BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ AGENT

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC
CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ AGENT
OAA - Open Agent Architect
Kiến trúc OAA
1. Tổng quan
OAA là một multi-agent framework tập trung vào việc hộ trợ việc tương tác
mềm dẻo trong cộng đồng động, đa dạng các agent phần mềm.
Ý tưởng chủ yếu của OAA là delegation: thay cho việc mỗi agent phải mã hoá cứng
các hành vi của nó, lý giải nó sẽ tương tác với agent nào và như thế nào, agent trong
1
OAA biểu diễn sự tương tác dưới dạng những điều nó cần cho một agent đặc biệt
khác (facilitator agent). Agent này sẽ phối hợp sự hoạt động của cộng đồng agent để
hoàn thành công việc, cung cấp các dịch vụ như xử lý song song failure handling và
phát hiện xung đột và các client agent không phải quan tâm tới các vần đề đó nữa.
2. Mục đích của việc thiết kế mô hình OAA
Ngày nay, kỹ thuật lập trình dựa trên agent (agent-based programming) đã
được nhắc đến nhiều trong các thuật ngữ kĩ thuật. Trong môi trường OAA, các
agent hoạt động một cách độc lập và phối hợp với nhau trong một hệ thống mạng
phân tán bởi vì chúng được lập trình trên các ngôn ngữ bậc cao, do đó chúng có khả
năng hoạt động và tính toán một cách độc lập.
Mục tiêu và các khái niệm về OAA đã được nói đến một cách chi tiết, nên dưới đây,
ta sẽ chỉ đề cập một cách ngắn gọn về các khái niệm này:
2.1. Khả năng phối hợp cùng hoạt động
OAA tập trung vào ý tưởng rằng một cộng đồng agent cùng tham gia vào
giải quyết một công việc chung. Mặc dù có thể thiết kế chỉ một agent để giải quyết
tất cả mọi công việc nhưng sẽ chuyên nghiệp hơn nếu như ta thiết kế những agent
“chuyên gia” (expert agent) và mỗi agent đảm nhận một công việc khác nhau.
Trong môi trường OAA, phần lớn các yêu cầu của user đều được giải quyết với
nhiều agent. Do đó, việc phối hợp hoạt động giữa các agent phải thật tốt, để đảm
bảo không có agent nào phải hoạt động quá tải.
2.2. Sự hoạt động phân tán

Cộng đồng các agent rất đa dạng, cho phép các agent có thể chạy trên mọi
môi trường khác nhau, được viết bởi các ngôn ngữ khác nhau. Môi trường OAA sẽ
cung cấp một số quy tắc chuẩn để agent có thể hoạt động và liên kết được với nhau.
Sự hoạt động phân tán mở khả ra khả năng tính toán song song khi nhiều agent cùng
thực thi các phần khác nhau của một công việc nào đó.
2.3. Sự thích nghi
Khi có các thành viên mới tham gia vào cộng đồng agent, thì hoạt động
tương tác giữa các agent nhìn chung có sự thay đổi. Nếu một agent nào đó tham gia
vào hoạt động cộng tác, thì sự tương tác giữa các agent phải đủ linh hoạt, mềm dẻo
để cho phép agent mới này tham gia hoạt động. Kiến trúc “plug & play” cho phép
xây dựng một hệ thống với các agent đã tồn tại từ trước và có thể dễ dàng phát triển
các tính năng mới cho các agent cũ hoặc xây dựng các agent mới.
2
2.4. Truyền thông giữa các agent
Bởi vì con người luôn muốn tham gia vào hệ thống một cách linh hoạt nên
cần phải có một ngôn ngữ đủ mạnh, đủ linh hoạt để có thể diễn tả được ngôn ngữ tự
nhiên. Nếu ngôn ngữ ICL (Interagent Communication Language) có thể diễn đạt
được một cách đầy đủ ngôn ngữ tự nhiên thì ta hoàn toàn có thể xây dựng được các
câu lệnh, các thủ tục và tương tác.
2.5. Hoạt động và tái hoạt động tính toán
Agent không chỉ là những nguồn dữ liệu thụ động thực hiện các hành động
và trả lời thông tin theo yêu cầu. Các agent có thể giám sát hoạt động của môi
trường xung quanh nó và quyết định khi nào thực hiện hành động, thực hiện hành
động nào, cảnh báo cho người dùng về các tình huống thích hợp. Hơn thế nữa, các
agent có thể theo dõi sự tương tác giữa các agent khác và đưa ra giải pháp để hệ
thống hoạt động tốt hơn.
2.6. Client Agents
Mỗi agent trong OAA hoặc là facilitator agent hoặc là client agent. Client
Agent được gọi là Client vì xét trên một khía cạnh nào đó nó là client của một
facilitator nào đó, các facilitator này cung cấp sự đối thoại và các dịch vụ cần thiết

