Язык агентных коммуникаций

Существует несколько основных типов коммуникации в зависимости от назначения сообщений. Коммуникацию можно разделить на прямую, при которой сообщения отправляются непосредственно другим агентам, и непрямую, когда сообщения размещаются в специально отведённой структуре (например, доске сообщений).

В случае прямой коммуникации выделяют три типа отправки сообщений:

1. Адресная передача сообщений — сообщение направляется конкретным агентам;
2. Вещательная (широковещательная) передача сообщений — сообщение направляется всем агентам;
3. Селективная передача сообщений — сообщение передаётся определённой группе агентов.

Языки коммуникации в мультиагентных системах основываются на теории речевых актов, происходящей от лингвистического анализа общения на естественных языках. В рамках этой теории предполагается, что участник коммуникации не только произносит некоторое утверждение, но и совершает определённые действия. Речевые акты могут быть следующими:^[1]

• информативные,
• обязывающие,
• приказные,
• экспрессивные,
• декларативные.

В сфере языков ACL роль играют как теория речевых актов, так и теория построения компьютерных языков, а также компьютерная лингвистика. Проблему агентной коммуникации с этой точки зрения можно разделить на три уровня: синтаксический, семантический и прагматический^[2].

• Синтаксический уровень — единая синтаксическая система для всех агентов;
• Семантический уровень — общий онтологический каркас знаний, используемых агентами;
• Прагматический уровень — механизмы поиска агента и установления коммуникации между ними.

В обмене сообщениями и данными участвуют различные уровни:^[1]

1. Физический уровень — передача сообщения как последовательности битов, задействуются физический, канальный и сетевой уровни модели OSI.
2. Транспортный уровень — определение протоколов для кодирования сообщений (транспортный уровень OSI). Примеры протоколов: HTTP, TCP/IP, WAP и другие.
3. Уровень коммуникационной архитектуры — преобразование сообщений в последовательность байтов; пример — платформы CORBA, Java RMI, UNIX RPC, XML RPC и др.
4. Уровень агентных языков (ACL) — идентификация отправителя и получателя, а также формализация языка сообщения (например, KQML, FIPA-ACL).
5. Уровень содержания сообщения — формализация конкретного содержания сообщения. Примеры реализаций: XML, KIF (Knowledge Interchange Format), Lisp, Пролог, SQL и другие.

Архитектура мультиагентной системы может быть следующей:^[1]

• Централизованная — имеется один управляющий агент, которому подчиняются остальные;
• Иерархическая — применяется многоуровневая система управления;
• Федеративная — используется косвенная коммуникация через посредника;
• Децентрализованная — распределены и роли, и функции управления.

Эти архитектуры сравнивают по признакам устойчивости (робастности), масштабируемости, сложности реализации и необходимости коммуникаций.

К наиболее известным языкам в сфере мультиагентного моделирования относят KQML и FIPA-ACL.

KQML — язык и протокол для обмена знаниями и информацией, разработанный в начале 1990-х в рамках проекта ARPA Knowledge Sharing Effort^[3]. Язык ориентирован на поддержку прагматических и семантических аспектов коммуникации между агентами. Он используется для поиска подходящих партнеров, установления соединения и обмена сведениями между агентами. На синтаксическом уровне KQML не привязан к определённому языку описания содержимого сообщений. Язык базируется на двух основных принципах^[1]

Первый принцип — определение ограниченного числа так называемых перформативов (коммуникационных глаголов) для выполнения заданных речевых актов. Каждое сообщение состоит из перформатива и его параметров. Содержимое сообщения может быть записано на любом языке и является одним из параметров сообщения.^[4]. Перформативы подразделяются на несколько групп, например: информационные (tell, deny, untell и др.), запросы (ask, ask-if, ask-about и др.), ответы (error, sorry и др.), работа с виртуальной базой знаний (insert, delete и др.)^[5].

    Пример сообщения
    (inform
    :sender (agent-identifier :name i)
    :reciever (agent-identifier :name j)
    :content
    "weather(today,raining)"
    :language Prolog
    )

Второй принцип — косвенная коммуникация с использованием так называемых фасилитаторов (facilitators). Вводится специальный класс агентов. Выделяют три типа фасилитаторов: matchmaker, broker и медиатор^[1]

• Matchmaker — агент, который только ищет подходящих агентов для требуемой услуги; агент-заказчик напрямую связывается с исполнителем услуги;
• Брокер — агент не только ищет исполнителей, но и заказывает услугу; результат тут же передается заказчику;
• Медиатор — агент, также заказывает услугу, после чего исполнитель связывается непосредственно с заказчиком для дальнейшего взаимодействия.

Язык FIPA-ACL разработан в конце 1990-х годов организацией FIPA (англ. Foundation for Physical Intelligent Agents), занимающейся стандартизацией в области мультиагентных систем. Он основывается на принципах языка KQML, но подробно определяет семантику и коммуникационные протоколы. В основе языка лежат типизированные виды сообщений, реализующие речевые акты, получившие название "коммуникационные акты". Они концептуально схожи с перформативами, но реализованы иначе.^[1]

Набор коммуникационных актов строго ограничен, новые акты могут быть составлены лишь из допустимых комбинаций базовых^[4]. Эти акты подразделяются на пять групп:

• передача информации;
• запрос информации;
• ведение переговоров;
• выполнение действия;
• сообщения об ошибках.

Другие отличия от KQML:^[4]

• семантика строго формализуется с помощью модальной логики (FIPA Semantic Language, FIPA-SL). Преимущество — формальный и точный язык описания коммуникаций, недостаток — агенты не всегда могут делать выводы в рамках модальной логики;
• отсутствуют перформативы для обслуживания сетевого взаимодействия и администрирования передачи сообщений.