Comunicazione tra agenti. Sistemi distribuiti LS Prof. Andrea Omicini A.A

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1 Comunicazione tra agenti Sistemi distribuiti LS Prof. Andrea Omicini A.A

2 Intelligenza e comunicazione Gli agenti non sono onnipotenti nè onniscenti la loro conoscenza, intelligenza e capacità di modificare l ambiente sono limitate i sistemi multiagente funzionano anche perché un agente può sopperire alle limitazioni degli altri Precondizione capacità di comunicare tra agenti diversi, ignoti, eterogenei, con scopi diversi capacità, intelligenza e conoscenza diverse 2

3 La ricerca della lingua franca Deve succedere per gli agenti quello che è successo per gli umani? una miriade di linguaggi / dialetti diversi e incompatibili tra loro? c è alternativa? Diffusione vs. standard KQML vs. FIPA ACL c è qualche speranza che gli agenti siano più disciplinati dei loro creatori? Società di agenti come società umane comunicazione come base per sopravvivenza e sviluppo 3

4 Teoria degli atti comunicativi Speech Act Theory Framework concettuale per la comunicazione umana Linguaggio come azione (Austin) Parlando, non si emettono solo frasi vere o false Studia!! Parlando, si compiono atti comunicativi (speech acts) asserzioni, comandi, richieste, suggerimenti, promesse, minacce, ecc. Ogni espressione parlata è uno speech act è di importanza critica individuare lo speech act inteso 4

5 Comunicazione e conoscenza Gli atti comunicativi comunque trasmettono conoscenza di qualche tipo A monte della comunicazione c è anche il problema della condivisione della conoscenza Come possiamo verificare la pre-condizione alla comunicazione tra agenti che cioè condividano sufficiente conoscenza per abilitare tale la comunicazione? 5

6 Storia Knowledge Sharing Effort (DARPA, 1990) scopo: condivisione e riuso di conoscenza Condividere conoscenza richiede un linguaggio comune sintassi, semantica e prassi Esempio KIF per la sintassi Ontolingua per la semantica KQML per la prassi 6

7 KIF Knowledge Interchange Format linguaggio per esprimere conoscenza linguaggio per il contenuto (content language) dichiarativo FOL set theory pensato per agevolare la traduzione tra n sistemi in realtà è un po complesso appesantisce i sistemi Alternative Prolog, oggetti Java, tuple (DB), RDF, XML, 7

8 Ontolingua Linguaggio per definire e condividere ontologie ontologie come strumento per abilitare la comunicazione Dotato di web tool traduzione automatica in linguaggi di contenuto come KIF, Prolog, ecc primitive per la combinazione di ontologie ontologie diverse sullo stesso dominio ontologie su domini diversi ma correlati dall applicazione 8

9 Cos è un ontologia? Vocabolario comune con significati condivisi per descrivere un dominio del discorso Ontologia implicita o esplicita nei sistemi attuali, tipicamente implicita al più esplicitata in sede di progetto ma assente come astrazione a se stante a run time un ontologia esplicita rappresenta dichiarativamente un dominio con un linguaggio di rappresentazione noto es. FOL 9

10 Aspetti di un ontologia esplicita Concettualizzazione il dominio in termini di entità, attributi e relazioni tra entità Vocabolario assegnamento di elementi sintattici a entità, attributi e relazioni, che consentano di esprimerli in un linguaggio Assiomatizzazione codifica di regole e vincoli che catturano aspetti significativi del dominio del discorso Questi tre aspetti rappresentano tre possibili elementi indipendenti di differenziazione tra diverse ontologie 10

11 Linguaggio di rappresentazione della conoscenza Un linguaggio KR complessivamente deve specificare il linguaggio logico l ontologia Il linguaggio logico fornisce la sintassi delle fbf il vocabolario dei connettivi logici, e la loro semantica L ontologia fornisce il vocabolario dei simboli non logici la loro definizione e gli assiomi che ne restringono le possibili interpretazioni 11

12 Ontologie su larga scala Ci sono grandi ontologie globali di riferimento si pongono il problema di modellare il mondo Esempi Cyc WordNet World Fact Book UMLS Tendenza: sviluppare ontologie specifiche condivise su larga scala su domini di grande interesse medicina, ingegneria, biologia, 12

13 In realtà KIF e Ontolingua sono solo esempi storicamente significativi correlati con KQML ma KQML esiste indipendentemente da loro così come ogni ACL che si rispetti Ci serve ora capire come si strutturano linguaggi per la prassi ossia per esprimere non contenuti, o ontologie bensì per esprimere atti linguistici completi e compiuti 13

14 Cosa c è che non va nell usare livello di comunicazione più bassi come SMTP, TCP/IP, HTTP,? Come ci si correla con protocolli più alti come Contract Net, aste, ecc. infrastrutture di servizi condivisi CORBA, Web Services? Bisogna trovare il giusto rapporto con l ACL tecnologico, ma soprattutto concettuale 14

15 KQML Primo esempio storico Knowledge Query and Manipulation Language Proprietà principali orientato ai messaggi linguaggio e protocollo di comunicazione indipendente da sintassi e ontologia e anche da livello di trasporto, e da protocolli di alto livello Ogni messaggio KQML rappresenta un singolo atto comunicativo associato a una semantica e a un protocollo 15