cho các client. Khi cần, một client agent thực hiện kết nối tới facilitator – parent
facilitator. Với kết nối này, agent khai báo cho parent agent của nó biết các dịch vụ
mà nó có thể cung cấp. Khi một dịch vụ của agent được yêu cầu, facilitator gửi yêu
cầu tới agent đó (sử dụng ICL). Agent phân tích yêu cầu, thực hiện nếu có thể và trả
kết quả, báo cáo ... về cho facilitator. Trong quá trình yêu cầu, agent có thể sử dụng
một số chức năng được OAA cung cấp.
2.7. Facilitator Agents
Facilitator là một server agent chuyên dụng, chịu trách nhiệm liên kết hoạt
động, đối thoại giữa các agent đồng thời giải quyết các vấn đề vướng mắc nảy sinh.
Trong nhiều hệ thống, facilitator được dùng để cung cấp các dữ liệu toàn cục cho
các client agents, nó cho phép các agent client có thể chấp nhận tương tác qua cơ
chế blackboard.
Facilitator còn duy trì mối quan hệ giữa các agent, thông báo khả năng của
các agent trong hệ thống, sử dụng các thông tin này để trợ giúp cho quá trình yêu
cầu và cung cấp các dịch vụ trong hệ thống.
Chức năng trung tâm của facilitator là khả năng delegation một cách trong
suốt. Có nghĩa là một agent yêu cầu có thể tạo ra các yêu cầu, facilitator có thể hiệu
3
chỉnh yêu cầu mà không cần agent yêu cầu phải biết bất kì thông tin gì về tính đồng
nhất hay vị trí chính xác của agent cung cấp. Delegation một cách trong suốt hoàn
toàn có thể thực hiện được vì khả năng của các agent cũng chính là những dịch vụ
mà nó cung cấp chứ không phải là việc tích hợp khả năng đó vào thư viện chung.
2.8. Truyền thông giữa các agent
Ngôn ngữa ICL (Interagent Communication Language) của OAA chính là
ngôn ngữ giao tiếp và truyền thông giữa các agents mà không cần biết các agent đó
đang chạy trên máy nào, được viết trên ngôn ngữ nào. ICL được thiết kế trên nền
mở rộng của ngôn ngữ Prolog, kế thừa những ưu điểm, sự hợp lí và thống nhất của
Prolog.
Trong ICL có một số từ khoá, một số thành phần đặc biệt sử dụng câu lệnh
ICL, bao gồm khả năng khai báo biến, sự kiện, yêu cầu dịch vụ, đáp ứng yêu cầu,

