασυνδέονται με την τεχνολογία των υπηρεσιών ι- στού, καθιστώντας δυνατή την κλήση πρακτορικών υπηρεσιών μέσω του Ιστού. Συγκεκριμένα, προτείνεται ένα σύστημα που βασίζεται στην γνώση [Bădică et al., 2013; Bădică et al., 2014], επέκταση του EMERALD, το οποίο είναι σε θέση να παρέχει υπηρεσίες συλλογιστικής με την μορφή υπηρεσιών ιστού (web services). Η προτεινόμενη προσέγγιση παρότι υλοποιείται σε συγκεκριμένο πεδίο εφαρμογής, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί με μικρές τροποποιήσεις σε διάφορα συστήματα και πεδία. Συγκριτικό πλεονέκτημα της προσέγγισης είναι το γεγονός ότι η υιοθέτηση της επιτρέπει την επαναχρησιμοποίηση της γνώσης, υπό την μορφή δηλωτικών κανόνων, όσον αφορά τους περιορισμούς, τις απαιτήσεις και τις ι- διαιτερότητες κάθε πεδίου εφαρμογής. Τέλος, το όγδοο και τελευταίο κεφάλαιο ολοκληρώνει την διατριβή. Συγκεκριμένα, συνοψίζει την συμβολή της παρούσας διατριβής, όπως αυτή παρουσιάστηκε αναλυτικά στα προηγούμενα κεφάλαια, ενώ μελετά και προτείνει πιθανές μελλοντικές κατευθύνσεις για έρευνα και επεκτάσεις στα πεδία που εξετάστηκαν. Στο πλαίσιο εκπόνησης της παρούσας διατριβής, μέρος των ερευνητικών της αποτελεσμάτων δημοσιεύτηκε σε ερευνητικές εργασίες επιστημονικών περιοδικών, συνεδρίων και κεφαλαίων σε βιβλία, όπως παρατίθενται αναλυτικά στο Παράρτημα Ε. 33

34

35 2 2 Αναπαράσταση Γνώσης και Εξαγωγή Συμπερασμάτων στον Σημασιολογικό Ιστό Η αναπαράσταση της γνώσης και η εξαγωγή συμπερασμάτων στον Σημασιολογικό Ιστό είναι ένα ιδιαίτερα σημαντικό ζήτημα. Η διαθέσιμη στον Ιστό πληροφορία και γνώση είναι απαραίτητο να κωδικοποιηθεί με τρόπο κατάλληλο σε μία πιο δομημένη και αυστηρά ορισμένη μορφή. Απώτερος στόχος είναι αυτή η πληροφορία και η γνώση να καταστεί προσβάσιμη και κατανοητή για τους ευφυείς πράκτορες, οι οποίοι με την σειρά τους θα μπορούν να δρουν ελεύθερα και αποδοτικά στον Σημασιολογικό Ιστό, εκπληρώνοντας τον λόγο ύπαρξης τους. Για το σκοπό αυτό, έχουν προταθεί και χρησιμοποιούνται τόσο γλώσσες ο- ντολογιών, όπως οι RDFS και OWL, όσο και γλώσσες κανόνων, όπως οι RuleML, RIF και SWRL. Ο συνδυασμός αυτών των δύο επιπέδων, δηλαδή των σημασιολογικών δεδομένων, από την μία, και της λογικής και των κανόνων από την άλλη, επιτρέπει την εξαγωγή συμπερασμάτων στο περιβάλλον του Σημασιολογικού Ιστού [Berners-Lee et al., 2001]. Αυτή η ε- ξαγωγή συμπερασμάτων μέσω κατάλληλων συστημάτων και μεθοδολογιών, όπως αυτές που προτείνονται στην παρούσα διατριβή, είναι δυνατό να αυτοματοποιηθεί, ενισχύοντας την διαλειτουργικότητα και την αποτελεσματικότητα των ευφυών πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό. Σε αυτό το πλαίσιο, στο παρόν κεφάλαιο της διατριβής γίνεται, αρχικά, σύντομη αναφορά στα δεδομένα και τα μεταδεδομένα, που αποτελούν την βάση του Ιστού, καθώς και στις οντολογίες και τις γλώσσες τους, που επιτρέπουν την αναπαράσταση της σημασίας (ή σημασιολογίας) της γνώσης που σχετίζεται με αυτά τα δεδομένα. Στην συνέχεια, μελετώνται τα συστήματα κανόνων, τα οποία διακρίνονται σε συστήματα παραγωγής και εξαγωγής συμπερασμάτων. Επιπλέον, μελετώνται ζητήματα λογικής και εξαγωγής συμπερασμάτων, όπου περιγράφονται η συνεπαγωγική λογική, η αναιρέσιμη και η χρονική αναιρέσιμη λογική. Τέλος, το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με την μελέτη γλωσσών κανόνων, όπως είναι η RIF, η RuleML και η SWRL. Ειδικότερα, η RuleML και η Reaction RuleML αποτελούν ιδιαίτερο αντικείμενο μελέτης, καθώς χρησιμοποιούνται στην συνέχεια της διατριβής Δεδομένα και Μεταδεδομένα Με την εξέλιξη του Σημασιολογικού Ιστού είναι γεγονός ότι τo κέντρο βάρους του περιεχομένου του Ιστού μετατοπίζεται συνεχώς από τον άνθρωπο προς τα δεδομένα. Είναι σαφές ότι τα δεδομένα αυτά πρέπει να είναι απευθείας προσπελάσιμα και επεξεργάσιμα από τις μηχανές, ωστόσο, το κυριότερο είναι η σημασιολογία των δεδομένων να είναι ρητά δηλωμένη και προσπελάσιμη, καθώς μόνο τότε θα είναι κατανοητά από αυτές. Με άλλο λόγια, είναι απαραίτητη η ύπαρξη πληροφοριών για τα δεδομένα, δηλαδή μεταδεδομένων 35

36 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό (metadata). Σε αυτό το πλαίσιο, η διαδικασία της μετατροπής της πληροφορίας σε σημασιολογική είναι δυνατή μέσω ενός πλαισίου περιγραφής, όπως το RDF. Το RDF (Resource Description Framework) συνήθως αποκαλείται γλώσσα, όμως στην πραγματικότητα είναι ένα μοντέλο δεδομένων. Ειδικότερα, το πλαίσιο περιγραφής διαδικτυακών πόρων RDF είναι ένα μοντέλο για την περιγραφή μεταδεδομένων που αφορούν τους πόρους του Ιστού. Παραδείγματα τέτοιων πληροφοριών (μεταδεδομένων) είναι ο τίτλος ή η ημερομηνία τελευταίας ενημέρωσης μιας ιστοσελίδας ή ακόμη και η άδεια χρήσης ενός εγγράφου στο διαδίκτυο. Σημαντικό πλεονέκτημα του RDF αποτελεί η δυνατότητα που παρέχει για αναπαράσταση πληροφοριών όχι μόνο υπαρκτών πόρων αλλά ακόμη και εικονικών, έστω και αν δεν είναι εφικτή ή άμεση η ανάκτηση τους. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι οι πληροφορίες για προϊόντα διαθέσιμα μέσω των ηλεκτρικών καταστημάτων (όπως πληροφορίες για την τιμή και την διαθεσιμότητα τους) [Antoniou & van Harmelen, 2008]. Το RDF είναι ανεξάρτητο πεδίου χρήσης και προορίζεται, κυρίως, για τις περιπτώσεις εκείνες, όπου τις πληροφορίες τις επεξεργάζονται εφαρμογές και όχι άνθρωποι. Σε αυτό το πλαίσιο, το RDF έχει καταστήσει εφικτή την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ εφαρμογών χωρίς απώλεια νοήματος, καθώς αποτελεί κοινό πλαίσιο εργασίας (common framework) για αυτές. Αποτέλεσμα είναι να μπορούν οι ίδιες πληροφορίες να είναι διαθέσιμες και σε εφαρμογές πολύ διαφορετικές από αυτές για τις οποίες είχαν αρχικά δημιουργηθεί. Το RDF, δηλαδή, είναι μία «γλώσσα» γενικής χρήσης, που επιτρέπει στους χρήστες να περιγράφουν πόρους, χρησιμοποιώντας το δικό τους λεξιλόγιο. Παρόλα αυτά, το RDF δεν μπορεί να κάνει συμπερασμούς για οποιοδήποτε πεδίο εφαρμογών, ούτε μπορεί να προσδιορίσει την σημασιολογία οποιουδήποτε πεδίου. Αυτό είναι θέμα του χρήστη να το κάνει μέσω του RDF Schema (RDFS). Τέλος, ένα παράδειγμα RDF πληροφοριών (σε N-Triples συντακτικό), όπου ο David Billington προσδιορίζεται ως ιδιοκτήτης της ιστοσελίδας «http://www.cit.gu.edu.au/~db» είναι το εξής: <http://www.cit.gu.edu.au/~db> <http://www.mydomain.org/my-rdf-ns#site-owner> "David Billington" Οντολογίες και Γλώσσες Οντολογιών Η χρήση μεταδεδομένων είναι απαραίτητη αλλά όχι αρκετή, καθώς πρέπει όχι μόνο να καθορίζεται η σημασιολογία των δεδομένων αλλά και να εξάγεται επαρκής γνώση από αυτή. Σε αυτό το πλαίσιο, μια σημαντική συμβολή της τεχνητής νοημοσύνης στον Σημασιολογικό Ιστό είναι οι μέθοδοι αναπαράστασης γνώσης. Από τις πλέον διαδεδομένες δομημένες α- ναπαραστάσεις αποτελούν οι οντολογίες, που χρησιμεύουν κυρίως για τον ορισμό κοινών λεξιλογίων, στα οποία υπακούουν δεδομένα και κανόνες. Οι οντολογίες χρησιμοποιούνται σε πλήθος περιπτώσεων [Wimalasuriya & Dou, 2010], όπως για παράδειγμα στην δημόσια διοίκηση [Savvas et al., 2012], στην μοντελοποίηση εφαρμογών [Walter et al., 2014] και στην ανάκτηση πληροφοριών [Fernández et al., 2011]. Γενικά, οντολογία είναι η μαθηματικά αυστηρή περιγραφή ενός πεδίου γνώσης και περιλαμβάνει ένα σύνολο όρων καθώς και τις σημασιολογικές συσχετίσεις τους. Σημαντικό πλεονέκτημα των οντολογιών αποτελεί το γεγονός ότι παρέχουν μια σειρά από δυνατότητες για εξαγωγή συμπερασμάτων. Σε αυτό το 36

37 Κεφάλαιο 2 Αναπαράσταση Γνώσης και Εξαγωγή Συμπερασμάτων στον Σημασιολογικό Ιστό πλαίσιο, σημαντικές γλώσσες (οντολογιών) προτάθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν στον Σημασιολογικό Ιστό, ενισχύοντας την διαλειτουργικότητα των εφαρμογών, όπως οι OWL και RDFS. Έτσι, η τεχνολογία των ευφυών πρακτόρων υιοθέτησε τις περισσότερες από αυτές, στοχεύοντας στην αποτελεσματική ενσωμάτωση των ευφυών πρακτόρων στο περιβάλλον του Σημασιολογικού Ιστού. Δύο από τις παραδοσιακές γλώσσες οντολογιών είναι η OWL και η RDF Schema, που χρησιμοποιείται και στα πλαίσια της παρούσας διατριβής. Η RDF Schema (Γλώσσα Περιγραφής Λεξιλογίου - RDFS) μπορεί να θεωρηθεί ως σημασιολογική επέκταση της RDF και αυτό γιατί παρέχει τους μηχανισμούς για την περιγραφή συνόλων σχετικών πόρων καθώς και των σχέσεων που τους συνδέουν [Antoniou & van Harmelen, 2008]. Με την RDFS μπορούμε να ορίσουμε ομάδες-κλάσεις ομοειδών αντικειμένων, καθώς και επιτρεπτές ιδιότητες / συσχετίσεις ανάλογα με την κλάση στην οποία ανήκουν. Οι κλάσεις και οι ιδιότητες μπορούν να ανήκουν σε ιεραρχίες κληρονομικότητας. Πίσω από την RDF Schema υπάρχουν απλοί μηχανισμοί εξαγωγής συμπερασμάτων, που σχετίζονται κυρίως με την κληρονομικότητα αλλά και με τους περιορισμούς των πεδίων ορισμού και τιμής των ιδιοτήτων. Πρακτικά, στην RDF Schema τα περιγραφικά λεξιλόγια είναι γραμμένα σε RDF και επιτρέπουν τον καθολικό καθορισμό των χαρακτηριστικών των πόρων, όπως είναι το πεδίο ορισμού (domain) και το πεδίο τιμών (range) των ιδιοτήτων. Επιπλέον, η RDFS χρησιμοποιεί ένα σύστημα κλάσεων και ιδιοτήτων ανάλογο με εκείνο που χρησιμοποιούν οι αντικειμενοστραφείς γλώσσες προγραμματισμού, όπως η Java, αν και διαφοροποιείται σημαντικά από αυτές. Στην RDFS, οι δηλώσεις είναι πάντα περιγραφικές και περιλαμβάνουν περιορισμούς μόνο όταν η εφαρμογή μπορεί να τους χειριστεί. Ουσιαστικά, η RDF Schema παρέχει τον τρόπο για να δηλωθούν πληροφορίες για τους πόρους και τις σχέσεις τους στον Σημασιολογικό Ιστό. Ο τρόπος, όμως, διαχείρισης των μεταδεδομένων εξαρτάται αποκλειστικά από την εκάστοτε εφαρμογή. Η OWL, από την άλλη πλευρά, παρουσιάζει μεγαλύτερη εκφραστική δύναμη από άλλες γλώσσες οντολογιών, όπως για παράδειγμα, από την RDFS, καθώς παρέχει πρόσθετο πλούσιο λεξιλόγιο για να περιγράψει ιδιότητες μεταξύ αντικειμένων και σχέσεις μεταξύ πόρων ή κλάσεων. Πρακτικά, κάθε οντολογία, εκφρασμένη στην γλώσσα OWL, μπορεί να περιγράφει διακριτά αντικείμενα (individuals), όπως για παράδειγμα, ανθρώπους, ζώα ή ο- χήματα. Για τα αντικείμενα αυτά παρέχει ένα είδος ταξινόμησης και ομαδοποίησης, με α- ποτέλεσμα την συγκρότηση κλάσεων (classes), δηλαδή συνόλων αντικειμένων. Σε γενικές γραμμές, μια κλάση μπορεί να περιέχει διακριτά αντικείμενα ή και άλλες κλάσεις. Σε κάθε αντικείμενο αντιστοιχούν κάποιες ιδιότητες (properties), μέσω των οποίων μπορούν να περιγραφούν συσχετίσεις μεταξύ των αντικειμένων, που ανήκουν σε μια οντολογία. Η OWL είναι διαθέσιμη σε τρεις διαφορετικές εκδοχές, καθεμιά εκ των οποίων καλύπτει συγκεκριμένες ανάγκες. Η πρώτη εκδοχή είναι η OWL Lite, η οποία παρέχει μια ιεραρχία στην ταξινόμηση των αντικειμένων και κάποιους απλούς περιορισμούς. Αποτελεί μια γλώσσα εύκολη στην εκμάθηση και απλή στην χρήση αλλά με περιορισμένη εκφραστική δύναμη. Η δεύτερη εκδοχή είναι η OWL DL, η οποία παρέχει την μέγιστη εκφραστικότητα, διατηρώντας την υπολογιστική πολυπλοκότητα της συλλογιστικής σε χαμηλά επίπεδα. Πρακτι- 37

38 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό κά, η OWL DL υποστηρίζει σχεδόν όλες τις δυνατότητες της OWL, αλλά υστερεί στην έλλειψη συμβατότητας με την RDF. Τέλος, η τρίτη εκδοχή είναι η OWL Full, η οποία υποστηρίζει όλες τις τεχνικές και τις δυνατότητες της OWL, παρέχοντας την μέγιστη εκφραστικότητα και την συντακτική ελευθερία της RDF αλλά με σχετικά υψηλό υπολογιστικό κόστος Συστήματα Κανόνων Στα συστήματα κανόνων υπάρχουν δύο βασικά είδη κανόνων, κανόνες που εκφράζουν διαδικαστική γνώση (procedural), δηλαδή γνώση που αφορά στην εκτέλεση συγκεκριμένων ενεργειών, και κανόνες που εκφράζουν δηλωτική γνώση (declarative), δηλαδή γνώση που αφορά τα οριζόμενα ως αλήθεια στο χώρο εφαρμογής. Επομένως, τα συστήματα κανόνων, διακρίνονται σε συστήματα παραγωγής (production systems) και συστήματα εξαγωγής συμπερασμάτων (deduction systems), αντίστοιχα [Vlahavas et al., 2011] Συστήματα Παραγωγής Τα συστήματα παραγωγής αφορούν ενέργειες που πρέπει να εκτελεστούν, εφόσον ισχύουν οι προϋποθέσεις του κανόνα. Αυτές οι ενέργειες όταν εκτελεστούν επιφέρουν αποτελέσματα, τα οποία, όμως, είναι αναστρέψιμα μόνο μέσω ανάστροφων ενεργειών και όχι, για παράδειγμα, μέσω οπισθοδρόμησης. Κάθε σύστημα παραγωγής διαθέτει τρία μέρη, μια βάση κανόνων, μια μνήμη εργασίας (working memory), που περιέχει τα αρχικά δεδομένα και τα ενδιάμεσα συμπεράσματα, και έναν μηχανισμό ελέγχου και επίλυσης συγκρούσεων (conflict set), ο οποίος είναι υπεύθυνος για την εκτέλεση των κανόνων που ενεργοποιούνται. Πρακτικά, το σύνολο συγκρούσεων σε ένα σύστημα παραγωγής αποτελείται από το σύνολο των υποψηφίων κανόνων για πυροδότηση. Έτσι, για την επίλυση των συγκρούσεων, ο μηχανισμός χρησιμοποιεί κάποια κατάλληλη στρατηγική επίλυσης συγκρούσεων (conflict resolution strategy), η οποία καθορίζει ποιος από τους κανόνες του συνόλου συγκρούσεων θα πυροδοτηθεί. Τέτοιες στρατηγικές επίλυσης συγκρούσεων είναι, για παράδειγμα, η τυχαία (random), η επιλογή του πρόσφατου (recent), η επιλογή του ειδικότερου (specificity) και η ανάλυση μέσων-σκοπών (means-ends analysis) Jess Ένα σύστημα κανόνων παραγωγής, που χρησιμοποιείται στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, είναι το Jess [Jess, 2008]. Το Jess έγινε δημοφιλές στην ερευνητική κοινότητα των ευφυών πρακτόρων, όταν ενσωματώθηκε στην πλατφόρμα JADE [Bellifemine et al., 2003; Bellifemine et al., 2007], μια αξιόπιστη και ευρέως χρησιμοποιούμενη πολυπρακτορική πλατφόρμα. Το σύστημα Jess υποστηρίζει μια γλώσσα, που βασίζεται στο συντακτικό του CLIPS, η οποία θεωρείται ως μια πολύ εκφραστική γλώσσα, καθώς μπορεί να εκφράσει πολύπλοκες λογικές σχέσεις με ιδιαίτερα λίγο κώδικα. Ο μηχανισμός του Jess είναι υλοποιημένος στην γλώσσα Java και μπορεί, επομένως, να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε σύστημα βασίζεται σε αυτή. Έτσι, το σύστημα κανόνων παραγωγής Jess είναι δυναμικό και προσανατολισμένο στην γλώσσα Java, παρέχοντας άμεσα πλήρη πρόσβαση σε όλα τα χαρακτηριστικά του. Επιπλέον, το Jess και, κατά συνέπεια, η γλώσσα που υποστηρίζει, είναι συμβα- 38

39 Κεφάλαιο 2 Αναπαράσταση Γνώσης και Εξαγωγή Συμπερασμάτων στον Σημασιολογικό Ιστό τό με τις προδιαγραφές της FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents). Η FIPA, ένας ευρέως γνωστός οργανισμός της IEEE Computer Society για την προώθηση της τεχνολογίας των ευφυών πρακτόρων, είναι ένας μη κερδοσκοπικός οργανισμός για την ανάπτυξη και τον καθορισμό προτύπων που αφορούν την αλληλεπίδραση των ευφυών πρακτόρων και, εν γένει, τα ετερογενή πολυπρακτορικά συστήματα [Poslad, 2007]. Στην συνέχεια, παρουσιάζεται ένα μέρος της δομής ενός μηνύματος επικοινωνίας στο συντακτικό της γλώσσας που υποστηρίζει το Jess, καταδεικνύοντας αυτή την συμβατότητα. (deftemplate ACLMsg (slot communicative-act) (slot sender) (multislot receiver) (slot reply-with) (slot in-reply-to) (slot envelope) (slot conversation-id) (slot protocol) (slot language) (slot ontology) (slot content) (slot encoding) (multislot reply-to) (slot reply-by)) Συστήματα Εξαγωγής Συμπερασμάτων Τα συστήματα εξαγωγής συμπερασμάτων αποτελούν σημαντικό αντικείμενο μελέτης στην παρούσα διατριβή, καθώς η χρήση τέτοιων συστημάτων επιτρέπει στους ευφυείς πράκτορες να εξάγουν λογικά συμπεράσματα, καθορίζοντας την κατανόηση τους για το περιβάλλον τους και την απόδοση τους. Κάθε σύστημα εξαγωγής συμπερασμάτων, ανεξάρτητα από την γλώσσα και την λογική που υποστηρίζει, διαθέτει δύο βασικά συστατικά, μια βάση κανόνων (rule base), η οποία περιέχει το σύνολο κανόνων και ένα στοιχείο ελέγχου (control module), που καθορίζει τον τρόπο εκτέλεσης των κανόνων. Το στοιχείο ελέγχου, στην πραγματικότητα, βασίζεται σε έναν αλγόριθμο, ο οποίος καθορίζει ποιοι από τους κανόνες δύνανται να ενεργοποιηθούν σε κάθε διακριτή χρονική στιγμή, ποιοι από αυτούς τελικά θα εκτελεστούν αλλά και τι θα συμβεί με τους υπόλοιπους κανόνες. Σε αυτό το πλαίσιο, η επίλυση ενός προβλήματος προκύπτει από την εκτέλεση μιας ακολουθίας κανόνων. Στην πραγματικότητα, τα συστήματα εξαγωγής συμπερασμάτων χρησιμοποιούν συνήθως την συνεπαγωγική συλλογιστική για να οδηγηθούν από τα αρχικά δεδομένα στα συμπεράσματα. Η διαδικασία της εξαγωγής μπορεί να γίνει με δύο τρόπους, είτε με ορθή ακολουθία εκτέλεσης (forward chaining) είτε με ανάστροφη (backward chaining). Στην ορθή ακολουθία εξετάζεται εάν οι προϋποθέσεις ενός κανόνα είναι αληθείς, έτσι ώστε να είναι αληθές και το συμπέρασμα ενώ στην ανάστροφη εξετάζονται τα συμπεράσματα προκειμένου να διαπιστωθεί εάν οι προϋποθέσεις είναι αληθείς, πρόκειται δηλαδή για διαδικασία αντίστροφη της ορθής Λογική και Εξαγωγή Συμπερασμάτων Η λογική [Robinson, 1979] αποτελεί κεντρικό στοιχείο σε όλες τις επιστήμες, καθώς προσφέρει, μέσω των αρχών της συλλογιστικής (reasoning), την μεθοδολογία για την αναπαράσταση και επίλυση ποικίλων προβλημάτων. Κάθε λογική έχει ένα αυστηρό (μαθηματικό) 39

40 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό ορισμό, που καθορίζει την μεθοδολογία και την σημασιολογία της. Παραδείγματα λογικών αποτελούν, η συνεπαγωγή (deduction), η επαγωγή (induction), η απαγωγή (abduction) και η αναιρέσιμη λογική (defeasible). Πρακτικά κάθε λογική, μέσω της αντίστοιχης διαδικασίας συλλογιστικής, συνδυάζει τμήματα υπάρχουσας γνώσης με αποτέλεσμα την παραγωγή νέας. Με άλλα λόγια, η συλλογιστική επιτρέπει την εξαγωγή συμπερασμάτων (inference), ω- στόσο, για τον σκοπό αυτό είναι απαραίτητη η χρήση αντίστοιχων μηχανισμών εξαγωγής συμπερασμάτων (inference mechanisms), οι οποίοι υλοποιούνται κατά περίπτωση στις ε- κάστοτε εφαρμογές. Στην συνέχεια περιγράφονται οι λογικές που χρησιμοποιούνται στην παρούσα διατριβή, η συνεπαγωγική λογική και κυρίως η αναιρέσιμη και η χρονική αναιρέσιμη λογική. Ιδιαίτερα, οι δύο τελευταίες χρησιμοποιούνται ευρύτατα στις μεθοδολογίες διαλειτουργικότητας και αξιοπιστίας που προτείνονται, καθώς είναι σε θέση να αναπαριστούν ρεαλιστικά την ανθρώπινη γνώση και συμπεριφορά κατά την διαδικασία λήψης α- πόφασης Συνεπαγωγική Λογική Η συνεπαγωγική λογική (deductive logic) [Johnson-Laird & Byrne, 1991] βασίζεται στην κλασική λογική επιχειρηματολογία, όπου τα συμπεράσματα είναι έγκυρα, όταν οι προϋποθέσεις της υπόθεσης, δηλαδή η συνθήκη του κανόνα, είναι αληθής. Πρόκειται, δηλαδή, για μια διαδικασία συλλογιστικής, όπου από μία ή περισσότερες δηλώσεις (υποθέσεις) καταλήγει σε ένα λογικά βέβαιο συμπέρασμα. Στην συνεπαγωγική λογική, ακολουθείται η αρχή από το γενικό προς το ειδικό και, έτσι, ένα συμπέρασμα εξάγεται αναγωγικά με την εφαρμογή αρχικά γενικών κανόνων, που ισχύουν καθολικά στο υπό μελέτη (κλειστό) πεδίο, και εν συνεχεία ειδικότερων. Στην πραγματικότητα, η συνεπαγωγική λογική είναι ιδιαίτερα σημαντική στην επιστημονική κοινότητα, καθώς αποτελεί το λογικό μέσο για να ελεγχθούν υποθέσεις και θεωρίες. Η συνεπαγωγική λογική πρακτικά, δεν χρησιμοποιείται για να αποδείξει μόνο την αλήθεια κάποιας υπόθεσης αλλά στοχεύει στον εντοπισμό της εκάστοτε σωστής απάντησης. Ένα παράδειγμα επαγωγικής συλλογιστικής είναι το εξής: Όλοι οι άνθρωποι είναι θνητοί. (κανόνας) Ο Σωκράτης είναι άνθρωπος. (περίπτωση) Άρα, ο Σωκράτης είναι θνητός. (αποτέλεσμα) Η πρώτη συνθήκη δηλώνει ότι όλα τα αντικείμενα, που ορίζονται ως άνθρωποι, έχουν το χαρακτηριστικό «θνητός». Η δεύτερη ορίζει ότι ο «Σωκράτης» έχει χαρακτηριστεί ως «άνθρωπος», δηλαδή αποτελεί μέλος του συνόλου «άνθρωποι». Το συμπέρασμα, τέλος, δηλώνει ότι ο «Σωκράτης» πρέπει να είναι «θνητός», δεδομένου ότι κληρονομεί αυτό το χαρακτηριστικό από την ιδιότητα του ως «άνθρωπος». Δύο συστήματα, που χρησιμοποιούν την συνεπαγωγική λογική για την εξαγωγή συμπερασμάτων στο περιβάλλον του Σημασιολογικού ιστού είναι το σύστημα R-DEVICE [Bassiliades & Vlahavas, 2006] και η μηχανή κανόνων Prova [Kozlenkov et al., 2006]. Το R- DEVICE είναι ένα αντικειμενοστραφές σύστημα συνεπαγωγικών κανόνων για την διεξαγωγή ερωτημάτων και συλλογιστικής σε RDF μεταδεδομένα. Από την άλλη πλευρά, η Prova είναι 40