16 Messaggio KQML (tell :sender bookagent :receiver andrea.omicini-rep :in-reply-to <prev-msg-id> :reply-with <this-msg-id> :ontology <ontology ref or id> :language Prolog :content price(isbn( ),e(36.00)) ) Singolo speech act, o performativa ask, tell, reply, subscribe, una marea di performative Con una semantica associata, e un protocollo definiti formalmente dalla specifica di KQML e una lista di coppie attributo/valore ma la sintassi ha importanza relativa lista di parametri (attributi) riservati 16

17 Virtual KB Per specificare la semantica degli speech act necessario che l agente venga modellato come in possesso di una sua base di conoscenza ce l abbia effettivamente oppure no La KB, come abbiamo visto, è necessaria per KB agents ma è utile anche se virtuale come interpretazione utile di un agente ignoto o eterogeneo Comunque, si fa finta che ci sia l importante è che il modello sia coerente con l agente 17

18 Facilitation Primitives Errore di KQML mischiare i livelli mettere a livello di prassi di comunicazione l invocazione di mediatori (broker, facilitator) i quali non si sa bene cosa siano non si sa se servono davvero, e quando comunque non devono stare lì Es.: broker, broadcast, recommend, forward, evidente mancanza di modello di livello opportuno 18

19 La standardizzazione La standardizzazione nel mondo degli agenti si chiama FIPA Foundations for Intelligent Physical Agents associazione senza scopo di lucro, fatta da università e imprese attive nell ambito degli agenti Processo di standardizzazione Technical committee a tema con membri esperti fanno chiamate su argomenti e accolgono contributi discussioni aperte documenti di riferimento che portano alla fine a Specifiche es: FIPA ACL 19

20 FIPA ACL Basato su speech act I messaggi sono azioni (CA) semantica di CA anche formale (modal logic) semantica basata su attitudini mentali dell agente FP (feasibility preconditions) RE (rational effects) Semantic Language (SL) per descrivere stati dell agente Conversazioni come specifiche normative di protocolli di alto livello Composizione di primitive 20

21 Semantica ufficiale FIPA ACL Cohen & Levesque riferimento obbligato per qualunque lavoro non lo discutiamo qui Idea fondamentale: integrazione semantica di teoria dell agente e della comunicazione Vantaggio e problema es.: la INFORM è circa definita come un tentativo onesto di far sapere al ricevente che l emittente sa qualcosa difficile modellare un agente che mente commercio elettronico? privacy? 21

22 Esempio di messaggio FIPA (inform :sender student( ) :receiver professor(30726) :content student_knows_enough( ,sd-ls) :ontology university-ontology :language Prolog) Tra le FP, c è che lo studente deve credere vera la affermazione per poterla emettere 22

23 Problemi noti Rapporto tra semantica delle primitive e modello mentalistico in corso discussioni per una nuova semantica Colombetti, Fornara, Verdicchio Tutto speech act? in corso: recupero dei physical act comunicazione mediata Ricci, Rimassa, Viroli Come verificare la compliance degli agenti a un ACL? Come estendere un ACL standard? 23

24 Prospettiva: XML e ACL Idea: usare XML per la codifica dei messaggi Vantaggi potenziali immediata vicinanza al Web parsing dei messaggi con off-the-shelf XML parser cambiare un DTD o un XSLT non richiede cambio di parser i link aiutano definire e condividere ontologie puntare a risorse di qualunque tipo: protocolli, semantiche, name server. ecc. 24

25 Verso la coordinazione Conversazioni sequenze predefinite di messaggi orientate a un dato task NOTA: non fanno parte del linguaggio, ma della specifica Vantaggi contestualizzano meglio i messaggi chiarificano bene la semantica, in modo non formale aumentano la granularità rispetto al singolo speech act possono essere composte granularità ancora più ampia Componenti più usabili della semantica formale 25

26 Aspetti delle conversazioni I lavori scientifici riguardano essenzialmente 3 temi specifica di conversazioni come descrivere le conversazioni per renderle accessibili a agenti e umani? condivisione di conversazioni come fa un agente a dire che conversazioni vuole intraprendere, e a sapere cosa vogliono/possono fare gli altri agenti? aggregazione di conversazioni come descrivere servizi complessi in termini di composizione di conversazioni? [NOTA: questo è simile a Web Services e Orchestration] 26

27 Modellare Conversazioni Automi a stati finiti COOL Coloured Petri Nets Vantaggi: verifica di proprietà come raggiungibilità, liveness, fairness, ecc. Esempi tipici Negoziazione 27

28 Cos è la negoziazione? È un tema abusato nel campo degli agenti Non c è una definizione chiara ma tanti se ne occupano Goal modificare i goal propri e altrui per trarne guadagno (locale o globale) in generale, la negoziazione dovrebbe evitare o risolvere conflitti, e migliorare l accesso a risorse condivise Pre-condizione: comunicazione tra agenti 28

29 Primo esempio: CNP Contract Net Protocol un agente fa una proposta gli altri fanno un offerta la migliore viene accettata e le altre buttate Non è che ci sia una gran negoziazione, in effetti però è la prima cosa che ci somiglia 29

30 Elementi di negoziazione Aspetti di comunicazione deliberazione comportamenti globale Generano articoli e lavori su negotiation languages negotiation decision negotiation process 30

31 Tipici temi Convergenza di un processo di negoziazione Terminazione di un processo di negoziazione Robustezza agli errori benevoli / malevoli Efficienza del comportamento globale in termini di sfruttamento delle risorse condivise, di tempo, di raggiungimento degli obbiettivi globali / individuali Non andiamo oltre tranne per richieste specifiche :) 31