chia sẻ các thành phần dữ liệu.
2.9. Sự quản lí quyền thực thi
Hiện nay, do sự khác nhau về cơ chế của các ngôn ngữ, của các platform nên
việc cài đặt, thực thi hoạt động bằng agent là rất thích hợp. Điều này sẽ giải quyết
được rất nhiều rắc rối gặp phải khi khởi động một hệ thống và duy trì cho hệ thống
hoạt động thông suốt. Hệ thống OAA có một trình quản lý việc thực hiện của các
agent (Execution Manager) để quản lí các hoạt động thực thi gọi là Start-It.
Khi một tập các agent được liên kết hoạt động để cùng thực hiện một số
nhiệm vụ nào đó, Start-It cung cấp khả năng cài đặt mỗi agent trên một platform
thích hợp với agent đó. Theo các giao thức hoạt động của platform này, chỉ cần
agent có yêu cầu kết nối tới facilitator thì chắc chắn agent đó sẽ hoạt động được.
Một chức năng quan trọng khác của Start-It là giám sát trạng thái của mỗi agent
xem chúng hoạt động có chính xác không? Nếu Start-It phát hiện thấy một agent
nào đó hoạt động không đúng, nó sẽ thực hiện một số bước nào đó để phục hồi lỗi
và tự khởi động lại agent đó.
3. Cơ sở hạ tầng của Agent
Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét và giải thích từng thành phần của OAA
một cách chi tiết, để giúp những người phát triển OAA có được cái nhìn căn bản
nhất về sự hoạt động của các thành phần trong OAA.
3.1. Thư viện Agent
Thư viện agent cung cấp những hàm chức năng căn bản nhất cho mọi agent
trong OAA, bao gồm cả agent facilitator. Thư viện này đã được chuyển sang nhiều
ngôn ngữ khác nhau và một phần của thư viện này chính là cơ chế cài đặt của mỗi
4
agent. Lập trình viên cần phải gọi các hàm được cung cấp trong thư viện, khai báo
các biến, định nghĩa là các hàm callback đã có sẵn trong thư viện. Trong phần này,
ta mô tả qua một vài thành phần cơ bản của thư viện agent và một số cách sử dụng
thư viện chung cho mọi agent.
3.2. Giao thức giao vận Agent
Hiện nay, mọi hệ thống dựa trên mô hình OAA đều sử dụng TCP/IP như là

một giao thức vận chuyển. TCP được cài trên nhiều hệ điều hành khác nhau như
Unix, Macintosh, Dos, MS Windows .. nên việc sử dụng TCP/IP là rất linh hoạt,
thuận tiện cho việc tương tác giữa các agent chạy trên các nền khác nhau.
Tuy nhiên, OAA được thiết kế sao cho nó có thể cho phép sử dụng nhiều
giao thức giao vận khác nữa. Điều này được cài đặt trong API với một lớp giao vận.
Lớp giao vận là một lớp riêng, được tải riêng rẽ từ phần còn lại của một số thủ tục
của thư viện. Những thủ tục trong lớp giao vận có tên với tiền tố com_. Mọi việc
truyền thông giữa các agent thông qua các thủ tục API này.
3.3. Ngôn ngữ ICL
Như đã nói ở trên, trong phần truyền thông giữa các agent, các biểu thức ICL
được sử dụng để khai báo các solvable, sự kiện, yêu cầu sử dụng dịch vụ, đáp ứng
dịch vụ, chia sẻ dữ liệu thành phần.
Một số framework agent được điều khiển bằng lời nói như là FIPA hay
KQML, thì ICL còn có cả một lớp giao thức đối thoại. Lớp đối thoại của ICL được
định nghĩa bởi các kiểu sự kiện, kết hợp với danh sách các tham số để tổ chức thành
kiểu các sự kiện. Nội dung của lớp này bao gồm cả kết quả trả về, cơ chế kích hoạt,
dữ liệu thành phần có thể được nhúng vào các sự kiện khác nhau.
Ta hoàn toàn có thể nhúng thêm nội dung hàm thành phần viết bằng một
ngôn ngữ khác vào các sự kiện của ICL, đây là một ưu điêm rất lớn của ICL. Với cơ
chế này, không chỉ cung cấp cho facilitator thêm nhiều thông tin về bản chất của các
yêu cầu từ các agent khác mà còn giúp facilitator phân loại các yêu cầu
3.3.1. Khai báo các solvable trong agent
Mỗi agent tham gia vào hệ thống OAA phải khai báo, đưa ra các khả năng
của nó, các dịch vụ nó có thể cung cấp thông qua ngôn ngữ ICL. Điều đó thiết lập
một giao diện ở mức cao giữa các agent, giao diện này được facilitator sử dụng
trong việc liên kết, truyền thông giữa các agent để đáp ứng các yêu cầu của các
agent khác.
Một yếu tố quan trọng trong khả năng của agent chính là kiểu (type) cung
cấp, có thể là khả năng cung cấp thủ tục (procedure solvable), dữ liệu (data
solvable) hoặc cơ chế kích hoạt (trigger). Khả năng cung cấp thủ tục và dữ liệu có