41 Κεφάλαιο 2 Αναπαράσταση Γνώσης και Εξαγωγή Συμπερασμάτων στον Σημασιολογικό Ιστό μια μηχανή εξαγωγής συμπερασμάτων, που υποστηρίζει κατανεμημένες υπηρεσίες εξαγωγής συμπερασμάτων, ανταλλαγή κανόνων και βασισμένη σε κανόνες λογική αποφάσεων. Τόσο το σύστημα R-DEVICE όσο και η Prova χρησιμοποιούνται στην παρούσα διατριβή για την παροχή υπηρεσιών συλλογιστικής προς τους ευφυείς πράκτορες, μέσω ειδικών για αυτό το σκοπό υπηρεσιών, όπως παρουσιάζεται αναλυτικά στο τέταρτο κεφάλαιο Αναιρέσιμη Λογική Η αναιρέσιμη λογική (defeasible logic) [Nute, 1987; Nute, 1994; Nute, 2003] είναι ένας α- πλός και αποδοτικός φορμαλισμός λογικής που βασίζεται σε κανόνες, μέρος ενός γενικότερου τομέα έρευνας, της αναιρέσιμης συλλογιστικής. Αποτελεί μέλος της οικογένειας των μη-μονότονων λογικών (non-monotonic logics) και υπήρξε, εξαρχής, μια λογική προσανατολισμένη στην αποτελεσματικότητα. Σε σύγκριση με άλλες επικρατούσες μη-μονότονες λογικές, π.χ. [Reiter, 1980; Gottlob, 1992], κύριο πλεονέκτημα της αποτελούν οι δυνατότητες ενισχυμένης αναπαράστασης και η χαμηλή υπολογιστική πολυπλοκότητα της [Maher, 2001; Antoniou et al., 2009], μια ιδιότητα που διατηρείται και στην χρονική αναιρέσιμη λογική [Governatori & Rotolo, 2010; Governatori & Rotolo, 2013], που παρουσιάζεται στην συνέχεια. Μέχρι σήμερα έχουν προταθεί διάφορες παραλλαγές, ωστόσο η κεντρική προσέγγιση παραμένει πάντοτε η ίδια [Nute, 2003; Governatori & Terenziani, 2007]. Αρχή της αναιρέσιμης λογικής είναι να μπορεί να εξάγει εύλογα συμπεράσματα από ελλιπείς, μεταβαλλόμενες και μερικές φορές αλληλοσυγκρουόμενες πληροφορίες. Τα συμπεράσματα αυτά, παρά το γεγονός ότι υποστηρίζονται από τις πληροφορίες που έχει ήδη στη διάθεσή του ο πράκτορας, είναι στην πραγματικότητα προσωρινά, καθώς είναι πιθανό να απορριφθούν υπό το πρίσμα νέων ή βελτιωμένων πληροφοριών. Έτσι, η αναιρέσιμη λογική (DL), όπως και η χρονική αναιρέσιμη λογική (TDL), όντας μη-μονότονες λογικές, έχουν την ικανότητα να μοντελοποιούν τον τρόπο που οι ευφυείς πράκτορες και οι άνθρωποι καταλήγουν σε λογικά συμπεράσματα έχοντας ασαφείς πληροφορίες. Υπό μια θεμελιώδη έννοια, οι μη-μονότονες λογικές καταλαμβάνουν αναμφισβήτητα εξέχουσα θέση μεταξύ των ερευνητικών αρχών ευφυούς συλλογισμού για πολύπλοκες και δυναμικές καταστάσεις. Γι αυτό και ένα από τα κύρια ενδιαφέροντα της αναιρέσιμης λογικής, και κατ επέκταση της χρονικής αναιρέσιμης λογικής, είναι η περιοχή των ευφυών πρακτόρων [Governatori & Rotolo, 2008]. Επομένως, επιτρέποντας στους πράκτορες να καταλήγουν σε αναιρέσιμα συμπεράσματα, μπορούμε να οδηγηθούμε σε πιο ρεαλιστικές ε- κτιμήσεις παρόμοιες με την ανθρώπινη λογική και συλλογιστική. Πρακτικά, στην αναιρέσιμη λογική, όπως και στην ανθρώπινη λογική, οι κανόνες μπορούν να νικηθούν [Pollock, 1992; Nute, 2003], έτσι μια υπάρχουσα πεποίθηση μπορεί να γίνει ψευδής και να μετατραπεί σε μη-μονότονη [Koons, 2009]. Συγκεκριμένα, μια αναιρέσιμη θεωρία (defeasible theory) D, για παράδειγμα μια βάση γνώσης ή ένα πρόγραμμα γραμμένο σε αναιρέσιμη λογική, αποτελείται από τρία βασικά συστατικά, ένα σύνολο γεγονότων (F), ένα σύνολο κανόνων (R) και μια σχέση υπεροχής (>). Ως εκ τούτου, η θεωρία D μπορεί να αναπαρασταθεί από την τριπλέτα (F, R, >). Τα γεγονότα είναι αδιαμφισβήτητες δηλώσεις, που αναπαρίστανται είτε ως λεκτικά (literal, modal literal) είτε ως ενέργειες που έχουν πραγματοποιηθεί. Οι κανόνες περιγράφουν την 41

42 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό σχέση μεταξύ ενός συνόλου λεκτικών (υποθέσεις) και ενός συγκεκριμένου λεκτικού (συμπέρασμα). Στην αναιρέσιμη λογική υπάρχουν τρεις διακριτοί τύποι κανόνων, οι αυστηροί (strict) κανόνες, οι αναιρέσιμοι (defeasible) κανόνες και οι αναιρέτες (defeaters). Οι αυστηροί κανόνες είναι κανόνες με την κλασική έννοια, δηλαδή κάθε φορά που οι υποθέσεις είναι αδιαμφισβήτητες τότε αυτό ισχύει και για το συμπέρασμα. Έτσι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ορισμούς εννοιών (definitional clauses). Ειδικότερα, οι αυστηροί κανόνες λαμβάνουν τη μορφή A 1,, A n B (ή B :- A 1,, A n, στο συντακτικό της d- POSL [Kontopoulos et al., 2011] και Παράρτημα Α). Ένα παράδειγμα αυστηρού κανόνα είναι: «τα διαμερίσματα (apartments) είναι σπίτια (houses)», το οποίο γράφεται στην γλώσσα της λογικής ως εξής: r 1: apartment(x) house(x). Οι αναιρέσιμοι κανόνες, από την άλλη, είναι κανόνες που μπορούν να «ηττηθούν» από κανόνες που συμπεραίνουν αντίθετα συμπεράσματα και λαμβάνουν τη μορφή A1,, An => B (ή B := A 1,, A n, στο συντακτικό της d-posl). Ένα παράδειγμα τέτοιου κανόνα είναι το «κάθε διαμέρισμα θεωρείται αποδεκτό», το οποίο γίνεται r 2: apartment(x) acceptable(x). Οι αναιρέτες συμβολίζονται ως A 1,, A n B (ή B :~ A 1,, A n, στο συντακτικό της d-posl) και είναι κανόνες που δεν υποστηρίζουν ενεργά κάποιο συμπέρασμα αλλά μπορούν μόνο να εμποδίσουν την εξαγωγή συμπερασμάτων από αναιρέσιμους κανόνες. Με άλλα λόγια, χρησιμοποιούνται για να «ηττηθούν» κάποιοι αναιρέσιμοι κανόνες μέσω της παραγωγής αντίθετων αποδείξεων. Ένα παράδειγμα αναιρέτη είναι ο κανόνας r 3: pets(x), gardensize(x,y), Y>0 acceptable(x), ο οποίος μεταφράζεται ως «εάν τα κατοικίδια (pets) επιτρέπονται στο διαμέρισμα αλλά το διαμέρισμα έχει κήπο, τότε το διαμέρισμα μπορεί να είναι δεκτό». Ο αναιρέτης αυτός μπορεί, για παράδειγμα, να νικήσει τον κανόνα r 4: pets(x) acceptable(x), σύμφωνα με τον οποίο «εάν επιτρέπονται κατοικίδια, τότε το διαμέρισμα δεν είναι αποδεκτό». Η σχέση υπεροχής μεταξύ των κανόνων, από την άλλη πλευρά, εκφράζει την προτεραιότητα κάθε κανόνα, δηλαδή όταν ένας κανόνας μπορεί να παρακάμψει το συμπέρασμα ενός άλλου κανόνα έχει προτεραιότητα έναντι αυτού. Για παράδειγμα, δοθέντων των κανόνων r 2 και r 4, κανένα οριστικό συμπέρασμα δεν μπορεί να εξαχθεί, σχετικά με το εάν ένα διαμέρισμα είναι αποδεκτό ή όχι, καθώς οι κανόνες αντικρούουν ο ένας τον άλλο. Ωστόσο, εάν υπήρχε μια σχέση υπεροχής μεταξύ τους, όπως για παράδειγμα η σχέση r 4 > r 2, τότε ο κανόνας r 4 θα παρέκαμπτε τον r 2, επιτρέποντας να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι το διαμέρισμα είναι μη αποδεκτό. Σε αυτήν την περίπτωση, ο κανόνας r 4 ονομάζεται ανώτερος (superior) του r 2 ενώ, αντίστοιχα, ο κανόνας r 2 ονομάζεται κατώτερος (inferior) του r 4. Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο της αναιρέσιμης λογικής, και κατ επέκταση της αντίστοιχης συλλογιστικής, είναι η έννοια των αντικρουόμενων λεκτικών (conflicting literals). Σε πολλές περιπτώσεις, διάφορα λεκτικά θεωρούνται συχνά αντικρουόμενα μεταξύ τους και, έτσι, το πολύ ένα από ένα συγκεκριμένο σύνολο θα πρέπει να εξαχθεί. Πρακτικά, τα αντικρουόμενα λεκτικά καθορίζονται μέσω ενός συνόλου συγκρούσεων και η σύγκρουση επιλύεται τελικά μέσω προτεραιοτήτων [Billington et al., 2010]. Μια ειδική περίπτωση σύγκρουσης είναι μεταξύ διαφορετικών θετικών λεκτικών, όταν όλα αυτά εξάγονται από διαφορετικούς αναιρέσιμους κανόνες ενώ θα έπρεπε να εξάγεται μόνο ένα. Ένα τέτοιο παρά- 42

43 Κεφάλαιο 2 Αναπαράσταση Γνώσης και Εξαγωγή Συμπερασμάτων στον Σημασιολογικό Ιστό δειγμα είναι η διαπραγμάτευση τιμών, όπου θα πρέπει να γίνει μια προσφορά από τον υ- ποψήφιο αγοραστή. Η προσφορά μπορεί να καθορίζεται από διάφορους κανόνες, των ο- ποίων οι συνθήκες μπορεί να είναι ή να μην είναι αμοιβαία αποκλειόμενες. Σε αυτό το πλαίσιο, όλοι οι κανόνες θα έχουν στην κεφαλή τους το offer(x), δεδομένου ότι η προσφορά είναι συνήθως ένα θετικό λεκτικό. Ωστόσο, θα πρέπει να γίνει μόνο μία προσφορά. Ως εκ τούτου, μόνο ένας από τους κανόνες θα πρέπει να υπερισχύσει, με βάση την σχέση υπεροχής μεταξύ τους. Σε αυτήν την περίπτωση, το σύνολο των συγκρούσεων είναι: C(offer(x,y)) = { offer(x,y)} {offer(x,z) z y} Για παράδειγμα, οι ακόλουθοι δύο κανόνες κάνουν μια προσφορά για ένα συγκεκριμένο διαμέρισμα, με βάση τις απαιτήσεις του αγοραστή. Ωστόσο, ο δεύτερος είναι πιο συγκεκριμένος και το συμπέρασμα του υπερισχύει αυτό του πρώτου κανόνα. r 5: size(x,y),y 45,garden(X,Z) offer(x,250+2z+5(y 45)) r 6: size(x,y),y 45,garden(X,Z),central(X) offer(x,300+2z+5(y 45)) r 6 > r 5 Στην πραγματικότητα, η κεντρική έννοια στην αναιρέσιμη (και την χρονική αναιρέσιμη) λογική είναι ότι η λογική δεν υποστηρίζει αντιφατικά συμπεράσματα αλλά προσπαθεί να επιλύσει τις συγκρούσεις. Έτσι, στις περιπτώσεις όπου υπάρχει κάποια υποστήριξη για το συμπέρασμα q αλλά υπάρχει επίσης υποστήριξη και για το συμπέρασμα q, κανένα συμπέρασμα δεν μπορεί να εξαχθεί εκτός εάν ένα από αυτά έχει προτεραιότητα έναντι του άλλου, δηλαδή εάν υπάρχει σχέση υπεροχής μεταξύ των κανόνων. Ουσιαστικά, τα συμπεράσματα μπορούν να ταξινομηθούν είτε ως οριστικά είτε ως αναιρέσιμα. Ένα οριστικό συμπέρασμα είναι ένα συμπέρασμα που δεν μπορεί να ανακληθεί (αναιρεθεί), ακόμη και ό- ταν νέες πληροφορίες είναι διαθέσιμες. Ένα αναιρέσιμο συμπέρασμα, από την άλλη πλευρά, είναι ένα ενδεικτικό συμπέρασμα, που θα μπορούσε να ανακληθεί στο μέλλον. Επιπλέον, η λογική είναι σε θέση να καθορίσει εάν ένα συμπέρασμα είναι ή όχι αποδεικτέο και, ως εκ τούτου, υπάρχουν τέσσερα πιθανά είδη συμπερασμάτων, τα οριστικά θετικά (+Δq), τα οριστικά αρνητικά ( Δq), τα αναιρέσιμα θετικά (+ q) και τα αναιρέσιμα αρνητικά ( q). Ειδικότερα, ένα συμπέρασμα στη θεωρία D είναι ένα προσημασμένο λεκτικό (tagged literal) και μπορεί να έχει μία από τις ακόλουθες μορφές [Antoniou et al., 2001]: +Δq: το συμπέρασμα q είναι αναμφίβολα αποδεικτέο (definitely provable) στη θεωρία D. + q: το q είναι αναιρέσιμα αποδεικτέο (defeasibly provable) στη θεωρία D. Δq: το q αποδεικνύεται ότι δεν είναι αναμφίβολα αποδεικτέο στη θεωρία D. q: το q αποδεικνύεται ότι δεν είναι αναιρέσιμα αποδεικτέο στη θεωρία D. Για να αποδειχθεί ότι ισχύει το +Δq, πρέπει να τεκμηριωθεί ότι το συμπέρασμα q αποδεικνύεται με την χρήση γεγονότων και αυστηρών κανόνων. Κάθε φορά που ένα λεκτικό είναι αναμφίβολα αποδεικτέο, είναι επίσης και αναιρέσιμα αποδεικτέο. Σε αυτή την περίπτωση, η αναιρέσιμη απόδειξη συμπίπτει με την αναμφίβολη απόδειξη για το q. Διαφορετικά, προκειμένου να αποδειχθεί το + q στην θεωρία D, πρέπει να υπάρχει ένας εφαρμόσιμος αυστηρός ή αναιρέσιμος κανόνας που να υποστηρίζει το q. Επιπλέον, θα πρέπει επίσης να διασφαλιστεί ότι η συγκεκριμένη απόδειξη δεν αναιρείται από αντίθετα στοιχεία. 43

44 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Ως εκ τούτου, θα πρέπει να διασφαλιστεί ότι η άρνηση του q δεν είναι αναμφίβολα αποδεικτέα στην θεωρία D. Διαδοχικά, πρέπει να ληφθεί υπόψη και κάθε κανόνας που δεν είναι γνωστό ότι είναι ανεφάρμοστος και έχει στην κεφαλή του το συμπλήρωμα του q (~q). Για κάθε τέτοιο κανόνα s, απαιτείται να υπάρχει ένας αντεπιτιθέμενος κανόνας t, με κεφαλή q που ισχύει σε αυτό το σημείο, και ο s να είναι κατώτερος από τον t. Για να αποδειχθεί ότι ισχύει το Δq στην θεωρία D, πρέπει το q να μην είναι γεγονός και κάθε αυστηρός κανόνας, που υποστηρίζει το q πρέπει να είναι γνωστό ότι είναι α- νεφάρμοστος. Αν αποδειχθεί ότι το Δq ισχύει, τότε αποδεικνύεται επίσης ότι ισχύει και το q. Διαφορετικά, για να αποδειχθεί ότι ισχύει το q, πρέπει πρώτα να διασφαλιστεί ότι ισχύει το -Δq. Επιπλέον, πρέπει να ισχύει και μία από τις ακόλουθες προϋποθέσεις: (α) Κανένας κανόνας με κεφαλή q δεν μπορεί να εφαρμοστεί, (β) είναι αποδεδειγμένο ότι ισχύει το Δ~q και (γ) υπάρχει ένας εφαρμόσιμος κανόνας r με κεφαλή ~q, τέτοιος ώστε κανένας πιθανός εφαρμόσιμος κανόνας s με κεφαλή q να μην είναι ανώτερος από τον r. Δύο συστήματα που χρησιμοποιούν την αναιρέσιμη λογική για την εξαγωγή συμπερασμάτων είναι τα DR-DEVICE [Bassiliades et al., 2006] και SPINdle [Lam & Governatori, 2009]. Το σύστημα DR-DEVICE μπορεί να εκτελεί συλλογιστική σε RDF μεταδεδομένα, που βρίσκονται στον Ιστό, ενώ το SPINdle μπορεί να εκτελεί συλλογιστική σε θεωρίες αναιρέσιμης λογικής XML μορφής. Τόσο το DR-DEVICE όσο και το SPINdle χρησιμοποιούνται στην παρούσα διατριβή για την παροχή υπηρεσιών αναιρέσιμης συλλογιστικής. Αναλυτική περιγραφή των συστημάτων και της χρήσης τους παρατίθεται στο τέταρτο κεφάλαιο Χρονική Αναιρέσιμη Λογική Η χρονική αναιρέσιμη λογική (Temporal defeasible logic - TDL) αποτελεί επέκταση της αναιρέσιμης λογικής (defeasible logic - DL), που αναπτύχθηκε για να συλλάβει την έννοια της χρονικής επιμονής [Governatori & Terenziani, 2007], αποτελώντας σημαντικό εργαλείο στην προσπάθεια για πιο ρεαλιστικά πολυπρακτορικά συστήματα. Όπως είναι αναμενόμενο, η γνώση στην χρονική αναιρέσιμη λογική αναπαρίσταται όπως και στην αναιρέσιμη λογική, δηλαδή με γεγονότα (facts) και κανόνες (rules). Η σημαντικότητα της προσθήκης μιας χρονικής διάστασης στους κανόνες και στα λεκτικά είναι αδιαμφισβήτητη. Ακόμη και από την πρώιμη εργασία του Pollock [Pollock, 1998], γίνεται εμφανές ότι υπάρχει μια απαίτηση για την προσθήκη μιας χρονικής πτυχής στην αναιρέσιμη συλλογιστική. Πρακτικά, μια χρονική λογική, όπως η αναιρέσιμη χρονική λογική, μπορεί να διαχειριστεί δηλώσεις των οποίων η τιμή αλήθειας ποικίλει στην διάρκεια του χρόνου. Έτσι, επιτρέπεται η εκτέλεση της αντίστοιχης συλλογιστικής σε ένα χρονικό εύρος, καθορίζοντας με αυτό τον τρόπο την εξέλιξη των δηλώσεων στην διάρκεια του χρόνου. Επιπλέον, μέσω της χρονικής διάστασης μπορούν να αναπαρασταθούν έννοιες όπως η παύση ισχύος και η σταδιακή μείωση της σημαντικότητας μιας δήλωσης. Οι ιδιότητες αυτές είναι ιδιαίτερα σημαντικές σε τομείς, όπως αυτός των ευφυών πρακτόρων, καθώς αφενός καθορίζουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την γνώση και την συμπεριφορά των πρακτόρων στο περιβάλλον και αφετέρου αποτρέπουν ιδιοτελή συμπεριφορά στην εξέλιξη του χρόνου καθώς πλέον ο χρόνος λαμβάνεται υπόψη, προσδιορίζοντας με ακρίβεια την δράση κάθε πράκτορα. 44

45 Κεφάλαιο 2 Αναπαράσταση Γνώσης και Εξαγωγή Συμπερασμάτων στον Σημασιολογικό Ιστό Έτσι, στην χρονική αναιρέσιμη λογική υπάρχουν δύο τύποι χρονικών λεκτικών. Ο πρώτος, ένα χρονικό λεκτικό που εκπνέει, αποτελείται από ένα ζεύγος l:t που υποδηλώνει ένα λεκτικό, l, που ισχύει για t χρονικές στιγμές. Ο δεύτερος τύπος χρονικού λεκτικού, ένα μόνιμο χρονικό λεκτικό, αποτελείται από ένα ζεύγος που υποδηλώνει ένα λεκτικό, l, που είναι ενεργό μετά από t χρονικές στιγμές και είναι σε ισχύ από τότε και έπειτα. Ένας χρονικός κανόνας λαμβάνει την μορφή a 1:d 1... a n:d n =>d b:d b, όπου τα ζεύγη, a:d, αντιπροσωπεύουν ένα αναγνωριστικό συμβάντος, a, και μια διάρκεια d. Η διάρκεια των στιγμιαίων γεγονότων είναι 0, ενώ τα μόνιμα γεγονότα έχουν άπειρη διάρκεια. Το => d, από την άλλη πλευρά, υποδηλώνει την καθυστέρηση μεταξύ της αιτίας a 1:d 1... a n:d n και του αποτελέσματος b:d b. Υπάρχουν πολλοί ορισμοί για τη σημασιολογία αυτής της καθυστέρησης [Governatori & Terenziani, 2007]. Για παράδειγμα, η καθυστέρηση μπορεί να είναι η καθυστέρηση μεταξύ της έναρξης της τελευταίας αιτίας και της έναρξης του αποτελέσματος. Έτσι, οι χρονικοί κανόνες περιέχουν χρονικά λεκτικά στοιχεία. Για να μοντελοποιηθεί σωστά η καθυστέρηση μεταξύ του σώματος και της κεφαλής, οι κανόνες δημιουργούνται με τις κεφαλές των κανόνων τροποποιημένες έτσι ώστε να συμπεριλαμβάνουν την καθυστέρηση. Για παράδειγμα, δοθέντος των κανόνων (r 1) => και (r 2) 7 b:3, ένα λεκτικό a δημιουργείται λόγω του κανόνα r 1. Γίνεται ενεργό την χρονική στιγμή 1 αλλά δεν προκαλεί την εξαγωγή του συμπεράσματος του κανόνα r 2 μέχρι την χρονική στιγμή 8. Το αποτέλεσμα b, από την άλλη πλευρά, διαρκεί μόνο μέχρι τη χρονική στιγμή 10, ενώ στη συνέχεια παραμένει μόνο το γεγονός a Γλώσσες Κανόνων Οι κανόνες αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της τεχνητής νοημοσύνης και, επομένως, των ευφυών πρακτόρων. Οι κανόνες μπορούν να βασιστούν σε οποιαδήποτε από τις γνωστές λογικές, όμως για την υλοποίηση τους απαιτείται η κωδικοποίηση τους σε κάποια κατάλληλη γλώσσα κανόνων. Μεταξύ των γλωσσών κανόνων που ξεχωρίζουν στο περιβάλλον του Σημασιολογικού Ιστού και των ευφυών πρακτόρων είναι οι RuleML (και Reaction RuleML), RIF και SWRL, που παρουσιάζονται στην συνέχεια RIF W3C Η RIF (Rule Interchange Format) [Kifer, 2008] αποτελεί σύσταση του οργανισμού W3C και είναι μέρος της υποδομής του Σημασιολογικού Ιστού. Ο σχεδιασμός της RIF βασίζεται στην παρατήρηση ότι υπάρχουν πολλά συστήματα κανόνων στον Ιστό και, επομένως, υπάρχει η ανάγκη αυτά να ανταλλάσσουν μεταξύ τους κανόνες. Έτσι, η RIF επικεντρώθηκε στην α- νταλλαγή και όχι στην ανάπτυξη μιας ενιαίας γλώσσας κανόνων, σε αντίθεση με άλλα πρότυπα του Σημασιολογικού Ιστού, όπως οι γλώσσες SPARQL, RDF και OWL. Η αρχιτεκτονική της RIF βασίζεται στην δημιουργία μιας οικογένειας γλωσσών, που ονομάζονται διάλεκτοι με αυστηρό συντακτικό και σημασιολογία. Στόχος της οικογένειας των RIF διαλέκτων είναι να είναι ομοιόμορφες και να μπορούν να επεκταθούν. Ομοιομορφία σημαίνει ότι οι διάλεκτοι αναμένεται να μοιράζονται όσο το δυνατόν περισσότερο από το αρχικά οριζόμενο συντακτικό και την σημασιολογία. Επεκτασιμότητα σημαίνει ότι πρέπει να είναι δυνατός ο 45

46 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό ορισμός νέων RIF διαλέκτων, ως συντακτική επέκταση σε μια υπάρχουσα RIF διάλεκτο. Επί του παρόντος, η RIF περιλαμβάνει τρεις διαλέκτους, μια κεντρική (Core), που εκτείνεται σε μία διάλεκτο βασικής λογικής (BLD) και μια διάλεκτο παραγωγικών κανόνων (PRD). Ένα παράδειγμα, όπου περιγράφεται ο κανόνας μιας αγοραπωλησίας στο συντακτικό της βασικής διαλέκτου της RIF, είναι ο εξής: Document( Prefix(cpt <http://example.com/concepts#>) Prefix(ppl <http://example.com/people#>) Prefix(bks <http://example.com/books#>) Group( Forall?Buyer?Item?Seller ( cpt:buy(?buyer?item?seller):-cpt:sell(?seller?item?buyer)) cpt:sell(ppl:john bks:lerif ppl:mary))) RuleML & Reaction RuleML Η RuleML (Rule Markup Language) [Boley et al., 2010] είναι μια ενοποιημένη οικογένεια γλωσσών κανόνων, XML μορφής, που λειτουργεί ως γλώσσα σήμανσης για την δημοσίευση και τον διαμοιρασμό βάσεων κανόνων στον Ιστό. Απώτερος στόχος της RuleML είναι να προσφέρει δυνατότητες μετάφρασης από και προς άλλα πρότυπα κανόνων. Σε αυτό το πλαίσιο, η RuleML καλύπτει όλο το φάσμα των κανόνων, από τους παραγωγικούς μέχρι τους αναδραστικούς κανόνες. Επιπλέον, μπορεί να υποστηρίξει σύνθετα γεγονότα, ενέργειες, ορισμούς καταστάσεων και μεταβάσεων για ένα εύρος τύπων κανόνων, όπως παραγωγικούς, συνεπαγωγικούς και αναδραστικούς ενώ έχουν ήδη κατασκευάσει γέφυρες διαλειτουργικότητας μεταξύ της RuleML και άλλων γλωσσών κανόνων, όπως οι RIF και SWRL. Πρακτικά, η RuleML αναπαριστά τους κανόνες ως αρθρωτά στοιχεία με την χρήση τυποποιημένων XML ετικετών, οι οποίες επιτρέπουν τον ορισμό των γεγονότων και των κανόνων της βάσης γνώσης. Για παράδειγμα, η πρόταση «The discount for Peter Miller buying a Porsche is 7.5 percent» θα μπορούσε να αναπαρασταθεί ως εξής: <Atom> <opr><rel>discount</rel></opr> <Ind>Peter Miller</Ind> <Ind>Porsche</Ind> <Ind>7.5 percent</ind> </Atom> Ωστόσο, αναλυτική περιγραφή και παραδείγματα της χρήσης της γλώσσας δίνονται στα ε- πόμενα κεφάλαια, όπου περιγράφεται η πρωτότυπη συμβολή της διατριβής και η χρήση της γλώσσας σε αυτή, καθώς και στο Παράρτημα Δ. Η Reaction RuleML, από την άλλη πλευρά, βασίζεται στην RuleML και είναι μια γενική, πρακτική και φιλική προς τον χρήστη γλώσσα αλλά και φορμαλισμός ανταλλαγής κανόνων. Επιπλέον, είναι ευέλικτη ως προς την αναπαράσταση των κανόνων και το συντακτικό της υποστηρίζει μια δομή μηνύματος, η οποία περιλαμβάνει όλες τις ενότητες, που προσδιορίζονται από τις προδιαγραφές της FIPA. Οι Εικόνες 2.1 και 2.2 παρουσιάζουν την 46

