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SISTEMAS MULTIAGENTE SISTEMAS MULTIAGENTE SISTEMAS MULTIAGENTE SISTEMAS MULTIAGENTE APLICADOS AL CONTROL Y APLICADOS AL CONTROL Y APLICADOS AL CONTROL Y APLICADOS AL CONTROL Y MANTENIMIENTO DE MANTENIMIENTO DE HUERTOS SOLARESHUERTOS SOLARES

Dra. Mª del Carmen Romero [email protected]

Departamento Tecnología ElectrónicaUniversidad de Sevilla

SISTEMAS MULTIAGENTE SISTEMAS MULTIAGENTE SISTEMAS MULTIAGENTE SISTEMAS MULTIAGENTE APLICADOS A SISTEMAS DE APLICADOS A SISTEMAS DE APLICADOS A SISTEMAS DE APLICADOS A SISTEMAS DE CONTROLCONTROL

Dra. Mª del Carmen Romero [email protected]


ÍndiceÍndiceDesarrollo de MAS

ÍndiceÍndice

◦ Plataformas de desarrollo

◦ JADE

Proyecto CARISMA◦ Antecedentes

◦ Modelo de propagación del conocimiento

◦ Arquitectura

◦ Agentes◦ Agentes

◦ Ontología

◦ AprendizajeAprendizaje

◦ Implementación en JADE

16/06/2010 3

DESARROLLO DE MASDESARROLLO DE MAS

16/06/2010 4

AplicacionesAplicacionesAplicacionesAplicacionesVariedad de aplicaciones en el mundo real: videojuegos Variedad de aplicaciones en el mundo real: videojuegos, sistemas de transporte, logística, etc.

Sistemas de información

Sistemas cooperativos

Sistemas

Recuperación de la información

Robótica

Comercio electrónico

Sistemas distribuidos

Gestión del conocimiento

Agentes

Interfaces de usuario

Internet Inteligencia artificial

16/06/2010 5

Plataformas MASPlataformas MASPlataformas MASPlataformas MASRecomendables para desarrollo de aplicaciones Recomendables para desarrollo de aplicaciones distribuidas y en todo lo relativo a tecnologías móviles alta escalabilidad y balanceo de móviles alta escalabilidad y balanceo de carga.Di l t f f k lib í Diversas plataformas: frameworks y librerías que facilitan el desarrollo de sistemas

lti t multiagente. Estas herramientas minimizan el tiempo de desarrollo y permiten trabajar bajo estándares aceptados en el desarrollo de MAS.

16/06/2010 6

Plataformas MASPlataformas MASPlataformas MASPlataformas MASPlataforma Licencia Lenguaje DominioPlataforma Licencia Lenguaje Dominio

ABLE Agent Building and Learning Environment

Open Source Able Rule LanguageConstrucción de agentes inteligentes haciendo uso de máquinas de aprendizaje y razonamiento

iGenThe Cognitive Agent Software Toolkit

Propietario C, C++, Java Modelado de diversos aspectos biológicos del ser humano

ADKADKAgent Development Kit

GPL Java Aplicaciones con una alta escalabilidad

ZEUS Open Source Visual Editors Sistemas multi-agente basados en reglas y scripting

JASAJava AuctionSimulator API

GPL Java Simulación de entornos económicos

AgentBuilder Propietario KQML, Java, C++ Sistemas multi-agente de propósito general

JADEJava AgentDevelopmentFramework

GPL Java Sistemas multi-agente de propósito general

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Plataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADE

Características interesantes:Características interesantes:◦ licencia libre,◦ orientado al desarrollo de MAS de propósito

general,◦ integrado con el uso de un lenguaje

ampliamente conocido (JAVA),p (J ),◦ cumple con los estándares FIPA para la

comunicación entre agentes e interplataforma,comunicación entre agentes e interplataforma,◦ amplio uso tanto en entornos académicos

como empresarialescomo empresariales.