5
thể được các agent khác sử dụng một cách trực tiếp (thường thì các agent đó sử
dụng khả năng này bằng cách gọi thủ tục oaa_Solve trong thư viện).
Ở mức khái niệm, một solvable cung cấp thủ tục (procedure) thực hiện một
hành động nào đó, còn solvable cung cấp dữ liệu (data) lưu giữ một tập các công
việc. Ví dụ: Ta tạo một agent cho hệ thống mail, thì solvable cung cấp thủ tục là
việc gửi message tới người sử dụng, liệt kê các thông điệp đã được gửi đến theo
một chủ đề nào đó hay hiển thị một thông điệp nào đó lên màn hình, còn solvable
cung cấp dữ liệu tương ứng với mỗi quan hệ đó với cơ sở dữ liệu hiện tại. Thường
thì solvable cung cấp dữ liệu được sử dụng để cung cấp kho dữ liệu dùng chung.
Solvable kích hoạt (trigger) không thể truy nhập trực tiếp từ các agent khác,
chúng được sử dụng gián tiếp thông qua việc thiết lập bộ kích hoạt công việc (task
trigger) của chúng. Khả năng này là để phục vụ cho các sự kiện xảy ra dưới một
điều kiện đặc biệt. Ví dụ: một email agent có thể khai báo một khả năng kích hoạt
nhằm kiểm tra các thư đến.
Chú ý rằng có rất nhiều kiểu kích hoạt, task trigger chỉ là một kiểu trong đó. Một
agent khai báo các khả năng của chúng bằng cách sử dụng oaa_Declare và
oaa_Undeclare trong thư viện
3.3.2. Sự kiện
Việc truyền thông giữa các agent diễn ra dưới dạng các sự kiện, ngay cả hoạt
động và cấu trúc của mỗi agent cũng được tổ chức thành kiểu các sự kiện. Trong
việc đối thoại giữa các agent, điều đó có thể giúp ích cho việc nhìn nhận các sự kiện
này như là những thông điệp. Phần lớn các sự kiện cần thiết cơ bản đều đã có trong
thư viện nên không cần các lập trình viên viết lại, ta có thể xem trong oaa_Solve và
oaa_AddTrigger.
Ví dụ: lời gọi oaa_Solve(Goal, Params) trong một agent A nào đó, kết quả trả về có
dạng ev_solve(GoalId, Goal, Params) đi từ A tới facilitator và trả về thông điệp có
dạng ev_solved(GoalId, Requestees, Solvers, Goal, Params, Solutions).
Do các sự kiện này đã được tự động xử lí thông suốt, nên các lập trình viên không
cần quan tấm đến chúng một cách chi tiết nữa.

3.3.3. Yêu cầu dịch vụ
Một agent yêu cầu dịch vụ bằng cách gửi mục tiêu cần đạt được của nó tới
facilitator. Mỗi yêu cầu có thể có một hay nhiều khả năng giải quyết.
Thư viện OAA cung cấp cho mỗi agent một cơ chế truy nhập đơn thống nhất
để có thể yêu cầu dịch vụ từ các agent khác, xem trong oaa_Solve.
6
oaa_ Solve cung cấp một số các tham số đầu vào khác nhau, các tham số này có thể
được dùng để thay đổi yêu cầu mong muốn từ facilitator, hoặc là yêu cầu dịch vụ từ
agent khác. Đặc biệt, tham số địa chỉ có phép xác định rõ lời tới một hay nhiều
agents. Các agent có thể sử dụng oaa_Solve một cách cục bộ bằng cách đưa vào
tham số đầu vào của agent gọi chính địa chỉ của nó.
3.3.4. Dữ liệu thành phần
Dữ liệu thành phần được trả về từ những câu truy vấn yêu cầu dữ liệu. Trong
một vài trường hợp, những dữ liệu thành phần này có thể được fully instantiated
hoặc là partially instantied.
3.3.5. Cơ chế kích hoạt
OAA trigger cung cấp một cơ chế chung cho các agent có thể xác định rõ các
điều kiện để một sự kiện có thể xảy ra. Mỗi agent có thể cài đặt trigger môt cách
cục bộ (trên chính nó) hoặc là từ xa (trên facilitator hoặc một agent đồng cấp nào
đó). Trigger được chia làm 4 loại: Communication, data, task và time trigger.
Triggers liên hệ với solvable theo 2 cách: Cách 1, tất cả các trigger đều được
cài đặt như là data solables, khai báo cho mọi agent. Cách 2, task trigger yêu cầu
khai báo một trigger solvable.
3.3.6. Danh sách tham số
Rất nhiều thành phần của thư viện như là solvable, events, procedures ..
nhận danh sách tham số đầu vào làm đối số. Ví dụ : khai báo một solvable data với
danh sách tham số như sau :
[type(data), single_value(true), persistent(true)]
Nhiều tham số có giá trị mặc định. Khi ta muốn một tham số có giá trị mặc
định thì không cần thiết phải xác định toàn bộ đối số.