47 Κεφάλαιο 2 Αναπαράσταση Γνώσης και Εξαγωγή Συμπερασμάτων στον Σημασιολογικό Ιστό ομοιότητα της δομής του μηνύματος τόσο στην RuleML και Reaction RuleML όσο και στην FIPA. Είναι φανερό ότι και οι δυο περιπτώσεις περιέχουν κατηγορήματα για τον αποστολέα (Sender), τον παραλήπτη (Receiver), το περιεχόμενο (Content / Payload), το πρωτόκολλο (Protocol) και το αναγνωριστικό της συνομιλίας (oid και conversation-id). cfp :sender (agent-identifier: name.. ) :receiver (set(agent-identifier :name.. )) :content ".." :language fipa-acl :protocol fipa-.. -protocol :conversation-id conv0001 Εικόνα 2.1. Δομή μηνύματος σύμφωνα με τις προδιαγραφές της FIPA. <Message mode="outbound" directive=. > <oid><!--conversation ID--></oid> <protocol><!--protocol--></protocol> <sender><!--agent/service--></sender> <receiver><!--agent/service--></receiver> <content><! message payload--></content> </Message> Εικόνα 2.2. Δομή μηνύματος στην γλώσσα (Reaction) RuleML. Χρησιμοποιώντας κατάλληλα αυτές τις δομές, οι πράκτορες είναι σε θέση να α- νταλλάσσουν από απλά γεγονότα μέχρι βάσεις κανόνων (σύνολα κανόνων) ενώ μέσω του κατηγορήματος conversation-id, οι πράκτορες μπορούν να εμπλακούν σε μια μακρόχρονη και συνήθως ασύγχρονη επικοινωνία, επιδεικνύοντας την ευελιξία τους. Έτσι, τα κατηγορήματα SendMsg και rcvmsg της Reaction RuleML θεωρούνται κατάλληλα για την α- νταλλαγή μηνυμάτων σε οποιαδήποτε αλληλεπίδραση μεταξύ πρακτόρων: sendmsg(xid, Protocol, Agent, Performative, Payload Context) rcvmsg(xid, Protocol, From, Performative, Payload Context) όπου XID είναι το αναγνωριστικό της συνομιλίας (conversation-id), Protocol είναι ο συγκεκριμένος τύπος του πρωτοκόλλου επικοινωνίας, Performative είναι ο τύπος του μηνύματος ενώ Payload είναι το περιεχόμενο του μηνύματος. Επιπλέον, η Reaction RuleML επιτρέπει δύο τύπους κανόνων, τους παραγωγικούς και τους αναδραστικούς SWRL Η γλώσσα SWRL (Semantic Web Rule Language) [Horrocks et al., 2005] είναι μια γλώσσα, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την έκφραση τόσο κανόνων όσο και λογικής. Ειδικότερα, η SWRL συνδυάζει την OWL DL ή την OWL Lite με ένα υποσύνολο της γλώσσας RuleML, έ- τσι, η SWRL έχει την πλήρη ισχύ της OWL DL αλλά με απώλεια των δυνατοτήτων απόφασης (decidability) σε πρακτικές υλοποιήσεις. Ωστόσο, η δυνατότητα αυτή μπορεί να επανακτηθεί με τον περιορισμό της μορφής των αποδεκτών κανόνων, συνήθως με την επιβολή κατάλληλων συνθηκών ασφάλειας. Οι κανόνες στην γλώσσα SWRL έχουν μια μορφή επαγω- 47

48 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό γής μεταξύ ενός σώματος (body) και μιας κεφαλής (head). Το επιδιωκόμενο νόημα ενός τέτοιου κανόνα μπορεί να διαβαστεί ως εξής: «όταν οι συνθήκες που ορίζονται στο σώμα του κανόνα ισχύουν, τότε ισχύουν και οι συνθήκες που ορίζονται στην κεφαλή του». Ένα παράδειγμα τέτοιου κανόνα, όπου καθορίζεται ότι ο συνδυασμός των ιδιοτήτων γονιού (hasparent) και αδερφού (hasbrother) υποδηλώνει την ιδιότητα του θείου (hasuncle), παρουσιάζεται στην συνέχεια. Συγκεκριμένα, ο κανόνας καθορίζει ότι «εάν ο?x 2 είναι γονιός του?x 1 και, παράλληλα, αδερφός του?x 3, τότε ο?x 3 είναι θείος του?x 1»: hasparent(?x 1,?x 2) hasbrother(?x 2,?x 3) hasuncle(?x 1,?x 3) 2.5. Σύνοψη κεφαλαίου Σε αυτό το κεφάλαιο μελετήθηκε το θεωρητικό υπόβαθρο της παρούσας διατριβής. Συγκεκριμένα, μελετήθηκαν οι τεχνολογίες και τα πρότυπα που είναι διαδεδομένα στον Σημασιολογικό Ιστό και παράλληλα απαραίτητα για την δράση και ενσωμάτωση των ευφυών πρακτόρων σε αυτόν. Σε αυτό το πλαίσιο, έγινε αναφορά στα δεδομένα και τα μεταδεδομένα του Ιστού, όπου περιγράφηκε το μοντέλο RDF, καθώς και στις οντολογίες και τις γλώσσες τους, όπου περιγράφηκαν οι γλώσσες OWL και RDFS. Στην συνέχεια, μελετήθηκαν τα συστήματα κανόνων, όπου δόθηκε ιδιαίτερη βαρύτητα στα συστήματα εξαγωγής κανόνων και τις λογικές, που αυτά χρησιμοποιούν. Συγκεκριμένα, έγινε αναφορά στην συνεπαγωγική λογική ενώ μελετήθηκαν εκτενώς η αναιρέσιμη και η χρονική αναιρέσιμη λογική, οι οποίες συμπεριελήφθησαν σε σημαντικό τμήμα της παρούσας έρευνας, καθώς είναι κατάλληλες για την αναπαράσταση της γνώσης των ευφυών πρακτόρων. Τέλος, μελετήθηκαν οι γλώσσες κανόνων, οι οποίες αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της αναπαράστασης γνώσης και της εξαγωγής συμπερασμάτων στον Σημασιολογικό Ιστό. Ειδικότερα, έγινε αναφορά στις γλώσσες RIF, RuleML και SWRL, όπου δόθηκε ιδιαίτερη βαρύτητα στις γλώσσες RuleML και Reaction RuleML που χρησιμοποιούνται ευρύτατα και συνδυαστικά με άλλες τεχνολογίες στις προτεινόμενες, στην παρούσα διατριβή, προσεγγίσεις. 48

49 3 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα Τα πολυπρακτορικά συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την μελέτη φαινομένων ή την επίλυση προβλημάτων, που είναι δύσκολο ή αδύνατο για τους ανθρώπους να μελετήσουν ή να επιλύσουν αντίστοιχα. Στην πραγματικότητα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολυάριθμα ερευνητικά πεδία, από τα παιχνίδια υπολογιστών και την πληροφορική μέχρι την οικονομία και τις κοινωνικές επιστήμες [Schurr et al., 2005; Sun & Naveh, 2004; Kaminka, 2004; Kubera et al., 2010]. Με την πάροδο του χρόνου, τα ευφυή πολυπρακτορικά συστήματα έχουν αποδειχθεί ένα πραγματικά ισχυρό εργαλείο σε τομείς, όπως η πληροφορική, η υγεία, η οικονομία και το εμπόριο. Από την μια πλευρά, τα συστήματα αυτά βρίσκονται σε πλήρη αντιστοιχία με τις ανθρώπινες κοινωνίες υπό την έννοια ότι οι ευφυείς πράκτορες αντιπροσωπεύουν τους χρήστες τους, έχοντας παρόμοια χαρακτηριστικά με αυτούς, όπως η αυτονομία και η ευφυΐα και, από την άλλη πλευρά, παρέχουν σημαντικές υπολογιστικές δυνατότητες. Από τις αρχές της προηγούμενης δεκαετίας, η ερευνητική κοινότητα έχει αναπτύξει πλήθος αρχιτεκτονικών, γλωσσών και πρωτοκόλλων επικοινωνίας αλλά και πλατφορμών για τους ευφυείς πράκτορες, είτε ειδικού είτε γενικού σκοπού. Ορισμένες από αυτές τις τεχνολογίες έχουν ήδη εγκαταλειφθεί, ενώ άλλες συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται και να εξελίσσονται. Παράλληλα, όμως, η προσανατολισμένη στους πράκτορες ερευνητική κοινότητα εξακολουθεί να παρέχει ολοένα και περισσότερες νέες τεχνολογίες και εφαρμογές. Το μεγάλο αυτό πλήθος επιλογών, είτε αφορούν στην αρχιτεκτονική είτε στην επικοινωνία και στην δράση των ευφυών πρακτόρων, οδηγεί, ωστόσο, σε υψηλό βαθμό ετερογένειας. Βέβαια, όσον αφορά στις αρχιτεκτονικές και στην επικοινωνία των πρακτόρων οι επιλογές είναι πιο σαφείς. Ο τομέας που παρουσιάζει την μεγαλύτερη ετερογένεια είναι αυτός των πλατφορμών που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη των πολυπρακτορικών συστημάτων. Λαμβάνοντας τα παραπάνω υπόψη, σε αυτό το κεφάλαιο, παρουσιάζονται, εν συντομία, οι σημαντικότερες και ευρέως χρησιμοποιούμενες αρχιτεκτονικές ευφυών πρακτόρων ενώ, στην συνέχεια, παρουσιάζονται σύντομα οι γλώσσες και τα πρωτόκολλα επικοινωνίας που έχουν καθιερωθεί στον χώρο των ευφυών πρακτόρων. Έπειτα, δεδομένου του εύρους των διαθέσιμων πολυπρακτορικών πλατφορμών, πλαισίων και εργαλείων, η παρούσα διατριβή επιχειρεί να συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση τους μέσω μιας εκτενούς έρευνας και συγκριτικής μελέτης [Kravari & Bassiliades, 2015a]. Σε αυτό το πλαίσιο, επιχειρείται, επιπρόσθετα, ο εντοπισμός και η μελέτη πολυπρακτορικών πλατφορμών και συστημάτων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο περιβάλλον του Σημασιολογικού Ιστού, ακόμη και αν δεν σχεδιάστηκαν αρχικά για αυτό το σκοπό. 49

50 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Ειδικότερα, ένα κοινό πρόβλημα είναι πώς οι άνθρωποι, που ενδιαφέρονται να χρησιμοποιήσουν πολυπρακτορικά συστήματα, θα επιλέξουν την κατάλληλη πλατφόρμα ώστε να επωφεληθούν από την τεχνολογία των ευφυών πρακτόρων και τις λογικές που αυτοί χρησιμοποιούν. Η απόφαση αυτή συχνά επαφιόταν στην φήμη, στις εμπειρίες του παρελθόντος ή στην δημοσιότητα της πλατφόρμας. Ακόμη, όμως, και οι ερευνητικές μελέτες παρουσιάζουν ελλείψεις και αυτό γιατί μέχρι σήμερα, στις περισσότερες περιπτώσεις, οι μελέτες αυτές περιγράφουν μόνο τα βασικά χαρακτηριστικά λίγων περιπτώσεων χωρίς κανενός είδους κατηγοριοποίηση των συστημάτων [π.χ. Gupta & Kansal, 2011; Bordini et al., 2006; Nguyen et al., 2002; Nikolai & Madey, 2009]. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιείται μια ποικιλία κριτηρίων, τα οποία συνήθως είναι διαφορετικά από έρευνα σε έρευνα, μην επιτρέποντας την σύγκριση των ευρημάτων. Επομένως, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, προκειμένου να δοθεί μια εμπεριστατωμένη και συγκρίσιμη περιγραφή κάθε πλατφόρμας, προτείνονται ορισμένα καθολικά κριτήρια σύγκρισης και αξιολόγησης, τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε μελλοντικές μελέτες στον τομέα αυτό. Επιπλέον, μελετώνται οι πλέον υποσχόμενες υπάρχουσες πλατφόρμες πρακτόρων, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σήμερα για ερευνητικούς ή εμπορικούς σκοπούς. Σε αυτό το πλαίσιο, καταγράφονται όσες από αυτές είναι ήδη κατάλληλες για να χρησιμοποιηθούν στο περιβάλλον του Σημασιολογικού Ιστού άλλα και όσες έχουν την δυναμική, ακόμη και αν δεν είναι αρκετά ώριμες προς αυτή την κατεύθυνση. Τέλος, προτείνεται μια σειρά κατηγοριοποιήσεων των πολυπρακτορικών πλατφορμών και συστημάτων, όπου καταγράφονται μεταξύ άλλων τα καταλληλότερα πεδία χρήσης τους και οι λογικές που χρησιμοποιούν, έτσι ώστε να γίνει κατανοητό ποιες πλατφόρμες εμφανίζουν σε γενικές γραμμές παρόμοιες ιδιότητες και ποιες επιλογές πρέπει να γίνουν κατά περίπτωση [Kravari & Bassiliades, 2015a] Αρχιτεκτονικές Ευφυών Πρακτόρων Οι αρχιτεκτονικές των ευφυών πρακτόρων είναι ένας τομέας που μελετήθηκε εκτενώς τα προηγούμενα χρόνια. Διάφορες αρχιτεκτονικές προτάθηκαν, με το εύρος τους να κυμαίνεται από τις αμιγώς αντιδραστικές (reactive) μέχρι τις προσχεδιασμένες συμβολικές (deliberative). Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν πέντε κατηγορίες, οι οποίες εδραιώθηκαν στο χώρο των πολυπρακτορικών συστημάτων και αφορούν, αντίστοιχα, στην δημιουργία πρακτόρων βασισμένων στην λογική, πρακτόρων με πεποιθήσεις, επιθυμίες και προθέσεις, αντιδραστικών, κινητών και, τέλος, υβριδικών πρακτόρων [Russel & Norvig, 2009; Wooldridge, 2009]. Οι πράκτορες που βασίζονται στην λογική (logic-based agents) μπορούν να αναπαραστήσουν τον κόσμο, να χρησιμοποιήσουν κάποια διαδικασία εξαγωγής συμπερασμάτων προκειμένου να εντοπίσουν νέες αναπαραστάσεις του κόσμου αυτού και, εν τέλει, να χρησιμοποιήσουν αυτή την γνώση για να συμπεράνουν τι πρέπει να κάνουν. Με άλλα λόγια, οι πράκτορες της κατηγορίας αυτής, όπως και οι άνθρωποι, γνωρίζουν πράγματα και καταστάσεις και εκτελούν συλλογιστική. Μπορούν να επωφεληθούν από την διαθέσιμη γνώση, συνδυάζοντας πληροφορίες κατά περίπτωση, έτσι ώστε να εκτελούν κάθε φορά την βέλτι- 50

51 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα στη για αυτούς ενέργεια. Σημαντικό, επίσης, πλεονέκτημα αυτής της κατηγορίας είναι ότι οι μέθοδοι και οι τεχνικές που υιοθετεί είναι σαφώς ορισμένες με σχετικά απλή σημασιολογία. Ωστόσο, στον αντίποδα όλων αυτών βρίσκεται το γεγονός ότι είναι, πράγματι, δύσκολο να μετατραπεί ο πραγματικός κόσμος σε μια ακριβή συμβολική περιγραφή. Η περίπτωση των πρακτόρων με πεποιθήσεις, επιθυμίες και προθέσεις (BDI agents) είναι ίσως η δημοφιλέστερη κατηγορία, παρότι είναι σαφώς πολυπλοκότερη. Οι πεποιθήσεις αναπαριστούν την πληροφορία που έχει ο πράκτορας για το περιβάλλον του, οι επιθυμίες αναπαριστούν τις ενέργειες που σχετίζονται με τους στόχους που πρέπει να επιτύχει ενώ οι προθέσεις αναπαριστούν τις επιθυμίες που πρέπει να εκτελέσει (στόχοι). Επιπρόσθετα, η εσωτερική κατάσταση κάθε πράκτορα περιλαμβάνει τους στόχους και τα πλάνα του, δηλαδή τους τρόπους με τους οποίους πρέπει να ενεργήσει. Έτσι, οι πράκτορες της κατηγορίας αυτής, είναι σε θέση να αναπαριστούν το περιβάλλον και να σχεδιάζουν την επίτευξη των στόχων τους, γεγονός που τους διαφοροποιεί από τις υπόλοιπες κατηγορίες πρακτόρων. Σημαντικό πλεονέκτημα αυτής της κατηγορίας είναι η σαφής αντιστοίχιση των στοιχείων της αρχιτεκτονικής σε λειτουργικά μέρη. Ωστόσο, οι αρχές της αρχιτεκτονικής επικεντρώνονται κυρίως στην λύση προβλημάτων που αφορούν περισσότερο τα πλάνα και την εκτέλεση τους παρά τον προγραμματισμό των ίδιων των ευφυών πρακτόρων. Οι αντιδραστικοί πράκτορες (reactive agents), από την άλλη πλευρά, δεν διαθέτουν κεντρικό μοντέλο, όπως οι παραπάνω συμβολικές αρχιτεκτονικές, επομένως δεν χρειάζονται πολύπλοκη συλλογιστική. Οι πράκτορες αυτής της κατηγορίας, κατά κανόνα, λαμβάνουν δεδομένα από το περιβάλλον μέσω των αισθητήρων τους και, ανάλογα με τις συνθήκες, ενεργούν. Σε αυτή την διαδικασία, ωστόσο, δεν λαμβάνει χώρα κανενός είδους σχεδιασμός παρά μόνο λαμβάνονται αποφάσεις με βάση τα δεδομένα που προκύπτουν από τους αισθητήρες. Πλεονέκτημα των αντιδραστικών πρακτόρων είναι το γεγονός ότι, πράγματι, αποδίδουν καλύτερα σε δυναμικά περιβάλλοντα. Ωστόσο, παρουσιάζουν μια σειρά μειονεκτημάτων, μεταξύ των οποίων η αδυναμία τους να μάθουν μέσω της εμπειρίας και η δυσκολία να ενεργήσουν όταν τα δεδομένα από τους αισθητήρες δεν είναι ικανοποιητικά. Οι κινητοί πράκτορες (mobile agents) είναι μια ιδιαίτερη κατηγορία πρακτόρων, με κύριο γνώρισμα τους την δυνατότητα να μετακινούνται μέσα στο διαδικτυακό περιβάλλον που δρουν. Ένας κινητός πράκτορας μπορεί να μεταφέρεται από το ένα σύστημα στο άλλο, με τα δεδομένα του άθικτα, και να συνεχίζει να δρα, εκτελώντας τις κατάλληλες ενέργειες. Οι πράκτορες αυτής της κατηγορίας, αποφασίζουν πότε και πού να κινηθούν. Όταν τελικά αποφασίσουν να μεταφερθούν, αποθηκεύουν την κατάσταση τους, την μεταφέρουν στο νέο περιβάλλον και συνεχίζουν την εκτέλεση τους από την αποθηκευμένη κατάσταση. Πλεονέκτημα τους είναι η ευελιξία τους, σοβαρό πρόβλημα, ωστόσο, είναι τα ζητήματα ασφάλειας, που εγείρονται, τόσο του ίδιου του πράκτορα όσο και του συστήματος φιλοξενίας. Τέλος, οι υβριδικοί πράκτορες (hybrid agents) παρουσιάζουν τόσο αντιδραστικές όσο και προσχεδιασμένες συμπεριφορές. Η οργάνωση της συμπεριφοράς τους απαιτεί τουλάχιστον δύο επίπεδα, ένα υπεύθυνο για την διαχείριση της αντιδραστικής συμπεριφοράς και ένα για την διαχείριση της συμπεριφοράς με εσωτερική κατάσταση. Για παράδειγμα, πράκτορες που ακολουθούν αυτή την αρχιτεκτονική μπορούν να χρησιμοποιούν το 51

52 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό πρώτο επίπεδο, το αντιδραστικό, για την λήψη άμεσων αποφάσεων, σχετιζόμενων με τις αλλαγές του περιβάλλοντος, και το δεύτερο για τον σχεδιασμό των ενεργειών που απαιτούνται για την επίτευξη των στόχων τους. Το σημαντικότερο πλεονέκτημα αυτής της κατηγορίας είναι ότι επιτρέπει τον εύκολο σχεδιασμό πρακτόρων με σύνθετη συμπεριφορά. Ωστόσο, η υλοποίηση τέτοιων πρακτόρων είναι δύσκολη, καθώς η συνεργασία των διαφορετικών επιπέδων συμπεριφοράς αποδεικνύεται πολλές φορές πρόκληση Γλώσσες και Πρωτόκολλα Επικοινωνίας Ευφυών Πρακτόρων Η αρχιτεκτονική των ευφυών πρακτόρων είναι ένα σημαντικό ζήτημα, ένα εξίσου σημαντικό ζήτημα είναι και η επικοινωνία. Κάθε πράκτορας που δρα σε ένα πολυπρακτορικό σύστημα, θα πρέπει να είναι σε θέση να επικοινωνεί με τους υπόλοιπους πράκτορες του περιβάλλοντος, τον χρήστη του αλλά και το ίδιο το σύστημα. Η επικοινωνία με τον χρήστη, γίνεται συνήθως μέσω γραφικών διεπαφών. Ωστόσο, υπάρχει σαφής έλλειψη τέτοιων διεπαφών στο χώρο των πολυπρακτορικών συστημάτων. Όσες βρίσκονται σήμερα διαθέσιμες, σχετίζονται, όπως είναι φυσικό, με την πλατφόρμα υλοποίησης του πολυπρακτορικού συστήματος. Ανάλογα με την πλατφόρμα και τον προσανατολισμό της, υπάρχουν διεπαφές που απευθύνονται μόνο σε προγραμματιστές, καθώς απαιτούν ειδικές γνώσεις, και άλλες που απευθύνονται σε αρχάριους χρήστες. Έτσι, δεν υπάρχει προτυποποίηση για την επικοινωνία των ευφυών πρακτόρων με τον χρήστη τους. Η πτυχή της επικοινωνίας που παρουσιάζει ενδιαφέρον και προτυποποίηση είναι αυτή της επικοινωνίας μεταξύ των πρακτόρων και κατ επέκταση της επικοινωνίας τους με την πλατφόρμα που τους φιλοξενεί. Σήμερα, η επικοινωνία των πρακτόρων βασίζεται, ως επί το πλείστον, στην ανταλλαγή μηνυμάτων, είτε με σύγχρονο είτε με ασύγχρονο τρόπο. Στην σύγχρονη επικοινωνία, ο πράκτορας που αποστέλλει ένα μήνυμα, αναστέλλει την λειτουργία του μέχρι να λάβει απάντηση. Στην ασύγχρονη επικοινωνία, από την άλλη πλευρά, ο πράκτορας δεν αναστέλλει την λειτουργία του, παρά λαμβάνει την απάντηση οποιαδήποτε χρονική στιγμή. Ωστόσο, για να γίνει κατανοητό το περιεχόμενο αυτών των μηνυμάτων, είναι ζωτικής σημασίας οι πράκτορες να συμφωνούν σχετικά με την μορφή και την σημασιολογία τους. Σε αυτό το πλαίσιο, τα μηνύματα, ως οφείλουν, υπόκεινται στους κανόνες ειδικών γλωσσών που ονομάζονται γλώσσες επικοινωνίας πρακτόρων (agent communication languages ACLs). Η πρώτη τέτοια γλώσσα και πρωτόκολλο επικοινωνίας ήταν η KQML (Knowledge Query and Manipulating Language). Η KQML αναπτύχθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1990 από την DARPA, στα πλαίσια μιας προσπάθειας για την ανάπτυξη τεχνικών κατασκευής επαναχρησιμοποιήσιμων και κοινόχρηστων βάσεων γνώσης μεγάλης κλίμακας. Αρχικά, είχε σχεδιαστεί ως μια διεπαφή για συστήματα που βασίζονται στην γνώση, σύντομα όμως αναδιαμορφώθηκε ως γλώσσα επικοινωνίας πρακτόρων [Finin et al., 1994]. Η γλώσσα KQML έγινε ευρέως αποδεκτή και χρησιμοποιήθηκε από πλήθος συστημάτων. Ωστόσο, οι δηλώσεις της γλώσσας, δηλαδή οι επιτρεπτοί τύποι μηνυμάτων, δεν είχαν σαφώς ορισμένη σημασιολογία. Παρά τις προσπάθειες να αντιμετωπιστεί αυτό το ζήτημα, τελικά, η KQML αντικαταστάθηκε από την FIPA ACL, η οποία είναι και η πλέον χρησιμοποιούμενη γλώσσα σήμερα. Η FIPA ACL παρουσιάζει σημαντικές ομοιότητες με την 52

53 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα KQML, καθώς ακολουθεί, μεταξύ άλλων, παρόμοια μορφή και τύπους μηνυμάτων. Για παράδειγμα, παρακάτω αναπαρίσταται ένα μήνυμα ACL βασισμένο στο πρότυπο FIPA : (ACLMessage :communicative-act REQUEST :conversation-id conv0001 :sender :receiver :ontology ontology1 :protocol protocola :language fipa-acl :content xxxx ) όπου communicative-act είναι ο τύπος του μηνύματος, conversation-id το αναγνωριστικό του μηνύματος, sender o αποστολέας, receiver ο λήπτης, ontology η οντολογία που χρησιμοποιείται (εφόσον υπάρχει), protocol το πρωτόκολλο της επικοινωνίας, language η γλώσσα του μηνύματος και content το περιεχόμενο του. Παράλληλα, η FIPA ACL επιτρέπει την διαχείριση της επικοινωνίας μέσω προκαθορισμένων πρωτοκόλλων αλληλεπίδρασης και την χρήση πολλών διαφορετικών γλωσσών περιεχομένου. Ωστόσο, η γλώσσα παρέχει ένα κλειστό σύνολο είκοσι δύο επιτρεπτών δηλώσεων, με αυστηρά καθορισμένη σημασιολογία. Συγκεκριμένα, για κάθε τύπο δήλωσης, δηλαδή performative όπως ονομάζεται στην FIPA ACL, ορίζονται οι προϋποθέσεις αλλά και το αναμενόμενο αποτέλεσμα. Αυτή η αυστηρά καθορισμένη σημασιολογία είναι και η βασικότερη διαφορά της KQML και της FIPA ACL. Σήμερα, στα συστήματα που είναι συμβατά με τις προδιαγραφές της FIPA, χρησιμοποιείται για την επικοινωνία, η γλώσσα FIPA ACL. Στα υπόλοιπα συστήματα, συνήθως, ορίζεται από την ομάδα ανάπτυξης ένας μηχανισμός σύγχρονης ή ασύγχρονης επικοινωνίας, με βάση την ανταλλαγή μηνυμάτων Πλατφόρμες Πολυπρακτορικών Συστημάτων Στην παρούσα ενότητα εξετάζονται πλατφόρμες πρακτόρων που είναι διαθέσιμες σήμερα, ακόμη και εάν η ανάπτυξή τους σταμάτησε και αυτό γιατί υπάρχουν ορισμένες σημαντικές και δημοφιλείς πλατφόρμες που χρησιμοποιούνται ακόμη από την ερευνητική κοινότητα. Τα συστήματα αυτά, βέβαια, είναι ελάχιστα, καθώς σχεδόν όλες οι πλατφόρμες που παρουσιάζονται είναι σε κατάσταση ενεργής ανάπτυξης με σταθερές εκδόσεις. Στο πλαίσιο αυτό, παρουσιάζονται σε αλφαβητική σειρά, είκοσι τέσσερις περιπτώσεις, συμπεριλαμβανομένων καθαρών πολυπρακτορικών πλατφορμών, πολυπρακτορικών πλαισίων και πολυπρακτορικών προσομοιωτών, καθώς κάθε μια από αυτές τις περιπτώσεις ενεργεί ή μπορεί να ενεργήσει ως πλατφόρμα πολυπρακτορικών συστημάτων Agent Factory Το πλαίσιο Agent Factory [Russell et. al, 2011] είναι μια ανοιχτού κώδικα συλλογή εργαλείων, πλατφορμών και γλωσσών που υποστηρίζει την ανάπτυξη πολυπρακτορικών συστημά- 1 Το πρότυπο FIPA2000 περιγράφει τις παραμέτρους των μηνυμάτων ACL: 53