16/06/2010 8

Plataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADE¿Qué es JADE?¿Qué es JADE?◦ Java Agent Development Framework.◦ Framework para el desarrollo de agentes p g

inteligentes en Java, que ofrece:Una estructura conceptual para el desarrollo de un MAS.U j t d lib í f ilit l d ll d Un conjunto de librerías que facilitan el desarrollo de un nuevo MAS, haciendo hincapié en los temas relativos a la comunicación entre agentes.U j d i i h ibl l Un conjunto de servicios que hacen posible el funcionamiento del MAS sobre plataformas heterogéneas (“middleware”).A li i áfi d i d f ili l Aplicaciones gráficas destinadas a facilitar la monitorización y depuración del MAS que se está desarrollando.

16/06/2010 9

Plataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADEAgente CAgente C

Agente A

Agente D

Aplicación MAS

Aplicación MAS

Agente BMASMAS

Capa homogéneaCapa homogénea

Plataforma JADEContenedor

principal Contenedor Contenedor

JavaJava J2SE J2EE J2ME

Redes inalámbricas y cableadasRedes inalámbricas y cableadas

16/06/2010 10

Internet

Plataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADEPlataformas MAS: JADE

Más en el taller de mañana: Más en el taller de mañana: ◦ 9h30 en aula B1.32

16/06/2010 11

PROYECTO CARISMAPROYECTO CARISMA

16/06/2010 12

Telecontrol tradicionalTelecontrol tradicionalTelecontrol tradicionalTelecontrol tradicional

……HMI

Centro de Control

Protocolo de telecontrol

Frontal de Comunicaciones



16/06/2010 13

Equipo de campo Equipo de campo……


Protocolos Protocolos Protocolos estándaresProtocolos estándares

Centro de C t l

Centro de C t lProtocolos Protocolos RTURTU ControlControl

Gateway Gateway

Protocolos propietariosProtocolos propietarios

16/06/2010 14

Gateway o proxyGateway o proxy


Centro de

controlRed

corporativacorporativa

Bus de datos

Hardware de procesadoTerminales de Terminales de control

B d t l

Bus de campo

Bus de campo

Bus de campo

16/06/2010 15

Bus de control

Telecontrol mejoradoTelecontrol mejoradoTelecontrol mejoradoTelecontrol mejorado

P t IDOLOP t IDOLO

16/06/2010 16

Proyecto IDOLOProyecto IDOLO

Soporte MAS al telecontrolSoporte MAS al telecontrolSoporte MAS al telecontrolSoporte MAS al telecontrol

Surveillancetargets Guards Vision

H iActions Senses

SENSORSHearingSmelling

Supervisor Supervisor

RTU1 RTUn

...

CC

Trainning agentP TOMARESP TOMARES

16/06/2010 17

Trainning agentProyecto TOMARESProyecto TOMARES

Soporte MAS al telecontrolSoporte MAS al telecontrolSoporte MAS al telecontrolSoporte MAS al telecontrolSYSTEM CONTROL LEVEL

APPLICATION 1

APPLICATION n

...SCADA

SYSTEM CONTROL LEVEL

SupervisorAPPLICATION 1

LAN (Ethernet, TCP/IP)

Gateway (GW)

Guard

HMI

WAN (ATM, TCP/IP)

y ( )IEEE 802.15.4/

ZigBee

Router mesh

IEEE 802.15.4/ZigBee

Guard

ON HMI

GW

IEEE 802.15.4/ZigBee

RTU

STA

TIO

LAN (Ethernet, TCP/IP)IEEE 802.15.4/

Zi B

GuardGuard

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Intelligent Electronic Device (IED) IED EQUIPMENTSensors and actuators

ZigBee

Proyecto TOMARESProyecto TOMARES

Proyecto CARISMAProyecto CARISMAProyecto CARISMAProyecto CARISMAProyecto Control Automático Remoto de Instalaciones Solares con tecnología Multi-Agente. El objetivo es poder controlar, monitorizar y mejorar el monitorizar y mejorar el mantenimiento de huertos solares de forma automatizada.Para ello se distribuirán pequeños di i i di i d dispositivos en distintas zonas de estas plantas solares, a los cuales se les asociarán sensores y actuadores.El sistema multiagente que correrá sobre el conjunto de estos dispositivos deberá ser capaz de poder tomar decisiones de control poder tomar decisiones de control automatizadas ó enviar recomendaciones a los técnicos de la planta solar, en función de los datos/conocimiento que manejendatos/conocimiento que manejen.