Một tham số boolean với giá trị true có thể bỏ qua được. Ví dụ: danh sách
tham số dưới đây có thể viết như sau:
[type(data), single_value, persistent]
Để lấy giá trị của một tham số từ danh sách các tham số, ta gọi hàm
icl_GetParamValue. Ví dụ, trong ngôn ngữ Prolog, có thể lấy giá trị của tham số
như sau:
icl_GetParamValue(from(Requestor), Params)
3.3.7. Tên và địa chỉ của Agent
7
Mỗi agent có thể có một hay nhiều server connection và một hay nhiều client
connection. Thường thi facilitator duy trì một kết nối đơn, và mỗi client agent duy
trì một kết nối đơn tới facilitator của agent nó.
Mọi agent (bao gồm cả facilitator) đều có tên đại diện, địa chỉ đầy đủ, địa
chỉ cục bộ với mỗi kết nối mở client và mỗi kết nối mở server. Quy cách về địa chỉ
đầy đủ phụ thuộc vào giao thức giao vận ta sử dụng. Nếu sử dụng TCP/IP, ta sẽ
khai báo địa chỉ như sau: addr(tcp(Host, Port ), còn địa chỉ của agent client sẽ ghi
như sau: addr( tcp(Host, Port), LocalID).
3.4. Sự kiện lặp
Mọi hành động của các agent đều có cấu trúc xoay quanh một sự kiện lặp, sự
kiện này được khởi tạo khi một agent được gọi (thường thì đó là lời gọi của một
agent tới các hàm thư viện agent oaa_MainLoop). Việc gọi sự kiện lặp là để lặp lại
quá trình kiểm tra các sự kiện trong hàng đợi của agent.
3.5. Các thành phần lập trình cơ bản
Trong mỗi agent có một số thành phần lập trình cơ bản dùng để định nghĩa một
số quy tắc ứng xử của agent khi tham gia vào OAA, những thông tin cần thiết được
cung cấp từ thư viện agent sẽ giúp cho agent thực hiện các hành động khác nhau.
• Declarations of solvables. Mỗi agent cung cấp khả, gửi tới facilitator một
danh sách các dịch vụ mà agent đó cung cấp. Facilitator sử dụng thông tin
này để đáp ứng lại các yêu cầu cung cấp dịch vụ. Các agent đăng kí dịch vụ
mình cung cấp bằng cách truyền tham số vào oaa_Register. Sau khi đăng kí,

agent có thể thay đổi khai báo bằng cách sử dụng oaa_Declare,
oaa_Undeclare, và oaa_Redeclare.
• Request handlers. Với mỗi khả năng giải quyết của theo kiểu gọi hàm, agent
phải cung cấp một thủ tục callback hoặc định nghĩa một sự kiện callback
app_do mặc định.
• oaa_SetTimeout(TimeoutDelay). Với việc gọi thủ tục thư viện này, agent có
thể đưa ra thời gian timeout khi chờ đợi sự kiện quay vòng.
• app_idle callback. Cho phép một agent định nghĩa ra một thủ tục để agent
khác gọi khi không có sự kiện này trong hàng đợi và xảy ra timeout. Nếu
muốn viết một thủ tụcnhư thế, ta phải điền thêm thông tin vào libarary bằng
cách gọi oaa_RegisterCallback oaa_RegisterCallback(app_idle,
ProcedureName)
8