54 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό των. Το πλαίσιο χωρίζεται σε δύο μέρη, το πρώτο υποστηρίζει την ανάπτυξη των πρακτόρων σε προσωπικούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές και εξυπηρετητές ενώ το δεύτερο υποστηρίζει την ανάπτυξη τους σε συσκευές όπως τα κινητά τηλέφωνα και οι αισθητήρες. Για την πρώτη περίπτωση διατίθεται η βασική έκδοση του πλαισίου, που ονομάζεται Agent Factory Standard Edition (AFSE), ενώ για την δεύτερη διατίθεται η έκδοση Agent Factory Micro Edition (AFME), μια ελαφριά έκδοση, σχεδιασμένη να λειτουργεί με το J2ME-CDLC MIDP2.0. Σήμερα, το πλαίσιο Agent Factory χρησιμοποιείται σε μια σειρά έργων διαφόρων τομέων, συμπεριλαμβανομένων της κινητής υπολογιστικής (mobile computing) και της ρομποτικής. Ένα παράδειγμα ερευνητικού έργου που το χρησιμοποιεί είναι το MiRA- Mixed Reality Agents [Holz et al., 2011], του University College του Δουβλίνου στην Ιρλανδία AgentBuilder Η πλατφόρμα AgentBuilder [Acronymics Inc., 2004] είναι μια περίπτωση τυπικής πρακτορικής πλατφόρμας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολυάριθμες περιπτώσεις προσομοίωσης. Ουσιαστικά, είναι μια ολοκληρωμένη σουίτα εργαλείων, συμβατή με την KQML, για την κατασκευή ευφυών πρακτόρων. Η πλατφόρμα AgentBuilder επιτρέπει ακόμη και στους προγραμματιστές που δεν έχουν κανένα υπόβαθρο στα ευφυή συστήματα ή τις τεχνολογίες των ευφυών πρακτόρων, να οικοδομήσουν γρήγορα και εύκολα τέτοιες εφαρμογές. Έ- τσι, ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα της πλατφόρμας είναι η απλότητα της και η ευκολία στην χρήση της ακόμη και από μη εξοικειωμένους χρήστες. Επιπλέον, η πλατφόρμα AgentBuilder βασίζεται στις έννοιες των νοητικών καταστάσεων (mental states), καθιστώντας την συμβατή με την γλώσσα Agent-0 που προτάθηκε από τον Shoham [Shoham, 1993] AgentScape Η πλατφόρμα AgentScape [Oey et al., 2010] αποτελεί μια περίπτωση πλατφόρμας που έχει σχεδιαστεί για να υποστηρίζει την ανάπτυξη κατανεμημένων ετερογενών πρακτορικών συστημάτων μεγάλης κλίμακας. Μέσα στο πλαίσιο της πλατφόρμας αυτής, οι πράκτορες είναι ενεργές οντότητες που βρίσκονται σε συγκεκριμένες τοποθεσίες, επικοινωνούν μεταξύ τους και έχουν πρόσβαση σε μια σειρά από υπηρεσίες. Η προσέγγιση που ακολουθεί η πλατφόρμα AgentScape για την διαχείριση του περιβάλλοντος, στοχεύει στην επεκτασιμότητα και την αυτονομία. Αυτό της επιτρέπει να είναι μια πολλά υποσχόμενη πρακτορική πλατφόρμα για μεγάλης κλίμακας μελέτες που περιλαμβάνουν ετερογένεια AGLOBE Η πλατφόρμα AGLOBE [Sislak et al., 2006] έχει σχεδιαστεί κυρίως για την δοκιμή πειραματικών σεναρίων που μελετούν, μεταξύ άλλων, τις θέσεις των πρακτόρων σε περιπτώσεις όπου η μεταξύ τους επικοινωνία είναι δύσκολη ή αδύναμη. Έτσι, η πλατφόρμα παρέχει μια σειρά υπηρεσιών για τους πράκτορες, που περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων υποδομές επικοινωνίας, αποθήκευσης, καταλόγου αλλά και ανάπτυξης νέων υπηρεσιών. Η πλατφόρμα είναι σχετικά ελαφριά και η επικοινωνία σε αυτή είναι πολύ γρήγορη, ωστόσο, δεν είναι ακόμη πλήρως συμβατή με τις προδιαγραφές της FIPA, καθώς για παράδειγμα δεν υπο- 54

55 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα στηρίζει ακόμη την επικοινωνία με άλλες πρακτορικές πλατφόρμες (inter-platform communication). Αυτή η διαλειτουργικότητα, βέβαια, δεν είναι απαραίτητη κατά την ανάπτυξη κλειστών συστημάτων, όπου δεν απαιτείται επικοινωνία έξω από τα συστήματα αυτά, ό- πως είναι για παράδειγμα οι περιπτώσεις προσομοιώσεων. Η πλατφόρμα AGLOBE χρηματοδοτείται από την αμερικανική πολεμική αεροπορία και είναι κατάλληλη για προσομοιώσεις πραγματικών καταστάσεων, που περιλαμβάνουν τόσο στατικές μονάδες, όπως οι πόλεις και τα λιμάνια, όσο και δυναμικές, όπως τα οχήματα. Σε αυτές τις περιπτώσεις η πλατφόρμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην εκτεταμένη έκδοση της, όπου παρέχει σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών (GIS) και προσαρμογέα περιβάλλοντος (ES) AnyLogic Η AnyLogic [Borshchev, 2013] είναι μια πολύ-μεθοδική πλατφόρμα προσομοίωσης που υ- ποστηρίζει όχι μόνο πρακτορικές προσομοιώσεις γενικού σκοπού αλλά και μοντελοποίηση δυναμικών, προσανατολισμένων στις διεργασίες συστημάτων. Η ευελιξία της γλώσσας μοντελοποίησης που παρέχει, επιτρέπει στον χρήστη να συλλάβει την πολυπλοκότητα και την ετερογένεια επιχειρηματικών, οικονομικών και κοινωνικών συστημάτων σε οποιοδήποτε επιθυμητό επίπεδο λεπτομέρειας. Το γραφικό της περιβάλλον, τα εργαλεία καθώς και τα αντικείμενα της βιβλιοθήκης της, επιτρέπουν την γρήγορη μοντελοποίηση διαφόρων τομέων, όπως της κατασκευαστικής και των συστημάτων εφοδιασμού, των επιχειρηματικών διαδικασιών, των ανθρώπινων πόρων και των καταναλωτών. Επιπλέον, το αντικειμενοστραφές πρότυπο σχεδίασης που υποστηρίζει, παρέχει τμηματική και σταδιακή, ιεραρχική κατασκευή μεγάλων μοντέλων. Τέλος, είναι πιθανότατα μια από τις καλύτερες λύσεις για προσομοίωση, όταν δεν υπάρχει επαρκές υπόβαθρο σε γνώσεις προγραμματισμού Cormas Η πλατφόρμα προσομοιώσεων Cormas [Le Page & Bousquet, 2007] βασίζεται στο προγραμματιστικό περιβάλλον VisualWorks, το οποίο επιτρέπει την ανάπτυξη εφαρμογών στην αντικειμενοστραφή γλώσσα Smalltalk. Οι προκαθορισμένες οντότητες της πλατφόρμας Cormas είναι γενικές κλάσεις της Smalltalk, από τις οποίες οι χρήστες με την κατάλληλη εξειδίκευση μπορούν να δημιουργήσουν ειδικές οντότητες για το δικό τους μοντέλο. Αυτό διευκολύνει την κατασκευή πρακτορικών μοντέλων και αντίστοιχα τον σχεδιασμό, την ε- ποπτεία και την ανάλυση σεναρίων προσομοίωσης. Η πλατφόρμα Cormas είναι κατά κύριο λόγο προσανατολισμένη στην αναπαράσταση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των ενδιαφερομένων μερών σχετικά με την χρήση των φυσικών ανανεώσιμων πόρων. Γενικά, είναι πολύ δημοφιλής και προσφέρει ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά για πραγματικές εφαρμογές Cougaar Η πλατφόρμα Cougaar [Helsinger & Wright, 2005] είναι μια ανοιχτού κώδικα πλατφόρμα, που χρηματοδοτείται από την DARPA. Ακολουθεί μια γνωσιακή (cognitive) αρχιτεκτονική, προσφέροντας ειδική υποστήριξη για τα ζητήματα των εφοδιαστικών συστημάτων. Παρότι, δεν είναι συμβατή με τις προδιαγραφές της FIPA, διευκολύνει την ανάπτυξη πολύπλοκων, 55

56 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό κατανεμημένων εφαρμογών μεγάλης κλίμακας. Η γνωσιακή, άλλωστε, αρχιτεκτονική της είναι άλλο ένα πολλά υποσχόμενο χαρακτηριστικό, δεδομένου ότι η πλειοψηφία των διαθέσιμων σήμερα πλατφορμών δεν χειρίζονται τέτοια ζητήματα, παρά το γεγονός ότι είναι σημαντικά για την προσομοίωση της ανθρώπινης σκέψης και δράσης CybelePro Η πλατφόρμα CybelePro [CybelePro, 2006] παρέχει στους χρήστες της μια ισχυρή υποδομή υψηλής απόδοσης για την ταχεία ανάπτυξη συστημάτων μεγάλης κλίμακας. Η πλατφόρμα CybelePro αποτελεί την εμπορική έκδοση της εταιρίας Intelligent Automation Inc. Η υποδομή των πρακτόρων Cybele έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς από την κυβέρνηση, την βιομηχανία και την ακαδημαϊκή κοινότητα για εφαρμογές όπως η στρατιωτική υλικοτεχνική υ- ποστήριξη, η μοντελοποίηση, η προσομοίωση και ο έλεγχος των εναέριων και επίγειων μέσων μεταφοράς, τα δίκτυα επικοινωνιών και η ανάπτυξη ανοικτών συστημάτων EMERALD Το EMERALD [Kravari et al., 2010b] είναι ένα πλαίσιο για διαλειτουργικούς ευφυείς πράκτορες που δρουν στον Σημασιολογικό Ιστό, το οποίο υποστηρίζει την δυνατότητα επικοινωνίας και συνεργασίας με άλλες πλατφόρμες [Kravari & Bassiliades, 2012c]. Ένα από τα σημαντικά χαρακτηριστικά του πλαισίου είναι η υποστήριξη συλλογιστικής μεταξύ των πρακτόρων, με την χρήση έμπιστων, ανεξάρτητων υπηρεσιών. Το πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι κάθε πράκτορας μπορεί να ανταλλάξει τα επιχειρήματά του με ο- ποιονδήποτε άλλο πράκτορα, χωρίς να χρειάζεται όλοι να συμμορφώνονται με το ίδιο πρότυπο κανόνων ή λογικής. Το EMERALD είναι πλήρως συμβατό με τις προδιαγραφές της FIPA, καθώς, αναπτύχθηκε πάνω από την πλατφόρμα JADE και υποστηρίζει μια σειρά λογικών και γλωσσών κανόνων (και όχι μόνο), όπως οι Java, Jess, XML, RDF, RuleML και Prolog. Επιπρόσθετα, το EMERALD είναι η μόνη πρακτορική πλατφόρμα που υποστηρίζει μηχανισμούς φήμης και αξιοπιστίας, προκειμένου να στηρίξει την αποτελεσματική λήψη αποφάσεων μέσα σε ένα πολυπρακτορικό σύστημα. Μέχρι σήμερα, έχει χρησιμοποιηθεί για την μελέτη των πρακτόρων που ενεργούν για λογαριασμό των χρηστών τους, σε περιπτώσεις όπως το (ηλεκτρονικό) εμπόριο GAMA Η πλατφόρμα προσομοίωσης GAMA [Grignard et al., 2013] παρέχει ένα πλήρες περιβάλλον μοντελοποίησης και προσομοίωσης για την οικοδόμηση χωρικών πολυπρακτορικών προσομοιώσεων. Συγκεκριμένα, παρέχει δυνατότητες σχετικές με τον συνδυασμό απεικόνισης τριών διαστάσεων (3D), γεωγραφικών πληροφοριών (GIS) και πολυεπίπεδης μοντελοποίησης. Υποστηρίζει, επιπλέον, δυνατότητες για την οικοδόμηση μεγάλων μοντέλων γραμμένων στην GAML, μιας γλώσσας προσανατολισμένης στους πράκτορες, με ένα προαιρετικό γραφικό εργαλείο που παρέχει γρήγορο σχεδιασμό και προτυποποίηση. Οι χρήστες έχουν ακόμη την δυνατότητα να εφοδιάσουν τους πράκτορες τους μέσα από γεωγραφικά δεδομένα, βάσεις δεδομένων ή αρχεία και να εκτελέσουν μεγάλης κλίμακας προσομοιώσεις 56

57 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα (εκατομμυρίων πρακτόρων). Επιπλέον, μπορούν να σχεδιάσουν πλούσιες γραφικές διεπαφές, οι οποίες θα υποστηρίζουν εποπτεία των πρακτόρων σε βάθος, ενέργειες ελεγχόμενες από τον χρήστη και πολλαπλές απεικονίσεις δύο (2D) και τριών διαστάσεων (3D) INGENIAS Development Kit Το INGENIAS Development Kit [Gómez-Sanz & Pavón, 2004] είναι ένα εργαλείο για την ανάπτυξη πολυπρακτορικών συστημάτων που υποστηρίζει την μεθοδολογία INGENIAS. Η μεθοδολογία INGENIAS προωθεί μια προσέγγιση καθοδηγούμενη από το μοντέλο και βασίζεται στην χρήση του INGENME (INGENIAS Meta-Editor), ενός εργαλείου για την παραγωγή αυτοδύναμων οπτικών συντακτών για γλώσσες, οι οποίες ορίζονται χρησιμοποιώντας ένα αρχείο XML. Έτσι, το INGENME χρησιμοποιείται για να παράγει έναν οπτικό συντάκτη για τα πολυπρακτορικά συστήματα, των οποίων οι προδιαγραφές απαιτούν, για παράδειγμα, την παραγωγή κώδικα ή εγγράφων html. Επίσης, το INGENIAS αντιμετωπίζει και γενικά ζητήματα μηχανικής, μέσω μιας συγκεκριμένης δομής φακέλων και ενός εργαλείου διακίνησης πληροφοριών JACK Η πλατφόρμα JACK [Winikoff, 2005] είναι ένα ώριμο, διαπλατφορμικό περιβάλλον για την δημιουργία, την εκτέλεση και την ολοκλήρωση πολυπρακτορικών συστημάτων εμπορικής ποιότητας. Η πλατφόρμα είναι χτισμένη πάνω σε μια ισχυρή λογική θεμελίωση, αυτή των πεποιθήσεων, των επιθυμιών και των προθέσεων (BDI), η οποία είναι μια διαισθητική και ισχυρή αφαίρεση που επιτρέπει στους προγραμματιστές να διαχειριστούν την πολυπλοκότητα του προβλήματος. Το περιβάλλον του JACK είναι εξ 'ολοκλήρου γραμμένο σε Java, έτσι είναι εξαιρετικά φορητό και λειτουργεί οπουδήποτε, από τηλέφωνα μέχρι εξυπηρετητές πολλαπλών επεξεργαστών. Επιπλέον, το γεγονός ότι βασίζεται στην γλώσσα Java σημαίνει ότι μπορεί να τρέξει με πολλαπλά νήματα σε πολλαπλούς επεξεργαστές, να διαθέτει γραφικές διεπαφές ανεξάρτητες από την πλατφόρμα και να ενσωματώνεται εύκολα σε βιβλιοθήκες τρίτων. Άλλωστε, χρησιμοποιεί μια διαισθητική προσέγγιση, η οποία επεκτείνει την γλώσσα προγραμματισμού Java με συγκεκριμένες λέξεις-κλειδιά που αφορούν τους πράκτορες. Ωστόσο, παρότι, είναι η πρώτη πλατφόρμα που υποστηρίζει τέτοιες δυνατότητες και γενικές δομές, δεν είναι ακόμη πλήρως συμβατή με τις προδιαγραφές της FIPA JADE Το JADE [Bellifemine et al., 2003; Bellifemine et al., 2007] είναι ένα πλαίσιο πλήρως υλοποιημένο στην γλώσσα Java, που απλοποιεί την υλοποίηση πολυπρακτορικών συστημάτων μέσω ενός ενδιάμεσου λογισμικού συμβατού με τις προδιαγραφές της FIPA. Η πλατφόρμα μπορεί να κατανεμηθεί μεταξύ μηχανημάτων, τα οποία δεν είναι απαραίτητο να μοιράζονται το ίδιο λειτουργικό. Ο έλεγχος της κατανομής μπορεί να γίνει μέσω μιας απομακρυσμένης γραφικής διεπαφής ενώ η διαμόρφωση της κατανομής μπορεί να αλλάξει ακόμη και κατά τον χρόνο εκτέλεσης, με την μετακίνηση πρακτόρων από ένα μηχάνημα σε ένα άλλο, όπως και όταν απαιτείται. Το JADE έχει ως ελάχιστη απαίτηση συστήματος, την έκ- 57

58 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό δοση 1.2 της Java (JDK), επομένως, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συσκευές με περιορισμένους πόρους, όπως τα κινητά τηλέφωνα. Η πλατφόρμα JADE είναι προσανατολισμένη στην βιομηχανία και αυτή την στιγμή είναι η πιο δημοφιλής πλατφόρμα πρακτόρων στην ακαδημαϊκή και την βιομηχανική κοινότητα. Άλλωστε, είναι ένα δωρεάν, ανοιχτού κώδικα, σταθερό λογισμικό που διανέμεται από την Telecom Italia, τον κάτοχο των πνευματικών δικαιωμάτων. Από το Μάιο του 2003 έχει δημιουργηθεί ένα συμβούλιο για το JADE, το ο- ποίο επιβλέπει την διαχείριση του έργου. Επί του παρόντος, το συμβούλιο αυτό αποτελείται από πέντε μέλη, την Telecom Italia, την Motorola, την Whitestein Technologies AG, την Profactor GmbH και την France Telecom R&D. Πρακτικά, η μεγάλη αποδοχή του JADE οφείλεται όχι μόνο στις δυνατότητες φορητότητας και το πλήρως υλοποιημένο μοντέλο επικοινωνίας πρακτόρων της FIPA αλλά και στην αρχιτεκτονική επικοινωνίας που παρέχει, μέσω της οποίας επιτρέπει τον εύκολο, α- ποδοτικό και ευέλικτο χειρισμό μηνυμάτων που ανταλλάσσουν οι πράκτορες. Η βασική αρχή της αρχιτεκτονικής είναι η δημιουργία μιας ουράς μηνυμάτων ACL για κάθε πράκτορα και η δυνατότητα πρόσβασης σε αυτή με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Επιπλέον, η μεταφορά των μηνυμάτων γίνεται με τρόπο απόλυτα διαφανή στον χρήστη, έτσι, ο χρήστης έχει την δυνατότητα να επιλέγει κάθε φορά το καταλληλότερο για τις ανάγκες του πρωτόκολλο μεταφοράς, όπως για παράδειγμα μεταξύ των HTTP, Java RMI και IIOP. Πέραν της διαχείρισης των μηνυμάτων μεταξύ των πρακτόρων, το JADE παρέχει ευέλικτους και διαφανείς μηχανισμούς για την διαχείριση του ίδιου του συστήματος, οι σημαντικότεροι εκ των οποίων είναι οι (Agent Management System) και DF (Directory Facilitator). Ο AMS είναι, στην πραγματικότητα, ένας πράκτορας, που έχει τον εποπτικό έλεγχο της πλατφόρμας, παρέχοντας τις περισσότερες από τις υπηρεσίες της, ενώ ο DF είναι ο πράκτορας, που παρέχει τις υπηρεσίες καταλόγου στην πλατφόρμα. Επιπρόσθετα, το JADE υποστηρίζει και διασύνδεση με το σύστημα κανόνων Jess, παρέχοντας με αυτό τον τρόπο δυνατότητες ε- λέγχου των συλλογιστικών ικανοτήτων των πρακτόρων Jadex Η πλατφόρμα Jadex [Braubach & Pokahr, 2013] ακολουθεί το μοντέλο BDI (πεποίθηση επιθυμία πρόθεση) και διευκολύνει την κατασκευή ευφυών πρακτόρων, επιτρέποντας τον προγραμματισμό τους σε XML και Java. Το ερευνητικό πρόγραμμα για το Jadex διεξάγεται από την ομάδα κατανεμημένων και πληροφοριακών συστημάτων του πανεπιστημίου του Αμβούργου. Το ανεπτυγμένο λογισμικό είναι διαθέσιμο υπό την άδεια LGPL GNUs και εξελίσσεται συνεχώς. Το Jadex έχει χρησιμοποιηθεί στο πλαίσιο διαφόρων ερευνών, διδασκαλίας και βιομηχανικών εφαρμογών, μερικά από τα οποία περιγράφονται στην ιστοσελίδα του 2. Έχει χρησιμοποιηθεί, ακόμη, για την δημιουργία εφαρμογών σε τομείς, όπως η προσομοίωση και ο κινητός προγραμματισμός. Για παράδειγμα, το Jadex χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη μιας πολυπρακτορικής εφαρμογής για την διαπραγμάτευση των προγραμμάτων θεραπείας στα νοσοκομεία [Braubach et al., 2014]. Στην τελευταία έκδοση, το μοντέλο προγραμματισμού του Jadex, βασίζεται στην έννοια των ενεργών συστατικών, που 2 Ιστοσελίδα Jadex: 58

59 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα με την σειρά τους βασίζονται εννοιολογικά στην SCA (service component architecture). Αυτό επιτρέπει το σχεδιασμό μιας εφαρμογής ως ιεραρχική αποσύνθεση των συστατικών που αλληλεπιδρούν μέσω υπηρεσιών και, έτσι, η πολυπλοκότητα γίνεται ελεγχόμενη. Άλλωστε, τα ενεργά συστατικά επεκτείνουν την SCA σε διάφορες κατευθύνσεις, καθώς πρόκειται να εργαστούν σε ταυτόχρονα και κατανεμημένα δυναμικά συστήματα JAMES II Το JAMES II (Java Framework for Modeling & Simulation) [Himmelspach & Uhrmacher, 2007] είναι ένα πλαίσιο βασισμένο στην γλώσσα Java, χωρίς εξωτερικές εξαρτήσεις, για μοντελοποίηση και προσομοίωση. Βασίζεται σε μια αρχιτεκτονική αρθρωμάτων (plug-in), η οποία ονομάζεται «plug'n simulate». Αυτή η αρχιτεκτονική επιτρέπει σε οποιαδήποτε τεχνική μοντελοποίησης και προσομοίωσης να ενσωματωθεί στο πλαίσιο μέσω αρθρωμάτων, επιτρέποντας, έτσι, μέγιστη ευελιξία. Επιπλέον, το πλαίσιο παρέχει καλά ορισμένες αφαιρέσεις, αλγορίθμους, ροές εργασίας και εργαλεία, με έμφαση στην αποτελεσματικότητα. Σε αυτό το πλαίσιο, το JAMES II παρέχει εκατοντάδες αρθρώματα, επιτρέποντας την αυτόματη επιλογή από την λίστα των διαθέσιμων εναλλακτικών αρθρωμάτων. Ωστόσο, δεν επιβάλλει την επαναχρησιμοποίηση των τμημάτων του αλλά επιτρέπει στους χρήστες του να επιλέξουν αυτοί ποια λειτουργία θέλουν να εφαρμόσουν. Επιπλέον, επιτρέπει τον πλήρη έλεγχο των τύπων και των παραμέτρων των πειραμάτων, όπως οι σαρώσεις παραμέτρων, η βελτιστοποίηση, οι υπολογιστικές πολιτικές και ο αριθμός των επαναλήψεων. Μέχρι στιγμής, το JAMES II έχει χρησιμοποιηθεί σε διάφορους τομείς εφαρμογής, από την υλοποίηση μικρών πειραμάτων έως την υλοποίηση πειραμάτων μεγάλης διασποράς JAS Το JAS [Sonnessa, 2004] δεν είναι μια καθαρά πρακτορική πλατφόρμα, ωστόσο, λειτουργεί ως τέτοια. Το JAS είναι ένα εργαλείο προσομοίωσης που έχει σχεδιαστεί ειδικά για την μοντελοποίηση ευφυών πρακτόρων. Πρόκειται για έναν κλώνο της βιβλιοθήκης Swarm, που αναπτύχθηκε από τους ερευνητές του ινστιτούτου Santa Fe, γραμμένο στην γλώσσα Java. Πολλά από τα χαρακτηριστικά του JAS βασίζονται σε ανοιχτού κώδικα βιβλιοθήκες τρίτων. Ο πυρήνας του είναι η μηχανή προσομοίωσης του, που βασίζεται στο πρότυπο προσομοίωσης διακριτών γεγονότων, το οποίο επιτρέπει διαχείριση του χρόνου με μεγάλη ακρίβεια και σε πολλαπλά επίπεδα. Χάρη σε αυτή την μηχανή διακριτών γεγονότων, το JAS αποτελεί ένα καλό εργαλείο για την προσομοίωση τόσο διακριτών όσο και συνεχών πρακτορικών μοντέλων. Αυτό καθιστά το JAS ένα γενικό εργαλείο προσομοίωσης διακριτών γεγονότων, που μπορεί όμως να αναπαραστήσει και μοντέλα προσομοίωσης ροής διαδικασιών Jason Το Jason [Bordini et al., 2007] είναι ένας διερμηνέας για μια επεκτεταμένη έκδοση της AgentSpeak [Rao, 1996], μιας BDI γλώσσας λογικού προγραμματισμού, προσανατολισμένης στους πράκτορες. Το Jason είναι γραμμένο στην γλώσσα Java, υλοποιεί την λειτουργική σημασιολογία της γλώσσας και παρέχει μια πλατφόρμα, με πλήθος παραμετροποιήσιμων 59

60 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό χαρακτηριστικών, για την ανάπτυξη πολυπρακτορικών συστημάτων. Χρησιμοποιώντας το περιβάλλον του Jason, ένα πολυπρακτορικό σύστημα μπορεί να κατανεμηθεί μέσα σε ένα δίκτυο με ευκολία. Μερικά από τα χαρακτηριστικά του είναι η επικοινωνία μεταξύ των πρακτόρων, οι σχολιασμοί στις ετικέτες σχεδίου, οι πλήρως παραμετροποιήσιμες λειτουργίες επιλογής και οι λειτουργίες εμπιστοσύνης. Ακόμη, προσφέρει μια αρχιτεκτονική εύκολα επεκτάσιμη από τους χρήστες και ένα σαφώς ορισμένο πολυπρακτορικό περιβάλλον, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για προσομοιώσεις πραγματικών φαινομένων. Το Jason μπορεί, μεταξύ άλλων, να ενσωματωθεί και να χρησιμοποιηθεί στο περιβάλλον της πλατφόρμας JADE JIAC Το JIAC (Java-based Intelligent Agent Componentware) [Hirsch et al., 2009] είναι ένα πλαίσιο και μια αρχιτεκτονική που διευκολύνει την ανάπτυξη και την λειτουργία μεγάλης κλίμακας, κατανεμημένων εφαρμογών και υπηρεσιών. Υποστηρίζει τον σχεδιασμό και την α- νάπτυξη πολυπρακτορικών συστημάτων, από την σύλληψη έως την πλήρη ανάπτυξη τους. Επιτρέπει, μεταξύ άλλων, την επαναχρησιμοποίηση εφαρμογών και υπηρεσιών, ακόμη και την τροποποίηση τους κατά την διάρκεια εκτέλεσης τους. Τέλος, τα κομβικά σημεία του JIAC είναι η δυνατότητα κατανεμημένης υλοποίησης, η επεκτασιμότητα, η προσαρμοστικότητα και η αυτονομία MaDKit Το MaDKit (Multiagent Development Kit) [Gutknecht & Ferber, 2000] είναι μια ανοιχτού κώδικα επεκτάσιμη πολυπρακτορική πλατφόρμα, βασισμένη στο οργανωτικό μοντέλο AGR (Agent/Group/Role) και την γλώσσα Java. Οι πράκτορες στην πλατφόρμα MaDKit δρουν σε ομάδες, ο καθένας με τον δικό του ρόλο, δημιουργώντας τεχνητές κοινωνίες. Η πλατφόρμα παρέχει ορισμένες γενικές λειτουργίες σχετικά με τους πράκτορες, όπως είναι η διαχείριση του κύκλου ζωής, η ανταλλαγή μηνυμάτων και η κατανεμημένη ανάπτυξη ενώ επιτρέπει μεγάλη ετερογένεια στις αρχιτεκτονικές των πρακτόρων και τις γλώσσες επικοινωνίας MASON Το MASON [Luke et al., 2005] είναι ένα γρήγορο, εύκολα επεκτάσιμο εργαλείο διακριτών γεγονότων. Είναι υλοποιημένο στην γλώσσα Java και λειτουργεί ως πλατφόρμα προσομοίωσης για πολυπρακτορικά συστήματα. Είχε σχεδιαστεί για να χρησιμεύει ως βάση για ένα ευρύ φάσμα εργασιών προσομοίωσης πολυπρακτορικών συστημάτων, από περιπτώσεις ρομποτικής έως περιπτώσεις μηχανικής μάθησης σε κοινωνικά πολύπλοκα περιβάλλοντα. Η πλατφόρμα MASON διαχωρίζει προσεκτικά το μοντέλο με την απεικόνιση του, επιτρέποντας έτσι στα μοντέλα να αποσπώνται δυναμικά από τις εφαρμογές απεικόνισης τους ή ακόμη και να συνδέονται με περισσότερες από μια τέτοιες εφαρμογές. 60

61 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα NetLogo Το πολυπρακτορικό προγραμματιστικό περιβάλλον μοντελοποίησης NetLogo [Tisue & Wilensky, 2004] έχει σχεδιαστεί, σύμφωνα με το πνεύμα της γλώσσας προγραμματισμού Logo. Το περιβάλλον αυτό επιτρέπει την εξερεύνηση ποικίλων φαινομένων, καθώς παρέχει μια εκτενή βιβλιοθήκη μοντέλων για ένα ευρύ φάσμα τομέων, όπως η οικονομία, η βιολογία, η φυσική, η χημεία, η ψυχολογία και η δυναμική, εν γένει, των συστημάτων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο από τους εκπαιδευτικούς στην εκπαιδευτική κοινότητα όσο και από ειδικούς που δεν έχουν υπόβαθρο προγραμματισμού στο μοντέλο, που σχετίζεται με τα φαινόμενα που μελετώνται. Πέραν της εξερεύνηση, το περιβάλλον της NetLogo επιτρέπει και την συγγραφή νέων μοντέλων αλλά και την τροποποίηση υφισταμένων. Επιπλέον, υποστηρίζει το HubNet, μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί την NetLogo για την εκτέλεση συμμετοχικών προσομοιώσεων μέσα στην τάξη. Για παράδειγμα, σε μια συμμετοχική προσομοίωση, μια ομάδα χρηστών λαμβάνει μέρος στην θέσπιση της συμπεριφοράς ενός συστήματος, ενεργεί δηλαδή ως ένας ξεχωριστός, ανεξάρτητος φορέας. Έτσι, η NetLogo είναι πολύ δημοφιλής στον τομέα της εκπαίδευσης και της ερευνητικής κοινότητας Repast Η σουίτα Repast [North et al., 2007] είναι μια ομάδα προηγμένων, ανοιχτού κώδικα και, επομένως, ελεύθερων πολυπρακτορικών πλατφορμών μοντελοποίησης και προσομοίωσης που βρίσκονται υπό συνεχή ανάπτυξη για περισσότερα από 14 χρόνια. Αρχικά, αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο από ένα εργαστήριο κοινωνικών επιστημών, το Social Science Research Computing Lab. Είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο πολυπρακτορικό εργαλείο, που παρέχει πολλαπλές υλοποιήσεις σε διάφορες γλώσσες με πολλά ενσωματωμένα χαρακτηριστικά. Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο εκδόσεις του Repast και διάφοροι τρόποι για να γράψει κανείς ένα μοντέλο σε κάθε έκδοση, με στόχο την ικανοποίηση πολλών διαφορετικών ειδών χρηστών και περιπτώσεων SeSAm Το SeSAm (Shell for Simulated Agent Systems) [Klügl, 2009] είναι ένα γενικό περιβάλλον για την ανάπτυξη και την προσομοίωση πολυπρακτορικών μοντέλων, που επιτρέπει στους επιστήμονες να κατασκευάσουν μοντέλα μέσω του οπτικού προγραμματισμού, δεδομένου ότι το πρότυπο των ευφυών πρακτόρων είναι αρκετά διαισθητικό, ειδικά στις περιπτώσεις μοντελοποίησης κοινωνιών. Οι κύριες οντότητες σε ένα μοντέλο του SesAm είναι οι πράκτορες, οι πόροι και ο κόσμος. Το SeSAm επιτρέπει, επιπλέον, την κλιμάκωση για τις περιπτώσεις πολύπλοκων πολυπρακτορικών προσομοιώσεων, όπως είναι, για παράδειγμα, χαρακτηριστικά και λειτουργίες ορισμένες από τον χρήση αλλά και τύποι δεδομένων ειδικά ορισμένοι για το κάθε μοντέλο. Οι προσομοιώσεις μπορούν να εκτελούνται για διαφορετικές καταστάσεις και να συγκεντρώνονται τελικά στα λεγόμενα πειράματα, ενώ μέσω της ανάλυσης είναι δυνατή η συλλογή και η οπτικοποίηση των δεδομένων προσομοίωσης. Πριν από την έναρξη εκτέλεσης κάθε προσομοίωσης, το μοντέλο μεταγλωττίζεται με την χρήση τεχνικών βελτιστοποίησης και έτσι η δυναμική του οπτικού προγραμματισμού συνδυάζεται 61

62 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό με την ταχύτητα εκτέλεσης. Το SeSAm ήταν αρχικά ένα σύστημα βασισμένο στη γλώσσα Lisp, όμως από το 2000 επανασχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε στην γλώσσα Java Swarm Τέλος, το Swarm [Swarmfest, 2012] είναι το πρώτο επαναχρησιμοποιήσιμο εργαλείο λογισμικού που δημιουργήθηκε για την μοντελοποίηση και προσομοίωση ευφυών πρακτόρων. Αναπτύχθηκε στο ινστιτούτο Santa Fe το 1994 και σχεδιάστηκε ειδικά για εφαρμογές τεχνητής ζωής και μελέτες πολυπλοκότητας, με σκοπό την προσομοίωση πολύπλοκων προσαρμοστικών πολυπρακτορικών συστημάτων. Τέλος, παρότι ήταν γραμμένο στην γλώσσα Objective-C, στην συνέχεια μεταφέρθηκε και αυτό στη γλώσσα Java Σύγκριση και Αξιολόγηση Πολυπρακτορικών Συστημάτων Όπως είναι φανερό, η ετερογένεια αλλά και ο μεγάλος αριθμός διαθέσιμων συστημάτων και εργαλείων για τους ευφυείς πράκτορες είναι γεγονός. Επομένως, η επιλογή της σωστής ή της καταλληλότερης πλατφόρμας για ένα δεδομένο πρόβλημα εξακολουθεί να είναι μια πρόκληση για κάθε ερευνητή. Η έλλειψη συγκεκριμένων τυποποιημένων κριτηρίων είναι ένα ανοικτό ζήτημα στον τομέα των ευφυών πρακτόρων, που τείνει να αποκτά μόνο ατομικές λύσεις. Ωστόσο, η ύπαρξη καθολικών κριτηρίων για την σύγκριση και την αξιολόγηση των πολυπρακτορικών συστημάτων θα προσφέρει μια σειρά πλεονεκτημάτων. Από την μια πλευρά, θα είναι δυνατή η σύγκριση διαφορετικών ερευνών και, από την άλλη πλευρά, οι συγκρίσεις και οι αξιολογήσεις κάθε πλατφόρμας κατά τη διάρκεια ενός χρονικού διαστήματος θα αποκαλύπτουν την πρόοδο που έχει ή δεν έχει επιτευχθεί ακόμη και αν οι έρευνες διεξάγονται από διαφορετικούς ερευνητές. Σε μια προσπάθεια να παρουσιαστούν οι διαθέσιμες πλατφόρμες με ομοιόμορφο τρόπο, που να διευκολύνει την σύγκριση μεταξύ τους και την εξαγωγή συμπερασμάτων έγινε, αρχικά, μια μελέτη της σχετικής βιβλιογραφίας. Στόχος της μελέτης ήταν να συγκεντρωθούν τα πλέον χρησιμοποιούμενα κριτήρια αξιολόγησης, ακόμη και αν δεν αναφέρονται ρητά ως τέτοια [Gupta & Kansal, 2011; Bordini et al., 2006; Nguyen et al., 2002; Nikolai & Madey, 2009]. Στην συνέχεια, μελετήθηκαν διεξοδικά οι ερευνητικές αρχές που προτείνονται από τον Braubach και τους συνεργάτες του [Braubach et al., 2008]. Οι ερευνητές αυτοί προτείνουν ένα γενικό κατάλογο καθολικών κριτηρίων για την ανάπτυξη ετερογενών πολυπρακτορικών έργων, ο οποίος βασίζεται σε υπάρχοντα πρότυπα όπως το ISO 9126 και το ISO 9241 [ISO/IEC :2001, 2001; ISO :2006, 2006]. Με βάση τα παραπάνω, στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής, προτείνεται μια συγκεκριμένη κατευθυντήρια γραμμή για την αξιολόγηση και την σύγκριση των πολυπρακτορικών συστημάτων, η οποία σχετίζεται άμεσα με το πεδίο δράσης και την ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών κάθε πλατφόρμας. Συγκεκριμένα, προτείνεται η χρήση πέντε διακριτών κατηγοριών κριτηρίων, των ιδιοτήτων κάθε πλατφόρμας (platform properties), της χρηστικότητας της (usability), της ικανότητας λειτουργίας της (operating ability), των γενικών χαρακτηριστικών της (pragmatics) και της διαχείρισης της ασφάλειας (security management) που προσφέρει. 62

63 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα Κάθε μία από αυτές τις κατηγορίες έχει μια σειρά από επιμέρους υποκριτήρια που αναλύουν με λεπτομέρεια κάθε πλατφόρμα. Πίνακας 3.1. Κριτήρια αξιολόγησης των πολυπρακτορικών συστημάτων. Ιδιότητες πλατφόρμας Χρηστικότητα Ικανότητα λειτουργίας Γενικά χαρακτηριστικά Διαχείριση ασφάλειας Πρωταρχικός τομέας Απλότητα Απόδοση Εγκατάσταση Γενική ασφάλεια Άδεια Εκμάθηση Σταθερότητα Υποστήριξη χρηστών Δικαιοσύνη Ανοιχτός κώδικας Δυνατότητα κλιμάκωσης Ευρωστία Δημοτικότητα Ασφάλεια πλατφόρμας Συμμόρφωση με πρότυπα Γλώσσες προγρ/σμού Τεχνολογική ωριμότητα Επικοινωνία Λειτουργικά συστήματα Κόστος Οι ιδιότητες της πλατφόρμας αναφέρονται στις πρωτογενείς έννοιες κάθε πλατφόρμας, περιγράφοντας τα βασικά χαρακτηριστικά της, που είναι απαραίτητα για έναν πιθανό χρήστη ή προγραμματιστή προκειμένου να κατανοήσει το πεδίο και το εύρος χρήσης της πλατφόρμας. Η χρηστικότητα αναφέρεται στην καταλληλότητα της πλατφόρμας για την κατασκευή των πολυπρακτορικών εφαρμογών. Η ικανότητα λειτουργίας αναφέρεται σε όλες τις πτυχές που λαμβάνονται υπόψη κατά την εκτέλεση. Με άλλα λόγια, η ικανότητα λειτουργίας δείχνει την ποιότητα της πλατφόρμας. Τα γενικά χαρακτηριστικά αναφέρονται σε εξωτερικούς παράγοντες που είτε σχετίζονται με την κατασκευή είτε με την λειτουργία της πλατφόρμας. Πιο συγκεκριμένα, υποδεικνύουν εάν η πλατφόρμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην πράξη ή όχι. Τέλος, η διαχείριση της ασφάλειας αναφέρεται, φυσικά, σε θέματα ασφάλειας, υποδεικνύοντας εάν η πλατφόρμα θεωρείται ασφαλής ή όχι. Στον Πίνακα 3.1 παρουσιάζονται οι κατηγορίες των κριτηρίων μαζί με τα επιμέρους υποκριτήρια τους. Οι ιδιότητες και τα γενικά χαρακτηριστικά της πλατφόρμας είναι αρκετά κατανοητά, χωρίς ανάγκη περαιτέρω επεξηγήσεων. Η ομάδα των κριτήριων χρηστικότητας είναι επίσης εύκολα κατανοητή. Η απλότητα υποδεικνύει, αφενός, πόσο απλοί και κατανοητοί είναι οι μηχανισμοί της πλατφόρμας και, αφετέρου, πόσο εύκολο είναι για έναν προγραμματιστή να χρησιμοποιήσει την ίδια την πλατφόρμα. Το κριτήριο της εκμάθησης αναφέρεται στο εάν οι μηχανισμοί της πλατφόρμας είναι οικείοι για την ερευνητική κοινότητα ή όχι, δεδομένου ότι ήδη γνωστοί μηχανισμοί χρειάζονται λιγότερη ή και καθόλου προσπάθεια για την εκμάθηση και την χρήστη τους ενώ άγνωστοι μηχανισμοί θα μπορούσαν να απαιτήσουν χρόνο και προσπάθεια. Η δυνατότητα κλιμάκωσης αναφέρεται σε ένα πιθανόν κρίσιμο ζήτημα, δηλαδή στο εάν η πλατφόρμα έχει τη δυνατότητα να χειριστεί προβλήματα διαφόρων μεγεθών. Η συμμόρφωση σε πρότυπα, από την άλλη πλευρά, είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά μιας πολυπρακτορικής πλατφόρμας, καθώς είναι ένας δείκτης της ευελιξίας της πλατφόρμας, δηλαδή όσο περισσότερα πρότυπα υιοθετεί μια πλατ- 63

64 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό φόρμα, τόσο πιθανότερο είναι να συνεργαστεί με άλλες εφαρμογές. Η επικοινωνία, τέλος, είναι επίσης σημαντική, δεδομένου ότι αναφέρεται στον τύπο των μηνυμάτων τόσο της ενδοεπικοινωνίας όσο και της επικοινωνίας μεταξύ διαφορετικών συστημάτων. Η ομάδα των κριτηρίων που σχετίζονται με την ικανότητα λειτουργίας, από την άλλη πλευρά, αναφέρεται σε πιο εξειδικευμένα θέματα. Η απόδοση περιγράφει πόσο αποτελεσματική είναι η πλατφόρμα σε σχέση με τον χώρο και τον χρόνο λειτουργίας. Σε αυτό το πλαίσιο, μελετήθηκε πόσο γρήγορη είναι η επικοινωνία των πρακτόρων αλλά και ποια είναι η ταχύτητα λειτουργίας της ίδιας της πλατφόρμας. Οι τιμές κυμαίνονται από μέτριες, υπό την έννοια ότι η ταχύτητα είναι ανεκτή αλλά όχι ιδιαίτερα γρήγορη, έως υψηλές, υπό την έννοια ότι η απόδοση της πλατφόρμας είναι εξαιρετική. Η σταθερότητα αναφέρεται στο πόσο σταθερή είναι η πλατφόρμα στην περίπτωση μακροχρόνιας εκτέλεσης ενώ η ευρωστία αναφέρεται στο πόσο ανεκτική είναι η πλατφόρμα σε περιπτώσεις σφαλμάτων. Στην παρούσα μελέτη, η ευρωστία της πλατφόρμας είναι μια τιμή που αντιπροσωπεύει την συχνότητα των διακοπών λειτουργίας, με βάση όλα τα διαθέσιμα στοιχεία, και κυμαίνεται από μέτρια έως υψηλή (πολλές διακοπές). Στην συνέχεια, οι γλώσσες προγραμματισμού και τα λειτουργικά συστήματα αναφέρονται στις γλώσσες και στα συστήματα που χρησιμοποιούνται στην ή από την πλατφόρμα, αντιστοίχως. Τέλος, η διαχείριση της ασφάλειας είναι μια σημαντική πτυχή για τα πολυπρακτορικά συστήματα. Η κλασική περίπτωση της γενικής ασφάλειας αναφέρεται σε εκείνα τα πρωτόκολλα και τους μηχανισμούς που προστατεύουν την πρόσβαση στην πλατφόρμα ενώ η δικαιοσύνη αναφέρεται σε εκείνους τους ειδικούς μηχανισμούς που εγγυώνται την ίση μεταχείριση. Επιπλέον, η ασφάλεια της πλατφόρμας απαιτεί περισσότερους μηχανισμούς προκειμένου να διασφαλιστεί η ενίσχυση της απρόσκοπτης και ομαλής της λειτουργίας, μέσω, μεταξύ άλλων, της αποτροπής κακόβουλων ενεργειών. Στην παρούσα μελέτη, η ασφάλεια της πλατφόρμας κυμαίνεται από ασθενή σε καλή, υψηλή και ισχυρή (με αυτή την σειρά) υποδεικνύοντας την ποσότητα των μηχανισμών ασφαλείας που είναι διαθέσιμα στην πλατφόρμα. Ωστόσο, τα κλασικά ζητήματα ασφάλειας δεν είναι αρκετά για την κοινότητα των πρακτόρων, μια πτυχή που κερδίζει ολοένα και περισσότερο προσοχή από την ερευνητική κοινότητα είναι η διαχείριση της εμπιστοσύνης και της αξιοπιστίας μεταξύ των πρακτόρων που δρουν στα πολυπρακτορικά συστήματα. Μοντέλα εμπιστοσύνης βοηθούν τους πράκτορες να αποφασίσουν ποιον να εμπιστευτούν, ενθαρρύνοντας αξιόπιστη συμπεριφορά και αποτρέποντας ανέντιμη δράση, παρέχοντας το μέσο για να ποσοτικοποιηθεί η φήμη και, εν τέλει, η εμπιστοσύνη στο περιβάλλον [Resnick et al., 2000]. Με άλλα λόγια, δεν είναι μόνο σημαντικό να έχουμε μια ασφαλή πλατφόρμα αλλά απαιτείται η κοινότητα που δρα σε αυτή την πλατφόρμα να είναι σε θέση να χρησιμοποιεί μηχανισμούς εμπιστοσύνης. Μέχρι σήμερα, μόνο η πλατφόρμα EMERALD έχει υιοθετήσει τέτοιους μηχανισμούς που υποστηρίζουν μια ποικιλία λογικών και γλωσσών. Ως εκ τούτου, δεν περιλαμβάνεται η διαχείριση της εμπιστοσύνης ως ξεχωριστό κριτήριο, αν και είναι σημαντικό, δεδομένου ότι δεν υποστηρίζεται από τις πλατφόρμες παρά μόνο από την πλατφόρμα EMERALD. 64

65 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα Στην συνέχεια, πέντε πίνακες παρουσιάζουν τις τιμές των κριτηρίων για καθεμία από τις πλατφόρμες που παρουσιάστηκαν στην προηγούμενη ενότητα. Τα βασικά χαρακτηριστικά της κάθε πλατφόρμας παρουσιάζονται στον Πίνακα 3.2, όπου περιλαμβάνονται για λόγους ενημέρωσης η τελευταία έκδοση της πλατφόρμας καθώς και ο υπεύθυνος για την έκδοση και συντήρηση της οργανισμός. Τα χαρακτηριστικά ευχρηστίας της κάθε πλατφόρμας παρουσιάζονται στον Πίνακα 3.3, ενώ ο πίνακας 3.4 παρουσιάζει τα χαρακτηριστικά λειτουργίας. Τα γενικά χαρακτηριστικά κάθε πλατφόρμας παρουσιάζονται στον Πίνακα 3.5 ενώ, τέλος, πληροφορίες σχετικά με την διαχείριση της ασφάλειας σε κάθε πλατφόρμα παρουσιάζονται στον Πίνακα 3.6. Οι δύο τελευταίες στήλες του πίνακα αυτού περιλαμβάνουν επίσης την κύρια δημοσίευση κάθε πλατφόρμας και ένα υπερσύνδεσμο για λόγους αναφοράς και εξοικονόμησης χώρου. Πίνακας 3.2. Ιδιότητες πλατφόρμας πρακτόρων. Όνομα 1. Agent Factory 2. AgentBuilder 3. AgentScape 4. AGLOBE 5. AnyLogic 6. Cormas 7. Cougaar 8. CybelePro 9. EMERALD Οργανισμός University College Dublin Acronymics Inc. Delft University of Technology Czech Technical University The AnyLogic Company Cirad research centre Raytheon BBN Technologies Intelligent Automation Inc LPIS Group, Aristotle University of Thessaloniki Ιδιότητες πλατφόρμας Πρωταρχικός Τελευταία τομέας έκδοση Γενικού σκοπού πολύ- AFSE v3.0 πρακτορικά (07/12/2011) συστήματα Γενικού σκοπού πολύπρακτορικά συστήματα Κατανεμημένα συστήματα μεγάλης κλίμακας Προσομοιώσεις πραγματικού κόσμου Γενικού σκοπού, Κατανεμημένες πολυπρακτορικές προσομοιώσεις Φυσικοί πόροι και πρακτορικές προσομοιώσεις Πολύπλοκα, μεγάλης κλίμακας, κατανεμημένες εφαρμογές Κατανεμημένα συστήματα μεγάλης κλίμακας Κατανεμημένες εφαρμογές αποτελούμενες από αυτόνομες οντότητες AgentBuilder Lite/Pro v1.4 (06/11/2004) AgentScape2 M5 (r6343) (05/07/2013) AGLOBE v5.5 (01/01/2008) AnyLogic (14/04/2014) Cormas2014 (12/02/2014) Cougaar 12.7 (27/07/2012) CybelePro (2013) EMERALD v1.0 (23/01/2012) Άδεια LGPL Αποκλειστικής εκμετάλλευσης, μειωμένες ακαδημαϊκές άδειες BSD LGPL Εμπορική, ακαδημαϊκή άδεια GPL Άδεια ανοιχτού κώδικα Cougaar COSL Εμπορική, ακαδημαϊκή άδεια Ανοιχτός κώδικας 10. GAMA IRD/UPMC Μεγάλης κλί- GAMA GPL Ναι LGPL Ναι Όχι Ναι Ναι Όχι Ναι Ναι Όχι Ναι 65

66 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό 11. Όνομα INGENIAS Development Kit Οργανισμός International Research Unit UMMISCO grasia! research group, Universidad Complutense Madrid 12. JACK AOS 13. JADE 14. Jadex 15. JAMES II 16. JAS 17. Jason 18. JIAC 19. MaDKit 20. MASON 21. NetLogo 22. Repast Telecom Italia (TILAB) Hamburg University University of Rostock Università di Torino Universities of Rio Grande do Sul and Santa Catarina Technische Universität Berlin Institut universitaire de technologie George Mason University The Center for Connected Learning (CCL) and Computer-Based Modeling, Northwestern University University of Chicago Ιδιότητες πλατφόρμας Πρωταρχικός Τελευταία τομέας έκδοση μακας χωρικές (06/10/2013) πολυπρακτορικές προσομοιώσεις Γενικού σκοπού πολύπρακτορικά συστήματα Δυναμικά πολύπλοκα περιβάλλοντα Κατανεμημένες εφαρμογές αποτελούμενες από αυτόνομες οντότητες Κατανεμημένες εφαρμογές αποτελούμενες από αυτόνομες BDI οντότητες Γενικού σκοπού πολυπρακτορικές μοντελοποιήσεις και προσομοιώσεις Γενικού σκοπού πολύπρακτορικά συστήματα Κατανεμημένες εφαρμογές αποτελούμενες από αυτόνομες BDI οντότητες Κατανεμημένα συστήματα μεγάλης κλίμακας Πολυπρακτορικά συστήματα προσομοίωσης Πολυπρακτορικές προσομοιώσεις οδηγούμενες από γεγονότα Πολυπρακτορικές προσομοιώσεις Πολυπρακτορικές προσο- IDK 2.8 (04/11/2013) JACK 5.5 (02/09/2010) Jade (06/12/2013) Jadex (20/12/2013) JAMES II (06/06/2014) JAS (18/03/2006) Jason (12/12/2013) JIACv (12/12/2014) MaDKit (21/04/2014) MASON v17 (01/05/2013) NetLogo (19/12/2013) Repast Simphony2.1 Άδεια CC By-SA GPLv2 Εμπορική, ακαδημαϊκή άδεια LGPLv2 LGPLv2 JAMESLIC (συμβατό με GPL) LGPL; Άδειες τρίτων LGPLv2 Άδεια Apache V2 GPL Ακαδημαϊκή ελεύθερη άδεια έκδοση 3.0 GPL Νέα BSD Ανοιχτός κώδικας Ναι Όχι Ναι Ναι Ναι Ναι Ναι Ναι Ναι Ναι Όχι Ναι 66

67 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα Όνομα 23. SeSAm 24. Swarm Οργανισμός Örebro University Swarm Development Group Ιδιότητες πλατφόρμας Πρωταρχικός Τελευταία τομέας έκδοση μοιώσεις (12/08/2013) Πολυπρακτορικές προσο- SeSAm (02/05/2012) μοιώσεις Γενικού σκοπού πολύπρακτορικά συστήματα Swarm 2.2 (12/02/2005) Άδεια LGPL GPL Ανοιχτός κώδικας Ναι Ναι Πίνακας 3.3. Χρηστικότητα πλατφόρμας πρακτόρων. Χρηστικότητα Δυνατότητα Όνομα Απλότητα Εκμάθηση κλιμάκωσης 1. Agent Factory 2. AgentBuilder 3. AgentScape 4. AGLOBE 5. AnyLogic 6. Cormas 7. Cougaar 8. CybelePro Απλό/ Φτωχό σε χαρακτηριστικά GUI Απλό/ Φτωχό σε χαρακτηριστικά GUI Απλό/ Φτωχό σε χαρακτηριστικά GUI Απλό/ Φτωχό σε χαρακτηριστικά GUI Μέτρια (ούτε απλό ούτε πολύπλοκο) διεπαφή /Πλούσιο σε χαρακτηριστικά GUI Απλό/ Μερικά χρήσιμα χαρακτηριστικά στο GUI για προσομοιώσεις Πολύπλοκη διεπαφή/ Μερικά ά- γνωστα χαρακτηριστικά στο GUI Μέτρια (ούτε απλό ούτε πολύπλοκο) διεπαφή /Πλούσιο σε χαρακτηριστικά GUI Μέτριο Καλή Συμμόρφωση με πρότυπα Μερικώς FIPA (κύκλος ζωής του πράκτορα) Εύκολο Καλή KQML Μέτριο Καλή Καμία γνωστή Εύκολο Εύκολο Υψηλή Υψηλή Μερικώς FIPA (ACL), GIS GIS, 3D δυνατότητες Επικοινωνία HTTP KQML, CORBA και TCP/IP Ανταλλαγή μηνυμάτων (ορισμένο στην πλατφόρμα συντακτικό) ACL Δεν υποστηρίζει επικοινωνία μεταξύ πλατφορμών Ανταλλαγή μηνυμάτων (ορισμένο στην πλατφόρμα συντακτικό) Εύκολο Καλή Καμία γνωστή peer-to-peer Μέτριο Υψηλή Καμία γνωστή Μέτριο Υψηλή Καμία γνωστή Υπηρεσία μεταφοράς μηνυμάτων Cougaar (MTS) Ανταλλαγή μηνυμάτων (ορισμένο στην πλατφόρμα συντακτικό) 9. EMERALD Φιλικό προς Εύκολο Υψηλή (λό- FIPA, Πρότυ- ACL (Ασύγ- 67

68 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό 10. GAMA 11. Χρηστικότητα Όνομα Απλότητα Εκμάθηση Δυνατότητα κλιμάκωσης το χρήστη γω JADE) GUI, πολλά γνώριμα χαρακτηριστικά (βασίζεται στην πλατφόρμα JADE) INGENIAS Development Kit 12. JACK 13. JADE 14. Jadex 15. JAMES II 16. JAS 17. Jason 18. JIAC Απλό/ Μερικά χρήσιμα χαρακτηριστικά στο GUI για προσομοιώσεις Απλό/Φιλικό προς το χρήστη GUI Φιλικό προς το χρήστη / Πλούσιο σε χαρακτηριστικά GUI Φιλικό προς το χρήστη GUI, πολλά γνώριμα χαρακτηριστικά Φιλικό προς το χρήστη GUI/Πολλά χαρακτηριστικά Απλό / Φιλικό προς το χρήστη GUI Απλό/Φτωχό σε χαρακτηριστικά GUI Απλό/Μερικά γνώριμα και φιλικά προς το χρήστη χαρακτηριστικά GUI Μέτρια (ούτε απλό ούτε πολύπλοκο) διεπαφή /Μερικά χρήσιμα χαρακτηριστικά στο GUI για κατανεμημέ- Εύκολο Καλή Συμμόρφωση με πρότυπα πα Σημασιολογικού Ιστού FIPA, (GIS, 3D δυνατότητες) Επικοινωνία χρονη) ACL (GAML μηνύματα που αντιπροσωπεύουν FIPA ACL μηνύματα) Εύκολο Καλή AUML peer-to-peer Εύκολο Υψηλή FIPA Εύκολο (πολλά παραδείγματα) Μέτριο Υψηλή Υψηλή FIPA, CORBA FIPA, SOA, WSDL Εύκολο Υψηλή Καμία γνωστή Εύκολο Εύκολο Μέτρια Καλή Μερικώς FIPA (κύκλος ζωής πράκτορα), GraphML, XML Μερικώς FIPA (γλώσσα) DCI δίκτυο, TCP/IP ACL (Ασύγχρονη), MTPs,RMI, IIOP, HTTP, WAP HTTP Εξαρτάται από αρθρώματα (π.χ. μέσω μηνυμάτων με χρονική σήμανση) Ανταλλαγή μηνυμάτων (ορισμένο στην πλατφόρμα συντακτικό) speech-act based, KQML Μέτριο Υψηλή Καμία γνωστή ActiveMQ 68

69 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα Χρηστικότητα Όνομα Απλότητα Εκμάθηση Δυνατότητα Συμμόρφωση κλιμάκωσης με πρότυπα Επικοινωνία νες προσομοιώσεις Πολύπλοκη διεπαφή (πολλά αναδυόμενα 19. MaDKit πα- ράθυ- Μέτριο Καλή UML peer-to-peer ρα)/πλούσιο σε χαρακτηριστικά GUI Πολύπλοκη διεπαφή / Ανταλλαγή μηνυμάτων 20. MASON Χρήσιμα χαρακτηριστικά στην πλατ- (ορισμένο Μέτριο Μέτρια Καμία γνωστή για μικρές εφαρμογές φόρμα συντακτικό) 21. NetLogo 22. Repast 23. SeSAm 24. Swarm Απλό/ Μερικά χρήσιμα χαρακτηριστικά για προσομοιώσεις Απλό/ Περιορισμένα χαρακτηριστικά στο GUI Α- πλό/πλούσιο σε χαρακτηριστικά GUI Πολύπλοκη διεπαφή/ Περιορισμένα χαρακτηριστικά στο GUI Εύκολο Πίνακας 3.4. Ικανότητας λειτουργίας πλατφόρμας πρακτόρων. Καλή Καμία γνωστή (ωστόσο υ- πάρχουν επεκτάσεις για GIS και 3D δυνατότητες) Επεκτάσεις για ανταλλαγή μηνυμάτων (προκαθορισμένο συντακτικό) Εύκολο Καλή Καμία γνωστή peer-to-peer Εύκολο Καλή Καμία γνωστή Μέτριο Μέτρια Καμία γνωστή Ανταλλαγή μηνυμάτων (ορισμένο στην πλατφόρμα συντακτικό) Ανταλλαγή μηνυμάτων (ορισμένο στην πλατφόρμα συντακτικό) Ικανότητα λειτουργίας Όνομα Απόδοση Σταθερότητα Ευρωστία Γλώσσες Λειτουργικά προγρ/σμού συστήματα 1. Agent Factory Καλή Καλή Μέτρια Java, AFAPL, Οποιοδήποτε AgentSpeak με JVM 2. AgentBuilder Καλή Καλή Υψηλή Windows, KQML, Java, Linux, Sun C,C++ Solaris 3. AgentScape Καλή Καλή Καλή Java (συν χρήση XML) με JVM Οποιοδήποτε 4. AGLOBE Υψηλή Υψηλή Υψηλή Java Οποιοδήποτε με JVM 5. AnyLogic Υψηλή Υψηλή Υψηλή Java, UML-RT Οποιοδήποτε (UML) με JVM 6. Cormas Υψηλή Καλή Καλή SmallTalk Win, Linux 7. Cougaar Υψηλή Υψηλή Υψηλή Java Win, Linux 8. CybelePro Υψηλή Υψηλή Υψηλή Java Οποιοδήποτε με JVM 69

70 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό 9. EMERALD Ικανότητα λειτουργίας Όνομα Απόδοση Σταθερότητα Ευρωστία Υψηλή (λόγω JADE) Υψηλή Υψηλή Γλώσσες προγρ/σμού Java, Jess, RuleML, Prolog (συν χρήση XML, RDF) 10. GAMA Καλή Καλή Καλή GAML 11. INGENIAS Development Kit Καλή Καλή Καλή 12. JACK Υψηλή Υψηλή Υψηλή 13. JADE Υψηλή (πολύ γρήγορη, γρήγορη επικοινωνία πρακτόρων) Java (συν χρήση XML) Java, JACK Agent Language (JAL) (συν χρήση XML) Υψηλή Υψηλή Java Λειτουργικά συστήματα Οποιοδήποτε με JVM Mac OS X, Windows, Linux Οποιοδήποτε με JVM Windows, Macintosh, Unix, generic Java, ipaq Οποιοδήποτε με JVM 14. Jadex Υψηλή Καλή Υψηλή Java (συν χρήση XML) με JVM Οποιοδήποτε 15. JAMES II Υψηλή Υψηλή Υψηλή Java Οποιοδήποτε με JVM 16. JAS Καλή Μέτρια Χαμηλή Java Οποιοδήποτε με JVM 17. Jason Καλή Υψηλή Καλή Windows, Java, MacOS, AgentSpeak Linux 18. JIAC Υψηλή Υψηλή Υψηλή Java (συν χρήση XML) με JVM Οποιοδήποτε 19. MaDKit Καλή Καλή Καλή Java, C/C++, Οποιοδήποτε Python με JVM 20. MASON Καλή Καλή Μέτρια Java Win 21. NetLogo Καλή Καλή Μέτρια NetLogo Οποιοδήποτε με JVM 22. Repast Υψηλή Υψηλή Υψηλή Java, C#, C++, Οποιοδήποτε Lisp, Prolog, με JVM Python 23. SeSAm Καλή Υψηλή Καλή Java (συν plugin για οντολογίες) Οποιοδήποτε με JVM 24. Swarm Μέτρια Μέτρια Χαμηλή Java Win, Linux Πίνακας 3.5. Γενικά χαρακτηριστικά πλατφόρμας πρακτόρων. Όνομα 1. Agent Factory 2. AgentBuilder Εγκατάσταση Eclipse πρόσθετο Αρκετοί διαθέσιμοι εγκαταστάτες Γενικά χαρακτηριστικά Υποστήριξη Δημοτικότητα χρηστών Καλή (έγγραφα, λίστα ηλ. ταχυδρομείου, forum) Καλή (συμβουλευτική εκπαίδευση, παράδειγμα, FAQ, έγγραφα, αναφορές, λίστα Χαμηλή Μέτρια Τεχνολογική ωριμότητα Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Παλιά αλλά σταθερή έκδοση Κόστος Δωρεάν AgentBuil der Lite $99 AgentBuil der Pro $925-70

71 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα Όνομα Εγκατάσταση 3. AgentScape Εγκαταστάτης 4. AGLOBE Χρήση γραμμής εντολών 5. AnyLogic Εγκαταστάτης 6. Cormas 7. Cougaar Χρήση γραμμής εντολών Eclipse πρόσθετο 8. CybelePro Εγκαταστάτες 9. EMERALD Εγκαταστάτης 10. GAMA Εγκαταστάτης 11. INGENIAS Development Kit Χρήση γραμμής εντολών Γενικά χαρακτηριστικά Υποστήριξη Δημοτικότητα χρηστών ηλ. ταχυδρομείου) Καλή (forum, ηλ. ταχυδρομείο, έγγραφα) Μέτρια (έγγραφα, ηλ. ταχυδρομείο) Υψηλή (εκτεταμένη τεκμηρίωση και εργαλεία υποστήριξης) Καλή (forum, ηλ. ταχυδρομείο, έγγραφα) Καλή (FAQ, έγγραφα, forums, λίστες ηλ. ταχυδρομείου) Καλή (υποστήριξη πωλήσεων) Μέτρια (τεκμηρίωση, ηλ. ταχυδρομείο) Καλή (forum, ηλ. ταχυδρομείο, έγγραφα, wiki,κοινωνικά δίκτυα) Μέτρα (έγγραφα, ηλ. ταχυδρομείο) Χαμηλή Μέτρια Μέτρια Μέτρια Χαμηλή Χαμηλή Χαμηλή Χαμηλή Μέτρια Τεχνολογική ωριμότητα Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Τελευταία έκδοση δοκιμαστική, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Κόστος $4,525 Δωρεάν Δωρεάν Advanced $6,199 Professional $15,800 University Researcher License $3,500 Education al Licenses $485 Δωρεάν Δωρεάν Εμπορικό $1000- $4000, Ακαδημαϊκό $600- $2400 Δωρεάν Δωρεάν Δωρεάν 12. JACK Αρκετοί δια- Υψηλή Υψηλή Σταθερή έκδο- Άγνωστο, 71

72 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Όνομα 13. JADE 14. Jadex 15. JAMES II 16. JAS 17. Jason 18. JIAC 19. MaDKit 20. MASON Εγκατάσταση θέσιμοι εγκαταστάτες Χρήση γραμμής εντολών Με το κατάλληλο jar αρχείο Με το κατάλληλο jar αρχείο Με το κατάλληλο jar αρχείο Windows, MacOS, Linux εγκαταστάτες Με το κατάλληλο jar αρχείο Με το κατάλληλο jar αρχείο Με το κατάλληλο αρχείο 21. NetLogo Εγκαταστάτης 22. Repast Εγκαταστάτες 23. SeSAm 24. Swarm Με το κατάλληλο jar αρχείο Με το κατάλληλο αρχείο Γενικά χαρακτηριστικά Υποστήριξη Δημοτικότητα χρηστών (εκτεταμένη τεκμηρίωση και εργαλεία υποστήριξης) Υψηλή (FAQ, λίστα ηλ. Υψηλή (η πιο ταχυδρομείου, δημοφιλής) defect list, API, έγγραφα) Μέτρια (έγγραφα, ηλ. ταχυδρομείο) Μέτρια (έγγραφα, ηλ. Ταχυδρομείο, wiki) Καλή (API, έγγραφα, εγχειρίδια, ηλ. ταχυδρομείο) Υψηλή (εγχειρίδιο, βιβλίο, νέα/λίστα ηλ. ταχυδρομείου, API) Καλή (FAQ, έγγραφα, λίστες ηλ. ταχυδρομείου) Καλή (έγγραφα, forum, ηλ. ταχυδρομείο) Μέτρια (τεκμηρίωση, ηλ. ταχυδρομείο) Καλή (FAQ, έγγραφα, ηλ. ταχυδρομείο, εγχειρίδια, παραδείγματα) Μέτρια (έγγραφα, ηλ. ταχυδρομείο) Καλή (Wiki, έγγραφα, τεκμηρίωση) Καλή (Wiki, έγγραφα, Υψηλή Μέτρια Μέτρια Υψηλή Χαμηλή Μέτρια Μέτρια Υψηλή Μέτρια Μέτρια Μέτρια Τεχνολογική ωριμότητα ση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή)) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Beta έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Δεν αναπτύσσεται πλέον Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Σταθερή έκδοση, Κόστος Δωρεάν δοκιμαστική έκδοση Δωρεάν Δωρεάν Δωρεάν Δωρεάν Δωρεάν Δωρεάν Δωρεάν Δωρεάν Δωρεάν Δωρεάν Δωρεάν Δωρεάν 72

73 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα Όνομα Εγκατάσταση Γενικά χαρακτηριστικά Υποστήριξη Δημοτικότητα χρηστών λίστες ηλ. ταχυδρομείου) Τεχνολογική ωριμότητα Κατάσταση ανάπτυξης (Ενεργή) Κόστος Πίνακας 3.6. Διαχείριση ασφάλειας πλατφόρμας πρακτόρων. Όνομα 1. Agent Factory Γενική ασφάλεια Υπογραφή και κρυπτογράφηση Διαχείριση ασφάλειας Δικαιοσύνη Όχι Ασφάλεια πλατφόρμας Μέτρια 2. AgentBuilder Όχι Όχι Ασθενής 3. AgentScape Πιστοποίηση, ιδιωτική σύνδεση 4. AGLOBE Άγνωστη Όχι 5. AnyLogic Πιστοποίηση Ναι 6. Cormas Όχι Όχι Δημοσίευση Russell et al Acronymics Inc Ναι Καλή Oey et al Ισχυρή (κλειστό σύστημα) Ισχυρή (κλειστό σύστημα) Ισχυρή (κλειστό σύστημα) 7. Cougaar Πιστοποίηση Όχι Υψηλή Sislak et al Borshchev 2013 Le Page & Bousquet 2007 Helsinger & Wright CybelePro Πιστοποίηση Ναι Καλή CybelePro EMERALD Υπογραφή και κρυπτογράφηση, υποστήριξη HTTPS Ναι Ισχυρή 10. GAMA Όχι Όχι Μέτρια 11. INGENIAS Development Kit 12. JACK 13. JADE 14. JADEX Όχι ακόμη Όχι Μέτρια Πιστοποίηση Μηχανισμοί προστασίας τομέα μέσω του JDK Υπογραφή και κρυπτογράφηση, υποστήριξη HTTPS Ισχυρός και ευέλικτος μηχανισμός ασφάλειας που βασίζεται στα κοινά μυστικά Kravari et al Grignard et al Gómez-Sanz & Pavón 2004 Διαθέσιμο στο Agent Factory 2014 AgentBuild er 2014 AgentScap e 2014 AGLOBE 2014 AnyLogic 2014 Cormas 2014 Cougaar 2014 CybelePro 2014 EMERALD 2014 GAMA 2014 INGENIAS Developm ent Kit 2014 Ναι Ισχυρή Winikoff 2005 JACK 2014 Ναι Όχι Ισχυρή (πιστοποίησης χρηστών, Jaas API) Ισχυρή 15. JAMES II Άγνωστη Όχι Μέτρια Bellifemine et al Braubach & Pokahr 2013 Himmelspach & Uhrmacher 2007 JADE 2014 JADEX 2014 JAMES II JAS Άγνωστη Όχι Ασθενής Sonnessa 2004 JAS Jason Πιστοποίηση Όχι Μέτρια Bordini et al Jason

74 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Όνομα Γενική ασφάλεια Διαχείριση ασφάλειας Δικαιοσύνη Ασφάλεια πλατφόρμας 18. JIAC Όχι ακόμη Όχι Μέτρια 19. MaDKit Πιστοποίηση Όχι Καλή Δημοσίευση Hirsch et al Gutknecht and Ferber MASON Άγνωστη Όχι Μέτρια Luke et al NetLogo Άγνωστη Ναι Μέτρια 22. Repast Άγνωστη Όχι Μέτρια Tisue & Wilensky 2004 North et al SeSAm Άγνωστη Όχι Μέτρια Klügl Swarm Άγνωστη Όχι Ασθενής Swarmfest 2012 Διαθέσιμο στο JIAC 2014 MaDKit 2014 MASON 2014 NetLogo 2014 Repast 2014 SeSAm 2014 Swarm Κατηγοριοποίηση Πολυπρακτορικών Συστημάτων Είναι γεγονός ότι οι προγραμματιστές και οι χρήστες χρειάζονται βοήθεια για να διακρίνουν ποιες πολυπρακτορικές πλατφόρμες και εργαλεία εμφανίζουν σε γενικές γραμμές παρόμοιες ιδιότητες, έτσι ώστε να είναι, εν τέλει, σε θέση να κατανοήσουν σε ποιες περιπτώσεις, ποιες επιλογές πρέπει να γίνουν. Για το σκοπό αυτό, στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής παρουσιάζεται μια κατηγοριοποίηση των παραπάνω εργαλείων με σκοπό να απαντηθούν οι πλέον κοινές ερωτήσεις, όπως, για παράδειγμα, ποιες πλατφόρμες χρησιμοποιούν την γλώσσα που χρειάζεται ή γνωρίζει η ομάδα ανάπτυξης αλλά και ποια είναι η πιο κατάλληλη πλατφόρμα για την υπό μελέτη περίπτωση Γλώσσα Προγραμματισμού Οι γλώσσες προγραμματισμού είναι σημαντικές, καθώς διαφορετικές γλώσσες έχουν διαφορετικές επιπτώσεις, όσον αφορά την εκφραστικότητα, την ευκολία του προγραμματισμού, την φορητότητα και την συμβατότητα. Συνήθως, οι πλατφόρμες που αφορούν τους ευφυείς πράκτορες είναι γραμμένες στις γλώσσες C, C++ ή Java, ωστόσο υπάρχουν διάφορες γλώσσες προγραμματισμού που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προγραμματισμό ενός πολυπρακτορικού συστήματος. Πολλές από αυτές τις γλώσσες έχουν προέλθει από την ανάγκη για εξειδίκευση, έτσι κάποιες από αυτές δημιουργήθηκαν και χρησιμοποιούνται στο πλαίσιο μιας συγκεκριμένης μόνο πλατφόρμας. Στον Πίνακα 3.7 που ακολουθεί γίνεται αναφορά μόνο σε εκείνες τις γλώσσες που χρησιμοποιούνται για να αναπτυχθεί ένα πολυπρακτορικό σύστημα πάνω στην πλατφόρμα και όχι σε εκείνες που χρησιμοποιήθηκαν για να υλοποιηθεί η ίδια η πλατφόρμα. Αξίζει να σημειωθεί ότι η κύρια γλώσσα προγραμματισμού που υιοθετήθηκε από τα πολυπρακτορικά συστήματα είναι η γλώσσα Java. Σχεδόν το 80% από τις πλατφόρμες χρησιμοποιούν την γλώσσα Java ως την κύρια γλώσσα προγραμματισμού τους ενώ περίπου το 15% από τις πλατφόρμες χρησιμοποιούν την γλώσσα C++ και μόλις το 5% χρησιμοποιεί την γλώσσα C. Πρέπει, επιπλέον, να σημειωθεί ότι στην κατηγοριοποίηση συμπεριλαμβάνεται και η XML, παρότι δεν είναι καθαρά μια 74

75 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα γλώσσα προγραμματισμού, καθώς χρησιμοποιείται σε πολλές περιπτώσεις προσομοίωσης για σκοπούς αναπαράστασης γνώσης και επικοινωνίας. Η κατηγοριοποίηση σύμφωνα με την γλώσσα προγραμματισμού που παρουσιάζεται σε αυτή την ενότητα θα μπορούσε να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο, κάθε φορά που η γλώσσα είναι το κριτήριο για την επιλογή πλατφόρμας. Για παράδειγμα, εάν υπάρχει ανάγκη για μια γενικού σκοπού, αντικειμενοστραφή γλώσσα με λίγες εξαρτήσεις υλοποίησης, τότε θα πρέπει να επιλέγονται οι πλατφόρμες που χρησιμοποιούν την γλώσσα Java. Από την άλλη πλευρά, εάν το υπό ανάπτυξη μοντέλο ή η προσομοίωση πρέπει να εκτελείται χωρίς εξωτερικές εφαρμογές, όπως είναι το Java virtual machine JVM, τότε θα πρέπει να επιλέγονται πλατφόρμες που χρησιμοποιούν τις γλώσσες C/C++. Τέλος, στις περιπτώσεις εκείνες όπου είναι επιθυμητό να περιγραφεί τι θα πρέπει να επιτύχει το υπό ανάπτυξη σύστημα, παρά πως ακριβώς θα το επιτύχει, τότε πλατφόρμες που υποστηρίζουν γλώσσες δηλωτικού προγραμματισμού ή προγραμματισμού με κανόνες είναι οι πλέον κατάλληλες. Πίνακας 3.7. Κατηγοριοποίηση πλατφορμών σύμφωνα με την γλώσσα προγραμματισμού. Java C/C++ Δηλωτικός προγραμματισμός ή προγραμματισμός με κανόνες Python SmallTalk JAL NetLogo GAML XML Πολλαπλές γλώσσες JADE, SeSAm, Jadex, JAS, AgentBuilder, EMERALD, Repast, MaDKit, CybelePro, Cormas, AGLOBE, Cougaar, Swarm, MASON, INGENIAS Development Kit, AnyLogic, JAMES II AgentBuilder, Swarm (Objective C), Repast (plus C#), MaDKit Repast (Lisp, Prolog), JADE (Jess), EMERALD (Jess, RuleML), Jason (AgentSpeak), Agent Factory AFSE (AgentSpeak) Repast, MaDKit Cormas JACK NetLogo GAMA AgentScape, EMERALD, INGENIAS Development Kit, JACK, Jadex, JIAC AgentScape, EMERALD, INGENIAS Development Kit, JACK, Jadex, JIAC, Jason, MaDKit, Repast, AgentBuilder, AgentFactory Συμμόρφωση στα Πρότυπα της FIPA Η FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents), όπως έχει αναφερθεί, είναι ένας διεθνής οργανισμός αφιερωμένος στην προώθηση του κλάδου των ευφυών πρακτόρων. Για το σκοπό αυτό, προωθεί την ανάπτυξη προτύπων και προδιαγραφών που υποστηρίζουν την διαλειτουργικότητα μεταξύ πρακτόρων και πολυπρακτορικών εφαρμογών. Η συμμόρφωση στα πρότυπα και τις προδιαγραφές της FIPA αποτελεί σημείο αναφοράς για πολλούς ερευνητές. Ορισμένες πλατφόρμες είναι πλήρως συμβατές με αυτές τις προδιαγραφές ενώ άλλες υιοθετούν μερικές μόνο από αυτές. Για παράδειγμα, οι πλατφόρμες JAS και Agent Factory υποστηρίζουν μόνο εκείνες τις προδιαγραφές που αφορούν τον κύκλο ζωής των πρακτόρων, ενώ οι AGLOBE και Jason υποστηρίζουν τις προδιαγραφές που αναφέρονται στις αρχές της επικοινωνίας και την γλώσσα (ACL και KQML). Ο Πίνακας 3.8 που ακολουθεί παρουσιάζει μια επισκόπηση της κατηγοριοποίησης των παραπάνω πλατφορμών και εργαλείων σύμφωνα με την συμμόρφωση τους στα πρότυπα και τις προδιαγραφές της FIPA. 75

76 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Οι προδιαγραφές και τα πρότυπα της FIPA είναι απαραίτητα όταν μελετώνται δυναμικές, ευέλικτες και αναπροσαρμόσιμες περιπτώσεις, καθώς η συμμόρφωση με αυτά παρέχει πλεονεκτήματα που θα μπορούσαν να αποδειχτούν χρήσιμα ή ακόμη και ζωτικής σημασίας σε ορισμένες περιπτώσεις. Για παράδειγμα, η συμβατότητα με την FIPA εγγυάται την αρχιτεκτονική και την απόδοση του συστήματος, λόγω των ισχυρών και δοκιμασμένων πρωτοκόλλων που επιτρέπουν την συνεργασία και την διαλειτουργικότητα των πρακτόρων. Επιπλέον, οι προδιαγραφές της FIPA είναι δημοφιλείς στην ερευνητική κοινότητα που μελετά τους ευφυείς πράκτορες και, ως εκ τούτου, υπάρχει διαθέσιμη άφθονη γνώση και υ- ποστήριξη. Ωστόσο, εναπόκειται στον κάθε ερευνητή να αποφασίσει εάν η έρευνα του χρειάζεται συμμόρφωση στα πρότυπα της FIPA ή όχι και φυσικά σε ποιο βαθμό. Πίνακας 3.8. Κατηγοριοποίηση πλατφορμών σύμφωνα με την συμμόρφωση στα πρότυπα της FIPA. Πλήρης συμμόρφωση Μερική συμμόρφωση Καμία συμμόρφωση JADE, Jadex, JACK, EMERALD JAS, Jason, AGLOBE, Agent Factory, SeSAm, GAMA Cougaar, Swarm, MASON, INGENIAS Development Kit, Cormas, Repast, MaDKit, CybelePro, JIAC, AgentScape, AnyLogic, NetLogo, JAMES II Πεδίο Εφαρμογής Ορισμένες πλατφόρμες είναι γενικού σκοπού και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ένα μεγάλο εύρος πεδίων εφαρμογής ενώ άλλες είναι ειδικού σκοπού. Στην πραγματικότητα, μια πλατφόρμα ειδικού σκοπού είναι μια πλατφόρμα που δημιουργήθηκε για ένα συγκεκριμένο πεδίο εφαρμογής και επομένως είναι πιο αποτελεσματική εάν χρησιμοποιείται για εφαρμογές αυτού του πεδίου. Παρόλα αυτά, ορισμένες από αυτές τις πλατφόρμες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολλούς άλλους τομείς. Στον Πίνακα 3.9 παρουσιάζονται διάφορα πεδία εφαρμογής, με τις πλατφόρμες που ειδικεύονται ή χρησιμοποιούνται συνήθως σε κάθε ένα από αυτά. Η παρούσα κατηγοριοποίηση υποδεικνύει ποια πλατφόρμα θα μπορούσε να είναι περισσότερο κατάλληλη για ένα συγκεκριμένο τομέα. Για παράδειγμα, εάν πρόκειται για μια κοινωνική μελέτη, τότε οι πλατφόρμες SeSAm ή Repast θεωρούνται καλύτερη επιλογή. Τα γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών, όμως, μελετώνται καλύτερα με την χρήση πλατφορμών όπως οι AGLOBE, Cougaar ή SeSAm. Επιπλέον, υπάρχουν πλατφόρμες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σχεδόν σε κάθε τομέα, όπως το JADE. Ω- στόσο, συνήθως υπάρχουν περισσότερες από μία επιλογές (πλατφόρμες) για κάθε τομέα, επομένως, η τελική επιλογή εξαρτάται από τον συνδυασμό των επιθυμητών χαρακτηριστικών που παρουσιάζει κάθε πλατφόρμα. Για παράδειγμα, εάν υπάρχει ανάγκη για μία πλατφόρμα γενικού σκοπού που χρησιμοποιεί τις γλώσσες C/C++, τότε πρέπει να χρησιμοποιηθεί η πλατφόρμα MaDKit (συνδυασμός στοιχείων από τους πίνακες 3.7 και 3.9). Πίνακας 3.9. Κατηγοριοποίηση πλατφορμών σύμφωνα με το πεδίο εφαρμογής τους. Γενικού σκοπού κατανεμημένες προσομοιώσεις Γενικού σκοπού πολυπρακτορικές προσομοιώσεις Επιστημονικές JADE, Jadex, Jason, EMERALD, MaDKit, CybelePro, JIAC, AgentScape, AnyLogic, GAMA, JAMES II JAS, AgentBuilder, Agent Factory (AFSE), Swarm, MASON, INGENIAS Development Kit, Repast, MaDKit, AgentScape, SeSAm, AnyLogic, NetLogo, GAMA, JAMES II Swarm, MASON, Cormas, Repast (Social Sciences), MaDKit, CybelePro, 76

77 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα προσομοιώσεις Δυναμικά και πολύπλοκα περιβάλλοντα Γεωγραφικά συστήματα πραγματικών συνθηκών Προσομοιώσεις μεγάλης κλίμακας Προγραμματισμός & σχεδιασμός Κινητού προγραμματισμού Πολλαπλών πεδίων Τεχνητής ζωής και μελέτης συμπεριφοράς Βιολογικές & κοινωνικές επιστήμες Οικονομία & Ηλεκτρονικό εμπόριο Φυσικοί πόροι & περιβάλλον SeSAm, AnyLogic, GAMA JACK, Cougaar, CybelePro, AnyLogic AGLOBE, Cougaar (integrated with OpenMap), Repast, CybelePro, SeSAm, AnyLogic, GAMA Cougaar, CybelePro, JIAC, AgentScape, GAMA, JAMES II Jadex, CybelePro, SeSAm, AnyLogic, NetLogo, GAMA JADE, Jadex, Agent Factory JADE, Jadex, MaDKit, CybelePro, Cougaar, JIAC, AgentScape, Agent Factory, Repast, SeSAm, AnyLogic, GAMA, JAMES II JADE, Jadex, Jason, SeSAm, EMERALD, JACK, Cougaar, CybelePro, AnyLogic, NetLogo, GAMA JADE, SeSAm, Jadex, Jason, EMERALD, JACK, Cougaar, CybelePro, MaDKit, Repast, AnyLogic, NetLogo, GAMA, JAMES II JADE, EMERALD, JACK, Cougaar, CybelePro, MaDKit, AnyLogic Cormas, Swarm, SeSAm, AnyLogic. NetLogo, GAMA, JAMES II Τεχνολογίες Σημασιολογικού Ιστού Όπως έχει ήδη αναφερθεί, ο Ιστός κινείται προς την κατεύθυνση ενός πραγματικά παγκόσμιου χωριού, συνδέοντας ανθρώπους και γνώση. Η ιδέα της δημιουργίας ενός δικτύου περιεχομένου, αποθηκευμένου στον Ιστό, το οποίο θα επιτρέπει στις μηχανές να κατανοούν πλήρως το νόημα των δεδομένων και να ικανοποιούν, έτσι, τα αιτήματα των χρηστών τους, θα γίνει κάποια στιγμή απόλυτη πραγματικότητα. Η αυξανόμενη πολυπλοκότητα και η έκταση αυτής της γνώσης, ωστόσο, δημιουργεί την ανάγκη για πιο ισχυρά εργαλεία. Ε- πομένως, το ερώτημα είναι εάν οι πλατφόρμες πρακτόρων είναι ή θα είναι σε θέση να α- ντιμετωπίσουν αυτή την πραγματικότητα. Με άλλα λόγια, το ερώτημα είναι εάν οι πράκτορες που δημιουργούνται σε αυτές τις πλατφόρμες, θα είναι σε θέση να διασχίζουν το διαδίκτυο, να ενσωματώνουν και να διαχειρίζονται την διαθέσιμη γνώση. Μέχρι στιγμής, δεν υπάρχει καμία έρευνα, που να λαμβάνει υπόψη της αυτό το ζήτημα. Έτσι, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής έγινε μια προσπάθεια να μελετηθεί ποιες πολυπρακτορικές πλατφόρμες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον Ιστό. Για το σκοπό αυτό, μελετήθηκε ποιες από τις παραπάνω πλατφόρμες υποστηρίζουν τεχνολογίες Σημασιολογικού Ιστού ή έχουν την προοπτική να το κάνουν. Η προοπτική μιας πλατφόρμας δεν έχει να κάνει με την τρέχουσα ωριμότητά της σε τεχνολογίες Σημασιολογικού Ιστού, παρά με την εν γένει δυνατότητα που παρουσιάζει. Η πλατφόρμα EM- ERALD, για παράδειγμα, είναι πλήρως προσανατολισμένη στον Σημασιολογικό Ιστό ενώ η πλατφόρμα Jadex υποστηρίζει ορισμένες μόνο από τις τεχνολογίες του, όπως για παράδειγμα την XML. Έτσι, το EMERALD μπορεί άμεσα να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές ιστού ενώ το Jadex πρέπει πρώτα να επεκταθεί. Την ίδια στιγμή, υπάρχουν πολλές πλατφόρμες που δεν υποστηρίζουν ακόμα τεχνολογίες Σημασιολογικού Ιστού αλλά η αρχιτεκτονική τους θα μπορούσε εύκολα να επεκταθεί και σε αυτή την κατεύθυνση. Η πλατφόρμα Cormas, για παράδειγμα, δεν είναι ακόμη προσανατολισμένη προς αυτή την κατεύθυνση αλλά μια επέκταση της με γλώσσες του Σημασιολογικού Ιστού θα μπορούσε να αποκαλύψει πως οι πράκτορες δρουν κάτω από πραγματικές συνθήκες για λογαριασμό των χρηστών τους. 77

78 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Σε αυτό το πλαίσιο, ο Πίνακας 3.10 παρουσιάζει μια κατηγοριοποίηση των παραπάνω πλατφορμών και εργαλείων σύμφωνα με το βαθμό, υψηλό, μέσο ή χαμηλό, της υποστήριξής τους σε τεχνολογίες Σημασιολογικού Ιστού (βλ. Πίνακα 3.9 και 3.10). Πλατφόρμες με μέσο βαθμό υποστήριξης συνήθως έχουν υιοθετήσει μία ή περισσότερες σημασιολογικές τεχνολογίες Ιστού (συνήθως XML), για παράδειγμα η πλατφόρμα SeSAm είναι η μόνη που υποστηρίζει οντολογίες αλλά τίποτε άλλο ακόμη, ενώ εκείνες με χαμηλό βαθμό έχουν κακή ή καθόλου υποστήριξη σε οτιδήποτε αφορά τον Ιστό. Πίνακας Κατηγοριοποίηση πλατφορμών σύμφωνα με την υποστήριξη τεχνολογιών Σημασιολογικού Ιστού. Υψηλή Μέση Χαμηλή / Καμία EMERALD (RuleML/Reaction RuleML, Jess, XML, RDF/S, SOAP) Jadex (XML), JACK (XML), JIAC (XML), AgentScape (XML, SOAP), INGENIAS Development Kit (SWIXML, XML), SeSAm (Οντολογίες) JADE, CybelePro, Cougaar, AgentBuilder, AGLOBE, Cormas, Jason, JAS, Agent Factory, Swarm, Repast, MASON, MaDKit, INGENIAS Development Kit, AnyLogic, NetLogo, GAMA, JAMES II 3.6. Σύνοψη Κεφαλαίου Είναι φανερό ότι τα συστήματα και τα μοντέλα που πρέπει να αναλυθούν γίνονται όλο και πιο πολύπλοκα. Σε αυτό το πλαίσιο, η τεχνολογία των ευφυών πρακτόρων θα μπορούσε να αποδειχθεί ένα ισχυρό και χρήσιμο εργαλείο για τους ερευνητές. Πράγματι, ο προγραμματισμός πολυπρακτορικών συστημάτων κερδίζει συνεχώς έδαφος. Έτσι, σε αυτή την ενότητα της διατριβής, αφού παρουσιάστηκαν, εν συντομία, οι βασικές αρχιτεκτονικές ευφυών πρακτόρων και η καθιερωμένη γλώσσα και πρωτόκολλο επικοινωνίας στο χώρο, μελετήθηκαν είκοσι τέσσερις διαθέσιμες πλατφόρμες πρακτόρων που αναπτύχθηκαν από διαφορετικές ομάδες, είτε ακαδημαϊκά είτε εμπορικά προσανατολισμένες. Η μελέτη κατέδειξε την πλατφόρμα JADE ως την πιο δημοφιλή, δεδομένου ότι είναι καθαρά σχεδιασμένη στην γλώσσα Java, υποστηρίζοντας διάφορα είδη συστημάτων. Επιπλέον, μεταξύ των πλατφορμών εντοπίζονται και ορισμένα εμπορικά προϊόντα, γεγονός ελπιδοφόρο, καθώς φαίνεται να στρέφονται στην τεχνολογία πρακτόρων και η βιομηχανία. Επιπλέον, αυτή η ποιοτική σύγκριση και κατάταξη των πολυπρακτορικών πλατφορμών αφενός καλύπτει την ανάγκη για μια ενημερωμένη επισκόπηση του τομέα και α- φετέρου έχει την δυνατότητα να βοηθήσει έναν ερευνητή να αποφασίσει ποια πλατφόρμα από αυτές καλύπτει καλύτερα τις ανάγκες του/της. Για παράδειγμα, κάθε φορά που πρέπει να επιλεγεί μια πλατφόρμα, η σταδιακή μελέτη των συγκριτικών πινάκων, που παρουσιάστηκαν στην παρούσα ενότητα, μπορεί να οδηγήσει στην τομή των επιθυμητών χαρακτηριστικών και επομένως στην κατάλληλη πλατφόρμα. Σε μια τέτοια περίπτωση, θα μπορούσε κανείς να ξεκινήσει από τον πίνακα που περιγράφει το πεδίο εφαρμογής κάθε πλατφόρμας, περιορίζοντας σημαντικά το εύρος των πιθανών επιλογών και κατόπιν να αποκλείσει ορισμένες από αυτές με κριτήριο την γλώσσα προγραμματισμού, την ευκολία εκμάθησης ή την τρέχουσα κατάσταση της πλατφόρμας έως ότου εντοπίσει την καλύτερη δυνατή επιλογή για την περίπτωση του. 78

79 Κεφάλαιο 3 Ευφυή Πολυπρακτορικά Συστήματα Ωστόσο, η συμβολή της παρούσας διατριβής δεν περιορίζεται μόνο στην συγκριτική μελέτη και παρουσίαση των δημοφιλέστερων πλατφορμών και εργαλείων ανάπτυξης πολυπρακτορικών συστημάτων. Προκειμένου να δοθεί η δυνατότητα σύγκρισης και αξιολόγησης των ευρημάτων τέτοιων μελετών, προτάθηκε μια σειρά καθολικών κριτηρίων. Έ- τσι, με την υιοθέτηση καθολικών κριτηρίων σύγκρισης και αξιολόγησης, μελέτες που αναπτύχθηκαν ακόμη και από διαφορετικές ερευνητικές ομάδες θα είναι δυνατό να συγκριθούν ή να αλληλοσυμπληρωθούν, εξάγοντας σημαντικά συμπεράσματα. Παράλληλα, θα είναι δυνατή όχι μόνο η παρακολούθηση της πορείας μιας πλατφόρμας στο χρόνο αλλά και η πορεία της ίδιας της τεχνολογίας των ευφυών πρακτόρων καταδεικνύοντας την εξέλιξη και την δυναμική του χώρου. Σε αυτό το πλαίσιο, στην παρούσα συγκριτική μελέτη χρησιμοποιήθηκαν τα προτεινόμενα καθολικά κριτήρια, τα οποία χωρίζονται σε πέντε ομάδες, αυτές των ιδιοτήτων κάθε πλατφόρμας, της χρηστικότητας της, της ικανότητας λειτουργίας της, των γενικών χαρακτηριστικών της και της διαχείρισης της ασφάλειας στην πλατφόρμα. Πρακτικά, αυτή η έρευνα κατέδειξε τις δυνατότητες κάθε πλατφόρμας και κατ ε- πέκταση τα πιθανά οφέλη, που παρουσιάζει η χρήση κάθε μιας από αυτές για την ανάπτυξη πολυπρακτορικών εφαρμογών. Με βάση τα σχετικά ευρήματα, που παρουσιάστηκαν σε αυτό το κεφάλαιο, στo πλαίσιo της παρούσας διατριβής επιλέχθηκε η πλατφόρμα JADE για την ανάπτυξη του πολυπρακτορικού συστήματος EMERALD. Το σύστημα EMERALD, που συμπεριλήφθηκε στην παραπάνω μελέτη, είναι προσανατολισμένο στον Σημασιολογικό Ιστό, αποτελεί συμβολή της παρούσας διατριβής και περιγράφεται αναλυτικά στο επόμενο (τέταρτο) κεφάλαιο. Η πλατφόρμα JADE αποτέλεσε την βάση για την ανάπτυξη του συστήματος EMERALD, καθώς λειτουργεί όχι μόνο ως πλατφόρμα υλοποίησης πολυπρακτορικών εφαρμογών αλλά και ως ενδιάμεσο λογισμικό, κατάλληλο για την ανάπτυξη νέων πολυπρακτορικών συστημάτων, όπως το EMERALD. Συγκεκριμένα, η πλατφόρμα JADE επιλέχθηκε καθώς όπως καταγράφηκε στην παραπάνω συγκριτική μελέτη, επιπρόσθετα της δημοφιλίας και της εκτεταμένης χρήσης της από την ερευνητική κοινότητα, παρουσιάζει μια σειρά σημαντικών γνωρισμάτων. Από τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά της πλατφόρμας αποτελεί το γεγονός ότι είναι ανοικτού κώδικα και πλήρως υλοποιημένη στην γλώσσα Java. Αυτό το χαρακτηριστικό, σε συνδυασμό με την αρχιτεκτονική της υλοποίησης της, της προσδίδει ευελιξία και της επιτρέπει να υποστηρίζει την ανάπτυξη κατανεμημένων πολυπρακτορικών συστημάτων, ακόμη και αν τα μηχανήματα φιλοξενίας διαθέτουν διαφορετικό λειτουργικό. Επιπρόσθετα, η πλατφόρμα JADE, μεταξύ άλλων, είναι συμβατή με της προδιαγραφές της FIPA, διαθέτει κατάλληλες δομές για την υποστήριξη του μηχανισμού Jess ενώ, παράλληλα, υποστηρίζει υπηρεσίες καταλόγου και ασύγχρονη επικοινωνία μεταξύ των πρακτόρων. Έτσι, η πλατφόρμα JADE κρίθηκε κατάλληλη για τους ερευνητικούς σκοπούς της παρούσας διατριβής. 79

80

81 4 4 EMERALD: Ένα Πολυπρακτορικό Σύστημα για τον Σημασιολογικό Ιστό Ένα από τα κύρια ζητήματα στην διαλειτουργικότητα των ευφυών πρακτόρων είναι το μεγάλο εύρος των τεχνολογιών αναπαράστασης γνώσης και συλλογιστικής [Genesereth & Fikes, 1992; Wagner, 2005; Boley, 2006; Kifer, 2008; Boley & Kifer, 2010]. Στον τομέα των μεταδεδομένων και οντολογιών έχουν γίνει μεγάλα βήματα προόδου με την καθιέρωση των ευρέως αποδεκτών προτύπων RDF, RDF Schema και OWL. Όμως δεν υπάρχει αντίστοιχη πρόοδος στον τομέα των κανόνων και της λογικής. Οι ευφυείς πράκτορες δεν είναι υποχρεωμένοι να υπακούουν ή να κατανοούν την λογική και τον φορμαλισμό αναπαράστασης κανόνων άλλων πρακτόρων και, στην πραγματικότητα, δεν το κάνουν. Διάφοροι τρόποι αντιμετώπισης του προβλήματος, που κυμαίνονται από την υιοθέτηση κοινών φορμαλισμών έως τον εξοπλισμό κάθε πράκτορα με την δική του μηχανή εξαγωγής συμπερασμάτων, έχουν προταθεί, χωρίς, ωστόσο να είναι πρακτικά εφικτοί ή αποδοτικοί. Σε αυτό το πλαίσιο, η παρούσα διατριβή προτείνει μια νέα, απλούστερη και περισσότερο βιώσιμη προσέγγιση. Η προσέγγιση αυτή δεν βασίζεται στην σημασιολογική διαλειτουργικότητα αλλά στην ανταλλαγή βάσεων κανόνων, έτσι, οι πράκτορες κατανοούν ο ένας τον άλλο, χωρίς να χρησιμοποιούν κοινό φορμαλισμό. Στην πράξη, αυτό επιτυγχάνεται μέσω εξωτερικών υπηρεσιών συλλογιστικής, που προσφέρονται υπό την μορφή ευφυών πρακτόρων, με την γενική ονομασία Reasoners. Οι υπηρεσίες αυτές, ωστόσο, δεν είναι αρκετές για να επιτευχθεί η αποτελεσματική δράση των ευφυών πρακτόρων στο περιβάλλον του Σημασιολογικού Ιστού. Για αυτό το σκοπό, η παρούσα διατριβή, προτείνει, επιπρόσθετα, την σχεδίαση και υλοποίηση ενός νέου πλαισίου για διαλειτουργικούς, βασισμένους στην γνώση ευφυείς πράκτορες. Το πλαίσιο αυτό αποτελεί ένα νέο σύστημα, που ονομάζεται EMERALD [Kravari et al., 2009b; Kravari et al., 2010b] και προσφέρει πλέον των παραπάνω υπηρεσιών συλλογιστικής, ένα πλήθος υπηρεσιών και τεχνολογιών που διευκολύνουν την δράση των ευφυών πρακτόρων. Συγκεκριμένα, προτείνεται, επιπλέον, η ανάπτυξη ενός γενικού, επαναχρησιμοποιήσιμου προτύπου για παραμετροποιήσιμους, βασισμένους στην γνώση πράκτορες, που ονομάζεται KC-Agents [Kravari et al., 2009b; Kravari et al., 2010b]. Σημαντική συμβολή του μοντέλου αποτελεί η ευκολία που προσφέρει για μερικό ή ολικό επαναπροσδιορισμό της συμπεριφοράς των πρακτόρων, χωρίς πρόσθετο προγραμματιστικό κόστος, ενισχύοντας την αποτελεσματικότητα και την διαλειτουργικότητα τους. Επιπρόσθετα, οι προσφερόμενες υπηρεσίες, εμπλουτίζονται ακόμη περισσότερο, καθώς προτείνεται η ανάπτυξη προηγμένων υπηρεσιών σημασιολογικού καταλόγου και αναζήτησης, καθώς και υπηρεσιών αναζήτησης βασισμένων στην αξιοπιστία των υπηρεσιών, οι οποίες επιτρέπουν στους ευφυείς πράκτορες να εντοπίζουν τους καταλληλότερους για αυτούς συνεργάτες. 81

82 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Συνεχίζοντας την προσπάθεια για αυξημένη αποτελεσματικότητα και διαλειτουργικότητα, η παρούσα διατριβή προτείνει, επίσης, την ενσωμάτωση στο σύστημα EMERALD μιας σειράς μηχανισμών εκτίμησης της αξιοπιστίας των πρακτόρων, καθώς η εμπιστοσύνη στα πολυπρακτορικά συστήματα αποτελεί ένα ιδιαίτερα κρίσιμο ζήτημα. Ακόμη, προτείνεται μια γραφική διεπαφή χρήστη, η οποία ενοποιεί όλες τις παραπάνω υπηρεσίες και λειτουργίες ε- νώ, παράλληλα, παρέχει μια σειρά στατιστικών στοιχείων. Η διεπαφή αυτή επιτρέπει στους χρήστες να εποπτεύουν την δράση των πρακτόρων τους αλλά, κυρίως, επιτρέπει στους προγραμματιστές να ελέγχουν την απόδοση των μηχανισμών και των μοντέλων τους, δίνοντας τους την δυνατότητα για αξιολόγηση και βελτίωση. Τέλος, για λόγους πληρότητας, μελετάται μια σειρά περιπτώσεων χρήσης που καταδεικνύουν την χρησιμότητα του συστήματος και ό- σων προσφέρει Επισκόπηση του Συστήματος EMERALD Το σύστημα EMERALD [Kravari et al, 2009b; Kravari et al., 2010b] αποτελεί ένα γενικό και α- σφαλές πλαίσιο για διαλειτουργικούς, βασισμένους στην γνώση, ευφυείς πράκτορες που δρουν στον Σημασιολογικό Ιστό. Βασίζεται στα πρότυπα του Σημασιολογικού Ιστού και της FIPA, προσφέροντας ευελιξία, διαλειτουργικότητα και δυνατότητες επαναχρησιμοποίησης. Για την υλοποίηση του χρησιμοποιείται ως βάση η πλατφόρμα JADE [Bellifemine et al., 2003; Bellifemine et al., 2007], η οποία επεκτείνεται με νέες δυνατότητες. Στην Εικόνα 4.1 παρουσιάζεται μια γενική επισκόπηση της δομής του συστήματος. Στο EMERALD, κάθε χρήστης ελέγχει έναν μοναδικό πράκτορα γενικού σκοπού. Για την δημιουργία και την συντήρηση του πράκτορα αυτού, το σύστημα προτείνει ένα επαναχρησιμοποιήσιμο και παραμετροποιήσιμο πρότυπο, το πρότυπο KC-Agents. Το πρότυπο αποτελείται από ένα πρακτορικό μοντέλο, που ονομάζεται KC Model, μια σειρά προηγμένων υπηρεσιών «χρυσού οδηγού» (AYPS - Advanced Yellow Pages Services), ή απλά καταλόγου, και μια βιβλιοθήκη εξωτερικών μεθόδων (BJL Basic Java Library). Σύμφωνα με το μοντέλο KC Model, κάθε πράκτορας διαθέτει, μεταξύ άλλων, μια βάση γνώσης (Jess KB), που περιέχει την γνώση και την στρατηγική του. Η βάση γνώσης αλλάζει εύκολα, χωρίς πρόσθετο προγραμματιστικό κόστος, επιτρέποντας στον χρήστη να διατηρεί πάντοτε έναν συμβατό με τις επιθυμίες του πράκτορα. Φυσικά, η χρήση του προτύπου είναι προαιρετική, δεν είναι απαραίτητο οι πράκτορες που δρουν στο EMERALD να συμμορφώνονται με αυτό. Προαιρετική, επίσης, είναι και η χρήση της γραφικής διεπαφής που προσφέρει το σύστημα για την εποπτεία των πρακτόρων. Οι πράκτορες του περιβάλλοντος μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους αλλά, καθώς, δεν είναι απαραίτητο να μοιράζονται έναν κοινό φορμαλισμό κανόνων ή λογικής, χρησιμοποιούν τις ανεξάρτητες υπηρεσίες συλλογιστικής του συστήματος για να κατανοήσουν ο ένας τον άλλο. Οι υπηρεσίες αυτές, όπως έχει αναφερθεί, προσφέρονται μέσω ειδικών πρακτόρων που ονομάζονται Reasoners. Αυτοί είναι επιφορτισμένοι με την προώθηση της βάσης γνώσης που λαμβάνουν στον κατάλληλο μηχανισμό εξαγωγής συμπερασμάτων και την επιστροφή των α- ποτελεσμάτων στον πράκτορα. Για να διασφαλιστεί ότι οι μηχανισμοί εξαγωγής συμπερασμάτων που χρησιμοποιούνται είναι αξιόπιστοι, επιλέχθηκαν μόνο έμπιστες υπηρεσίες συλλογιστικής που φιλοξενούνται από έγκυρους οργανισμούς όπως η Κοινοπραξία του Παγκόσμιου 82

83 Κεφάλαιο 4 EMERALD: Ένα Πολυπρακτορικό Σύστημα Σημασιολογικού Ιστού Ιστού (W3C) και ο οργανισμός RuleML.org. Όπως, περιγράφεται στο έβδομο κεφάλαιο της διατριβής, το EMERALD έχει ήδη χρησιμοποιηθεί [Kravari et al., 2011c], ως φορέας παροχής υπηρεσιών συλλογιστικής στο SymposiumPlanner, μια πολυπρακτορική εφαρμογή για την διοργάνωση συνεδρίων που αναπτύχθηκε πάνω στην πολυπρακτορική πλατφόρμα Rule Responder [Paschke et al., 2007a]. EMERALD AYPS Διαχειριστής SERM Trustor Διαχειριστής T-REX ΜΑ KC Model JESS KB AYPS BJL Πρότυπο KC-Agents DRM, DISARM HARMAgent Διαχειριστής HARM Μηχανή εξαγωγής συμπερασμάτων - 1 Reasoner - 1 Προσωπικός πράκτορας - 1 Γραφική διεπαφή χρήστη Χρήστης - 1 Μηχανή εξαγωγής συμπερασμάτων - Ν Reasoner - Ν Προσωπικός πράκτορας - Ν Χρήστης - Ν Προσωπικός πράκτορας REQUEST INFORM Reasoner Βάση γνώσης Αποτελέσματα συλλογιστικής Μηχανή εξαγωγής συμπερασμάτων Εικόνα 4.1. Γενική επισκόπηση του συστήματος EMERALD. Επιπλέον, το σύστημα EMERALD συμβάλει καθοριστικά στην βελτίωση της αποτελεσματικότητας των πρακτόρων που δραστηριοποιούνται σε αυτό, με την υιοθέτηση μιας σειράς μοντέλων εμπιστοσύνης και αξιοπιστίας. Πρόκειται, για μηχανισμούς εκτίμησης της αξιοπιστίας των πρακτόρων, η ανάπτυξη των οποίων μελετάται στο έκτο κεφάλαιο της διατριβής, οι οποίοι επιτρέπουν στους πράκτορες να χτίσουν σχέσεις εμπιστοσύνης, εκτιμώντας και αξιολογώντας την συμπεριφορά των εταίρων τους. Επί του παρόντος, το σύστημα προσφέρει έναν αριθμό, κυρίως υβριδικών, μοντέλων που ακολουθούν τόσο την κεντρική προσέγγιση (SERM, T-REX, HARM) όσο και την κατανεμημένη (DRM, DISARM). Τα μοντέλα που απαιτούν κεντρικό διαχειριστή, είτε διαθέτουν στο σύστημα δικό τους ειδικό πράκτορα διαχειριστή, όπως τα T- REX και HARM, είτε προσφέρονται μέσω της υπηρεσίας AYPS, όπως το SERM. Τέλος, η υπηρεσία AYPS σε συνεργασία με τον ειδικό πράκτορα MA (Manager), που εκτελεί χρέη διαχειριστή της γραφικής διεπαφής του συστήματος EMERALD, προσφέρει πρόσθετες υπηρεσίες, όπως τις υπηρεσίες σημασιολογικού καταλόγου και αναζήτησης και τις υπηρεσίες αναζήτησης βασισμένων στην αξιοπιστία των υπηρεσιών, που περιγράφονται στην συνέχεια. Συμπερασματικά, στόχος του EMERALD είναι να εφαρμόσει και να παρέχει όσο το δυνατόν περισσότερα καθιερωμένα πρότυπα του χώρου των πολυπρακτορικών συστημάτων και του Σημασιολογικού Ιστού, όπως είναι τα ACL, RuleML, RDF/S και OWL, για την ενίσχυση της διαλειτουργικότητας των ευφυών πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό. Πρακτικά, οι εμπλεκόμενες τεχνολογίες του Σημασιολογικού Ιστού υπηρετούν τον ρόλο της τεχνικής υποδομής του EMERALD. Σε αυτό το πλαίσιο, στο σύστημα έχουν ήδη αναπτυχθεί διάφορες πιλοτικές 83

84 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό εφαρμογές, όπως αυτές της μεσιτείας (brokering) [Benjamins et al., 1999; Antoniou et al., 2007] και διαπραγμάτευσης (negotiation) [Sidner, 1994; Muthoo, 1999; Governatori et al., 2001; Debenham, 2004; Petit & Magaud, 2006; Fang & Wong, 2010; Kebriaei & Majd, 2009; Lin et al., 2011] Υπηρεσίες Εξαγωγής Συμπερασμάτων Τις περισσότερες φορές δύο ή περισσότεροι πράκτορες, που προσπαθούν να επικοινωνήσουν, κατανοούν διαφορετικές γλώσσες (κανόνων). Για να έχουν, ωστόσο, νόημα οι αλληλεπιδράσεις τους, θα πρέπει με κάποιο τρόπο να κατανοεί ο ένας τις θέσεις και τα επιχειρήματα του άλλου, δηλαδή τα λογικά συμπεράσματα που προκύπτουν από τα αντίστοιχα σύνολα κανόνων και τα γεγονότα. Μια λύση σε αυτό το ζήτημα συμβατότητας θα μπορούσε να προκύψει μέσω της υιοθέτησης κοινών φορμαλισμών. Δεν θα ήταν, όμως, ρεαλιστικό να επιχειρηθεί η επιβολή συγκεκριμένων φορμαλισμών λογικής και κανόνων σε ένα ραγδαία μεταβαλλόμενο περιβάλλον, όπως ο Ιστός. Μια άλλη λύση θα μπορούσε να αποτελέσει ο εξοπλισμός κάθε πράκτορα με την δική του μηχανή εξαγωγής συμπερασμάτων, καθώς θα του επέτρεπε να συλλάβει την λογική των άλλων πρακτόρων. Ωστόσο, κάθε μηχανή κανόνων διαθέτει δικό της φορμαλισμό, κατά συνέπεια, οι πράκτορες θα έπρεπε τουλάχιστον να χρησιμοποιούν μια κοινή γλώσσα ανταλλαγής λογικών κανόνων. Με άλλα λόγια, θα ήταν πιθανό να επιτευχθεί διαλειτουργικότητα μεταξύ των πρακτόρων, όσον αφορά τον συλλογισμό, μέσω της μετάφρασης του λαμβανόμενου συνόλου κανόνων στον φορμαλισμό που χρησιμοποιεί ο λαμβάνων πράκτορας. Αυτό, φυσικά, μπορεί να επιτευχθεί μόνο όταν οι πράκτορες χρησιμοποιούν τον ίδιο φορμαλισμό κανόνων με διαφορετικό συντακτικό ή όταν ο ένας φορμαλισμός μπορεί να μεταφραστεί σημασιολογικά στον άλλο, όπως, για παράδειγμα, μετάφραση μεταξύ αναιρέσιμης λογικής και κανόνων Datalog [Bassiliades et al., 2006]. Δεν είναι, όμως, πάντα εφικτή η δημιουργία ενός σχήματος μετάφρασης από μια γλώσσα κανόνων στην άλλη, επομένως, ούτε αυτή η προσέγγιση μπορεί να επιλύσει βιώσιμα το ζήτημα της διαλειτουργικότητας, παρά μόνο το μεταθέτει από την ανταλλαγή επιχειρημάτων στην μετάφραση κανόνων. Σε αυτό το πλαίσιο, η παρούσα διατριβή προτείνει μια νέα, περισσότερο ρεαλιστική και βιώσιμη προσέγγιση, η οποία περιλαμβάνει αξιόπιστες, ανεξάρτητες υπηρεσίες συλλογιστικής, οι οποίες αντλούν την απαραίτητη γνώση από την βάση κανόνων του πράκτορα και προχωρούν σε επαλήθευση των αποτελεσμάτων. Ειδικότερα, προτείνεται μια απλούστερη προσέγγιση, η οποία βασίζεται στην ανταλλαγή των βάσεων κανόνων, επιτρέποντας στους πράκτορες να ανταλλάσσουν τις θέσεις και τα επιχειρήματα τους, χωρίς να χρειάζεται να συμμορφώνονται με ένα κοινό πρότυπο κανόνων ή λογικής. Έτσι, ο λαμβάνων πράκτορας χρησιμοποιεί μια εξωτερική υπηρεσία συλλογιστικής για να κατανοήσει την σημασιολογία των κανόνων, δηλαδή το σύνολο των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από την βάση κανόνων που έλαβε. Πρόσθετη καινοτομία της προσέγγισης αποτελεί το γεγονός ότι οι υπηρεσίες συλλογιστικής προσφέρονται υπό την μορφή ευφυών πρακτόρων. Συγκεκριμένα, κάθε προσφερόμενη υπηρεσία ενσωματώνεται σε έναν ειδικό για αυτό το σκοπό ευφυή πράκτορα, που ονομάζεται Reasoner [Kravari et al., 2010c]. Επομένως, οι πράκτορες που δρουν στον περιβάλλον δεν επι- 84

85 Κεφάλαιο 4 EMERALD: Ένα Πολυπρακτορικό Σύστημα Σημασιολογικού Ιστού βαρύνονται, παραμένουν ευέλικτοι, καθώς οι εργασίες συλλογιστικής και επαλήθευσης των αποτελεσμάτων μεταφέρεται στους πράκτορες που προσφέρουν τις υπηρεσίες συλλογιστικής. Προσωπικός πράκτορας REQUEST INFORM Reasoner Βάση γνώσης Αποτελέσματα συλλογιστικής Μηχανή εξαγωγής συμπερασμάτων Εικόνα 4.2. Reasoner: Βασική διαδικασία υπηρεσίας εξαγωγής συμπερασμάτων. Έτσι, το σύστημα EMERALD προκειμένου να συμβάλει στην βελτίωση της διαλειτουργικότητας των ευφυών πρακτόρων, υποστηρίζει, μέσω των πρακτόρων Reasoners, μια εύκολα επεκτάσιμη σειρά μηχανισμών εξαγωγής συμπερασμάτων που χρησιμοποιούν διάφορους τύπους λογικών. Κάθε Reasoner [Kravari et al., 2009b; Kravari et al., 2010c] υποστηρίζει έναν συγκεκριμένο μηχανισμό εξαγωγής συμπερασμάτων και προσφέρει την αντίστοιχη υπηρεσία στους υπόλοιπους πράκτορες του περιβάλλοντος. Στην πραγματικότητα, κάθε Reasoner μπορεί να συμπεριφέρεται ως υπηρεσία ιστού, να επικοινωνεί δηλαδή με τον προκαθορισμένο για αυτόν μηχανισμό, προκειμένου εκείνος να διεξάγει τις απαραίτητες ενέργειες για την παροχή των αποτελεσμάτων (Εικόνα 4.2). Η διαδικασία είναι σχετικά απλή και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ενσωμάτωση οποιουδήποτε μηχανισμού εξαγωγής συμπερασμάτων. Κάθε Reasoner είναι σταθερά διαθέσιμος και περιμένει νέα αιτήματα (ACL τύπου «REQUEST»). Μόλις λάβει ένα έγκυρο αίτημα, καλεί τον σχετικό μηχανισμό συλλογιστικής και επιστρέφει τα αποτελέσματα (ACL τύπου «INFORM»). Ένα παράδειγμα ACL μηνύματος, που βασίζεται στην περιγραφή Fipa2000 3, γραμμένο σε ένα παρόμοιο με το CLIPS συντακτικό είναι το εξής: (ACLMessage (communicative-act REQUEST) (sender (receiver (protocol protocola) (content C:\\rulebase.ruleml)) Σύμφωνα με το παραπάνω μήνυμα, ένας πράκτορας, με το όνομα AgentA αποστέλλει σε έναν από τους Reasoners (xx-reasoner) την διεύθυνση (C:\\rulebase.ruleml) της RuleML βάσης κανόνων που θέλει να κατανοήσει. Όπως είναι φανερό, οι Reasoners δεν χρησιμοποιούν μια συγκεκριμένη γλώσσα κανόνων, παρά μεταφέρουν διευθύνσεις αρχείων μέσω των ACL μηνυμάτων είτε από τον αιτούντα πράκτορα προς τον μηχανισμό συλλογιστικής είτε το αντίστροφο. Φυσικά, το περιεχόμενο των αρχείων πρέπει να είναι γραμμένο, στην κατάλληλη γλώσσα κανόνων. Επομένως, εναπόκειται στον χρήστη του αιτούντος πράκτορα να παρέχει τα κατάλληλα αρχεία, λαμβάνοντας κάθε φορά υπόψη τις προδιαγραφές των μηχανισμών. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της διαδικασίας είναι ότι κάθε φορά που ένας Reasoner λαμβάνει ένα έγκυρο αίτημα, εκκινεί ένα νέο στιγμιότυπο του, σχετιζόμενου με αυτόν, μηχανισμού εξαγωγής συμπερασμάτων. Επομένως, είναι δυνατό να εξυπηρετηθούν πολλαπλά αιτήματα ταυτόχρονα και ανεξάρτητα (Εικόνα 4.3). Έτσι, τα νέα αιτήματα εξυπηρετούνται σχεδόν αμέσως, 3 Περιγραφή Fipa2000 για τις παραμέτρους του ACL μηνύματος: 85

86 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό χωρίς να επιβαρύνουν την απόδοση του συστήματος, δεδομένου ότι η μόνη διαδοχική λειτουργία είναι η μεταφορά των αιτημάτων και των αποτελεσμάτων μεταξύ των πρακτόρων και των μηχανισμών, διαδικασία με πολύ χαμηλή απαίτηση σε χρόνο. Reasoner Πράκτορες Στιγμιότυπα μηχανής εξαγωγής συμπερασμάτων Εικόνα 4.3. Reasoner: Εξυπηρέτηση πολλαπλών αιτημάτων. Στο σύστημα EMERALD έχουν ήδη υλοποιηθεί / ενσωματωθεί διάφορες υπηρεσίες ε- ξαγωγής συμπερασμάτων (Reasoners) που ακολουθούν δύο κυρίως φορμαλισμούς, της συνεπαγωγικής (deductive) και της αναιρέσιμης (defeasible) συλλογιστικής. Ειδικότερα, υποστηρίζονται δύο υπηρεσίες συνεπαγωγικής συλλογιστικής, προσφερόμενες από τους πράκτορες R- Reasoner και Prova-Reasoner, και τρεις υπηρεσίες αναιρέσιμης συλλογιστικής, προσφερόμενες από τους DR-Reasoner, SPINDLE-Reasoner και DR-Prolog-Reasoner. Επιπλέον, για λόγους πληρότητας και ενίσχυσης της απόδοσης, προσφέρεται και μια υπηρεσία επαλήθευσης αποδείξεων (Proofing validator) για την αναιρέσιμη συλλογιστική. Ο Πίνακας 4.1 παρουσιάζει τα κύρια χαρακτηριστικά των μηχανισμών συλλογιστικής που χρησιμοποιούνται στις προτεινόμενες υπηρεσίες. Να σημειωθεί ότι οι υπηρεσίες αυτές, παρότι, προσφέρονται μέσω του περιβάλλοντος EMERALD, μπορούν να ενσωματωθούν και να χρησιμοποιηθούν σε οποιοδήποτε άλλο πολυπρακτορικό σύστημα. Πίνακας 4.1. Χαρακτηριστικά μηχανισμών συλλογιστικής. Μηχανισμός συλλογιστικής Τύπος Λογικής Υλοποίηση Τάξη λογικής Ακολουθία εκτέλεσης R-Reasoner R-DEVICE συνεπαγωγική RDF/CLIPS/RuleML 2 η Ορθή DR-Reasoner DR-DEVICE αναιρέσιμη RDF/CLIPS/RuleML 1 η Ορθή Prova-Reasoner Prova συνεπαγωγική Prolog/Java 1 η Ανάστροφη SPINdle- Reasoner SPINdle αναιρέσιμη XML/Java 0 η Ορθή DR-Prolog- Reasoner DR-Prolog αναιρέσιμη RDF/RuleML/DR- Prolog 1 η Ανάστροφη Proofing Validator DR-Prolog αναιρέσιμη XML/ DR-Prolog 1 η Ανάστροφη Υπηρεσία Συνεπαγωγικής Συλλογιστικής R-Reasoner Η πρώτη υπηρεσία συνεπαγωγικής συλλογιστικής, προσφέρεται από τον πράκτορα R- Reasoner και βασίζεται στο σύστημα R-DEVICE [Bassiliades & Vlahavas, 2006], ένα αντικειμενοστρεφές σύστημα συνεπαγωγικών κανόνων για την διεξαγωγή ερωτημάτων και συλλογιστικής σε RDF μεταδεδομένα και RDF Schema οντολογίες. Το σύστημα βασίζεται σε ένα αντικειμενοστρεφές μοντέλο RDF δεδομένων, το οποίο διαφέρει από το καθιερωμένο μοντέλο δεδομένων της RDF σε μορφή τριπλετών, καθώς χειρίζεται τις ιδιότητες RDF ταυτόχρονα σαν αντικείμενα αλλά και σαν τυπικά χαρακτηριστικά ή ιδιότητες αντικειμένων, όπως συμβαίνει στον 86

87 Κεφάλαιο 4 EMERALD: Ένα Πολυπρακτορικό Σύστημα Σημασιολογικού Ιστού κλασικό αντικειμενοστρεφή προγραμματισμό. Το σύστημα R-DEVICE μετατρέπει τις τριπλέτες RDF σε αντικείμενα CLIPS (COOL) και χρησιμοποιεί μια συνεπαγωγική γλώσσα κανόνων για την διεξαγωγή ερωτημάτων και συλλογιστικής σε αυτά, ακολουθώντας ορθή ακολουθία εκτέλεσης. Με αυτό τον τρόπο, οι ιδιότητες των διαφόρων πόρων δεν βρίσκονται διασκορπισμένες σε πολλές τριπλέτες, όπως συμβαίνει στα περισσότερα αντίστοιχα συστήματα, με αποτέλεσμα την καλύτερη απόδοση του συστήματος. Ένα δείγμα κανόνα στο, παρόμοιο με το CLIPS, συντακτικό της γλώσσας παρουσιάζεται παρακάτω. Συγκεκριμένα, παρατίθεται ο κανόνας test-rule, ο οποίος αναζητά τους τίτλους των ιστοσελίδων (κλάση website) που δημιουργήθηκαν από τον «John Smith». (deductiverule test-rule?x <- (website (dc:title?t) (dc:creator "John Smith")) => (result (smith-creations?t))) Η σημασιολογία της γλώσσας κανόνων του R-DEVICE είναι παρόμοια με αυτή της Datalog [Abiteboul et al, 1995], με μια σχετικά απλή διαδικασία επαλήθευσης αποδείξεων και ένα αντικειμενοστρεφές συντακτικό στο πνεύμα της F-Logic [Kifer et al., 1995]. Η διαδικασία απόδειξης του R-DEVICE υποδεικνύει ότι, όταν πληρείται η συνθήκη του κανόνα, τότε εξάγεται το συμπέρασμα και το αντίστοιχο αντικείμενο εισάγεται στην βάση γνώσης. Το σύστημα υποστηρίζει μη-μονότονα συμπεράσματα, επομένως, όταν η συνθήκη ενός κανόνα παύει να είναι αληθής, ενώ έχει ικανοποιηθεί, τότε το αντίστοιχο αντικείμενο αποσύρεται από την βάση. Ουσιαστικά, το R-DEVICE διαθέτει μια ισχυρή συνεπαγωγική γλώσσα κανόνων, η οποία είναι σε θέση να εκφράσει ποικίλα ερωτήματα τόσο σχετικά με την οντολογία RDF Schema όσο και με τα δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων των γενικευμένων εκφράσεων μονοπατιού (path expressions), της διαστρωματωμένης άρνησης (stratified negation), της συνάθροισης (aggregation) και της διαλογής (sorting). Το δεύτερης τάξης συντακτικό της γλώσσας (μεταβλητά κατηγορήματα και ιδιότητες) μεταφράζεται σε σύνολα κανόνων πρώτης τάξης με την χρήση μεταδεδομένων του RDF σχήματος, έτσι ώστε να μπορεί να εκτελεστεί η συλλογιστική πάνω στο μοντέλο δεδομένων RDF. Τέλος, η γλώσσα κανόνων του συστήματος έχει και ένα συντακτικό συμβατό με αυτό της γλώσσας RuleML, επεκτείνοντας την Datalog με την άρνηση-ως-αποτυχία (negation-as-failure) της RuleML, που επίσης διαθέτει αντικειμενοστρεφή χαρακτηριστικά. Στην πράξη, ο R-Reasoner τροφοδοτεί το σύστημα R-DEVICE με μια βάση κανόνων σε RuleML και RDF δεδομένα και λαμβάνει τελικά τα συμπεράσματα σε RDF μορφή Υπηρεσία Συνεπαγωγικής Συλλογιστικής Prova-Reasoner Η δεύτερη συνεπαγωγική υπηρεσία συλλογιστικής προσφέρεται από τον Prova-Reasoner και στηρίζεται στην μηχανή κανόνων Prova [Kozlenkov et al., 2006]. Στην πράξη, η Prova είναι όχι μόνο ένας μηχανισμός εξαγωγής συμπερασμάτων αλλά και μια γλώσσα με συντακτικό παρόμοιο με αυτό της γλώσσας Prolog. Η μηχανή Prova (από το Prolog+Java) προέρχεται από την Mandarax [Dietrich et al., 2003], μια παλαιότερη μηχανή εξαγωγής συμπερασμάτων, γραμμένη στην γλώσσα Java. Η Prova επέκτεινε την Mandarax με ένα κατάλληλο συντακτικό συμβατό με την γλώσσα Prolog και αναδραστικούς κανόνες. Συγκεκριμένα, η Prova υποστηρίζει κατανεμημένες υπηρεσίες εξαγωγής συμπερασμάτων, ανταλλαγή κανόνων και μηχανισμούς λήψης 87

88 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό αποφάσεων βασισμένους σε κανόνες. Επιπλέον, συνδυάζει δηλωτικούς κανόνες, οντολογίες και εξαγωγή συμπερασμάτων με τον δυναμικό αντικειμενοστρεφή προγραμματισμό. Υποστηρίζει, ακόμη, συλλογιστική σε οντολογίες και προσδιορισμό της αναδραστικής συμπεριφοράς των πρακτόρων μέσω της ενσωμάτωσης στην γλώσσα Java κανόνων παραγωγής και αναδραστικών κανόνων, αντίστοιχα. Ως δηλωτική γλώσσα με κανόνες παραγωγής, η Prova διαθέτει ένα Prolog συντακτικό, που επιτρέπει κλήσεις σε μεθόδους της γλώσσας Java. Έτσι, συγχωνεύει μια ισχυρή Java βάση με Prolog χαρακτηριστικά, όπως η οπισθοδρόμηση. Για παράδειγμα, το ακόλουθο τμήμα κώδικα της γλώσσας Prova [Kozlenkov et al., 2006], παραθέτει έναν κανόνα, του οποίου το σώμα αποτελείται από μια σειρά κλήσεων μεθόδων της γλώσσας Java. hello(name):- S = java.lang.string("hello "), S.append(Name), java.lang.system.out.println(s). Από την άλλη, οι αναδραστικοί κανόνες της γλώσσας Prova εφαρμόζονται για τον προσδιορισμό της συμπεριφοράς των πρακτόρων, αφήνοντας περισσότερο κρίσιμες λειτουργίες, όπως η ανταλλαγή των μηνυμάτων των πρακτόρων, στις Java επεκτάσεις της γλώσσας. Επομένως, η Prova μπορεί να συνδυαστεί με διάφορα συστήματα και υπηρεσίες για την ανάπτυξη πλαισίων επικοινωνίας, όπως το JADE και το JMS 4. Οι αναδραστικοί κανόνες στην Prova διαθέτουν ένα αναστέλλον κατηγόρημα (blocking predicate) στην κεφαλή (rcvmsg) και πυροδοτούνται με την λήψη του αντίστοιχου γεγονότος. Το κατηγόρημα rcvmsg έχει την ακόλουθη σύνταξη: rcvmsg(protocol, To, Performative, [Predicate Args] Context). Το κατηγόρημα sendmsg, από την άλλη πλευρά, είναι ενσωματωμένο στο σώμα των αναδραστικών κανόνων και αποτυγχάνει μόνο εάν οι παράμετροι είναι εσφαλμένες ή εάν το μήνυμα δεν μπορούσε να σταλεί λόγω διαφόρων άλλων λόγων, όπως προβλήματα σύνδεσης με το δίκτυο. Το τμήμα κώδικα [Kozlenkov et al., 2006], που ακολουθεί, παραθέτει έναν απλοποιημένο αναδραστικό κανόνα για τον τύπο queryref της FIPA. Έτσι, ο Prova-Reasoner, κάθε φορά που λαμβάνει σχετικό ερώτημα, αποστέλλει στην μηχανή την βάση γνώσης, γραμμένη στην γλώσσα Prolog και λαμβάνει τελικά τα συμπεράσματα, με την βοήθεια της γλώσσας Java. rcvmsg(protocol,from,queryref,[pred Args] Context):- derive([pred Args]), sendmsg(protocol,from,reply,[pred Args] Context). rcvmsg(protocol,from,queryref,[pred Args],Protocol):- sendmsg(protocol,from,end_of_transmission,[pred Args] Context) Υπηρεσία Αναιρέσιμης Συλλογιστικής DR-Reasoner Η πρώτη υπηρεσία αναιρέσιμης συλλογιστικής προσφέρεται από τον DR-Reasoner και στηρίζεται στο DR-DEVICE [Bassiliades et al., 2006], μια μηχανή εξαγωγής συμπερασμάτων αναιρέσιμης λογικής για το περιβάλλον του Σημασιολογικού Ιστού. Η μηχανή DR-DEVICE βασίζεται στην μηχανή συλλογιστικής R-DEVICE, που παρουσιάστηκε σε προηγούμενη ενότητα, και μπο- 4 JMS (Java Message Service): 88

89 Κεφάλαιο 4 EMERALD: Ένα Πολυπρακτορικό Σύστημα Σημασιολογικού Ιστού ρεί να εκτελεί συλλογιστική σε RDF μεταδεδομένα, που βρίσκονται στον Ιστό, με την χρήση κανόνων αναιρέσιμης λογικής. Το DR-DEVICE δέχεται ως είσοδο την διεύθυνση μιας βάσης κανόνων αναιρέσιμης λογικής, η οποία περιέχει μόνο κανόνες, ενώ τα γεγονότα για το πρόγραμμα κανόνων περιέχονται σε RDF έγγραφα, των οποίων η διεύθυνση ορίζεται μέσα στην βάση κανόνων. Έτσι, η βάση κανόνων φορτώνεται στο σύστημα και, στην συνέχεια, τα καθορισμένα γεγονότα (δεδομένα) λαμβάνονται από τον Ιστό. Κατά την διάρκεια της διαδικασίας συμπερασμού, τα συμπεράσματα των κανόνων υλοποιούνται μέσα στο DR-DEVICE ως αντικείμενα και τα στιγμιότυπα των εξαγόμενων (derived) κλάσεων, μαζί με τους ορισμούς RDF/S για τις εξαγόμενες κλάσεις, εξάγονται (export), τελικά, με την μορφή ενός RDF εγγράφου. Επιπλέον, είναι δυνατή και η παροχή επεξηγήσεων σχετικά με τα μη αποδεκτά αντικείμενα [Bassiliades et al., 2007]. Το DR-DEVICE υποστηρίζει όλα τα χαρακτηριστικά της αναιρέσιμης λογικής, όπως τα διάφορα είδη κανόνων και οι προτεραιότητες μεταξύ τους, οι δύο τύποι άρνησης, ισχυρή και άρνηση-ως-αποτυχία, καθώς και τα αμοιβαία αποκλειόμενα λεκτικά. Παρόμοια με το R-DEVICE, οι κανόνες μπορούν να εκφραστούν είτε σε μία παρόμοιαμε-το-clips γλώσσα, είτε σε στην γλώσσα DR-RuleML, η οποία επεκτείνει την οικογένεια γλωσσών RuleML με στοιχεία αναιρέσιμης λογικής [Boley, 2003]. Η DR-RuleML προσθέτει επεκτάσεις σχετικές με τους τύπους των κανόνων, τις σχέσεις υπεροχής μεταξύ τους, τα α- ντικρουόμενα λεκτικά αλλά και τους περιορισμούς σε ορίσματα και συναρτήσεις. Σημειωτέον, ότι παρόλο που το DR-Device αποτελεί επέκταση του R-Device, η γλώσσα κανόνων του είναι πρώτης τάξης, δηλαδή υποστηρίζονται κατηγορήματα και μεταβλητές στην θέση των ορισμάτων. Για παράδειγμα, ο κανόνας αναιρέσιμης λογικής r 2: apartment(x) acceptable(x), που υποδεικνύει ότι ένα διαμέρισμα είναι αποδεκτό, μπορεί να αναπαρασταθεί στο παρόμοιο-με-το-clips συντακτικό του DR-DEVICE ως εξής: (defeasiblerule r 2 (apartment (name?x)) => (acceptable (name?x))) Αντίστοιχα, ο κανόνας r 4: pets(x) acceptable(x), με σχέση υπεροχής έναντι του προηγούμενου κανόνα και «ισχυρή» άρνηση, μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής: (defeasiblerule r 4 (declare(superior r 2)) (apartment (name?x) (pets "no")) => (not (acceptable (name?x)))) Να σημειωθεί ότι η αντίστοιχη υλοποίηση των κανόνων στο συντακτικό της DR-RuleML παρατίθεται στην συνέχεια της διατριβής. Στην πράξη, επομένως, ο πράκτορας DR-Reasoner, παρέχει στο σύστημα την λαμβάνουσα βάση γνώσης, γραμμένη στην γλώσσα RuleML. Είναι ευθύνη του συστήματος DR- DEVICE να εντοπίσει και να ανακτήσει από τον Ιστό τα απαραίτητα RDF δεδομένα. Όταν η διαδικασία ολοκληρωθεί και προκύψουν τα συμπεράσματα, αυτά επιστρέφονται στον πρά- 89

90 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό κτορα DR-Reasoner υπό την μορφή RDF δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων των RDF/S ορισμών, και εκείνος με την σειρά του τα επιστρέφει στον πράκτορα που τα ζήτησε Υπηρεσία Αναιρέσιμης Συλλογιστικής SPINdle-Reasoner Η επόμενη υπηρεσία αναιρέσιμης συλλογιστικής προσφέρεται από τον πράκτορα SPINdle- Reasoner και βασίζεται στην ανοιχτού κώδικα, βασισμένη στην γλώσσα Java, μηχανή εξαγωγής συμπερασμάτων SPINdle [Lam & Governatori, 2009]. Η μηχανή αυτή δέχεται θεωρίες α- ναιρέσιμης λογικής, οι οποίες αναπαρίστανται είτε μέσω ενός προκαθορισμένου συντακτικού κειμένου είτε μέσω ενός προσαρμοσμένου XML λεξιλογίου, τις επεξεργάζεται και εξάγει τα αποτελέσματα σε XML μορφή. Ειδικότερα, το SPINdle, όπως και το DR-DEVICE, υποστηρίζει όλα τα χαρακτηριστικά της αναιρέσιμης λογικής, δηλαδή γεγονότα, ισχυρούς και αναιρέσιμους κανόνες, αναιρέτες και σχέσεις υπεροχής. Επιπρόσθετα, υποστηρίζει τροπική (modal) αναιρέσιμη λογική [Governatori & Rotolo, 2008] με άρνηση και αμοιβαία αποκλειόμενα λεκτικά. Το SPINdle, ωστόσο, δεν είναι μόνο ένας μηχανισμός εξαγωγής συμπερασμάτων αλλά και ένα αυτόνομο σύστημα, που διαθέτει, επιπλέον, έναν οπτικό επεξεργαστή για την επεξεργασία των κοινών, δηλαδή όχι τροπικών, θεωριών αναιρέσιμης λογικής. Ένα παράδειγμα θεωρίας, που ακολουθεί το προκαθορισμένο συντακτικό της μηχανής SPINdle, παρουσιάζεται παρακάτω. Η θεωρία αυτή έχει ανακτηθεί από την ιστοσελίδα του SPINdle 5. Σημειωτέον ότι η λογική που υποστηρίζει το SPINdle είναι μηδενικής τάξης, δηλαδή δεν υπάρχουν κατηγορήματα και μεταβλητές, παρά μόνο άτομα. >> sh #Ο Nanook είναι ένα Siberian husky. R 1: sh -> d #Τα Huskies είναι σκυλιά. R 2: sh => -b #Τα Huskies συνήθως δεν γαυγίζουν. R 3: d => b #Τα σκυλιά συνήθως γαυγίζουν. R 2 > R 3 #Ο κανόνας R 2 είναι πιο γενικός από τον κανόνα R 3. #Με βάση την αναιρέσιμη λογική, ο Nanook δεν πρέπει να γαυγίζει, δηλαδή ισχύει +d b Υπηρεσία Αναιρέσιμης Συλλογιστικής DR-Prolog-Reasoner Η τελευταία υπηρεσία αναιρέσιμης συλλογιστικής προσφέρεται από τον πράκτορα DR-Prolog- Reasoner και βασίζεται στον μηχανισμό DR-Prolog [Antoniou & Bikakis, 2007]. Ο μηχανισμός και το συντακτικό της DR-Prolog χρησιμοποιούν κανόνες, γεγονότα και οντολογίες και υποστηρίζουν όλα τα σημαντικά πρότυπα του Σημασιολογικού Ιστού, όπως είναι οι RDF/S, OWL και RuleML. Επιπλέον, υποστηρίζει με μονότονους και μη κανόνες, την ανοικτή και την κλειστή υπόθεση κόσμου και την συλλογιστική με ασυνέπειες. Ο DR-Prolog-Reasoner ακολουθεί, όπως είναι φυσικό, την γενική λειτουργικότητα των πρακτόρων που παρέχουν τις υπηρεσίες συλλογιστικής, ωστόσο, στην περίπτωση του, πρέπει να προστεθούν κάποια νέα βήματα στην διαδικασία, προκειμένου να είναι σε θέση να επεξεργαστεί τα ληφθέντα ερωτήματα και να στείλει πίσω την κατάλληλη απάντηση σε RDF μορφή (Εικόνα 4.4) [Kravari et al, 2011a; Kravari et al., 2011b]. 5 Ιστοσελίδα SPINdle: 90

91 Κεφάλαιο 4 EMERALD: Ένα Πολυπρακτορικό Σύστημα Σημασιολογικού Ιστού Εικόνα 4.4. Λειτουργικότητα του DR-Prolog-Reasoner. Συγκεκριμένα, ο DR-Prolog-Reasoner λαμβάνει ένα νέο ερώτημα στην γλώσσα RuleML, το οποίο πρέπει να συμμορφώνεται με ένα συγκεκριμένο πρότυπο της γλώσσας RuleML. Πρόκειται για ένα επεκτεταμένο συντακτικό της RuleML, που χρησιμοποιείται από το σύστημα DR- Prolog. Προκειμένου να εξαχθούν οι DR-Prolog κανόνες, που περιλαμβάνονται στο RuleML ερώτημα, χρησιμοποιείται ένας νέος συντακτικός αναλυτής (parser), που ονομάζεται RuleMLParser. Εικόνα 4.5. RuleMLParser: Μετατροπή RuleML σε DR-Prolog. Ο RuleMLParser λαμβάνει το RuleML αρχείο που περιέχει το ερώτημα, εξάγει τους κανόνες και τους αποθηκεύει σε ένα νέο αρχείο (*.P) σε DR-Prolog μορφή. Ειδικότερα, ο συντακτικός αναλυτής, αρχικά, διαχωρίζει το αρχείο RuleML σε τμήματα, υποδεικνύοντας τους κανόνες. Έπειτα, κάθε κανόνας διαιρείται και επεξεργάζεται. Κάθε επεξεργασμένο τμήμα του RuleML κανόνα, δημιουργεί ένα συγκεκριμένο τμήμα του κανόνα DR-Prolog. Τελικά, τα παραγόμενα DR-Prolog τμήματα συνδυάζονται, σχηματίζοντας τους DR-Prolog κανόνες (Εικόνα 4.5). Επιπλέον, ο συντακτικός αναλυτής ελέγχει τα ερωτήματα που περιλαμβάνονται στο RuleML ερώτημα, προσδιορίζοντας εάν πρόκειται για ερωτήματα που αφορούν απάντηση ή απόδειξη. Εικόνα 4.6. RDFParser: Μετατροπή RDF βάσης κανόνων σε DR-Prolog γεγονότα. 91

92 Διαλειτουργικότητα και Αξιοπιστία της Aλληλεπίδρασης Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό Εικόνα 4.7. ResultParser: Με&ta