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Propagación del conocimientoPropagación del conocimientoPropagación del conocimientoPropagación del conocimientoModelo jerárquico dividido en capas (≥3) y basado en Modelo jerárquico dividido en capas ( 3) y basado en el conocimiento del sistema◦ Input Layer: agentes que poseen un conocimiento global

del sistema La configuración más simple compone esta del sistema. La configuración más simple compone esta capa de un solo agente.

◦ Middle Layer: agentes que poseen conocimiento parcial del sistema Se puede dividir en variasdel sistema. Se puede dividir en varias.

◦ Final Layer: agentes con conocimiento/visión local del sistema hardware.

Input Layer

Middle Layer

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Final Layer

Propagación del conocimiento Propagación del conocimiento Propagación del conocimiento Propagación del conocimiento

Fl j d i i (A)

Flujos de conocimiento distintos según punto de entrada del conocimiento en el sistema

Input Middle Final( )

en el sistemaLa comunicación entre agentes se encuentra limitada, de tal forma que

Final Middle(B)

, qlos agentes sólo podrán comunicarse con agentes de su misma capa o con agentes de capas adyacentes

Input

agentes de capas adyacentes. Sólo se permite una comunicación directa con la capa de entrada cuando se

Input

capa de entrada cuando se presenten requisitos en tiempos de respuesta. Middle

(C)

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Final

Propagación del conocimiento Propagación del conocimiento Propagación del conocimiento Propagación del conocimiento P l l fl j d

if not hasKnowledge(DA,newK)if acceptByReputation(DA,SA)

Para controlar los flujos de conocimiento en el sistema, se han introducido mecanismos de etiquetado del conocimiento:

newFb=newK.fb/SA.rpinsertKnowledge(DA,newK,newFb)

elsediscardKnowledge(DA,newK)

Fiabilidad y Reputación◦ La fiabilidad representará un valor

de confianza en el conocimiento que se transmite.

endifelse

if acceptByReputation(DA,SA)if(oldK.fb <= newK.fb)

◦ La reputación aplica un grado de confianza entre los distintos agentes que componen el sistema.

newFb=newK.fb/SA.rpupdateKnowledge(DA,oldK,newK,newFb)

elseif confirmKnowledge(DA,newK)

En función de estos dos valores se producirá o no la propagación del conocimiento en ciertas áreas del sistema

newFb=newK.fb/SA.rpupdateKnowledge(DA,newK,newFb)


en ciertas áreas del sistema. endifendif


f

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endifendif

Propagación del conocimientoPropagación del conocimientoPropagación del conocimientoPropagación del conocimiento

ATPosee suficiente conocimiento para dar una solución ACL: Informar de alarma y dar

recomendaciónACL: Informar de alarma y dar recomendaciónACL: Informar de alarma y dar recomendación

AC1AC1AC1recomendaciónrecomendaciónrecomendación

Posee suficiente conocimiento para dar una recomendación

AO2AO2AO2

ACL: Informar de alarmaACL: Informar de alarmaACL: Informar de alarma

No posee suficiente conocimiento

ACL: Informar de solución



AO1AO1AO1AO3AO3AO3

Regla de detección activada

ACL: Informar de alarmaACL: Informar de alarmaACL: Informar de alarma ……AO1AO1AO1

ACL: Transferencia dato del sensorACL: Transferencia dato del sensorACL: Transferencia dato del sensor

Regla de detección activada

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ADSADSADS

ArquitecturaArquitecturaArquitecturaArquitecturaCuatro tipo de agentes:

AT

Cuatro tipo de agentes: ◦ Agente Teleoperador (AT)

◦ Agente Coordinador (AC) AC AC AC AC

◦ Agente Operador (AO)

◦ Agente Dispositivo (ASD)

Repartidos entre las distintas capas:

AO AO AO AO AO AO

p p◦ Agente Teleoperador

Capa de entrada

◦ Agentes Coordinadores

ASD ASD ASD ASD

C d 1C d 1 C d 2C d 2 C d 3C d 3◦ Agentes Coordinadores

Capa intermedia

◦ Agentes operadores y dispositivo C fi l

Contenedor 1Contenedor 1 Contenedor 2Contenedor 2 Contenedor 3Contenedor 3

Zona de cobertura 1Capa final

Se definen zonas de comunicación.Zona de cobertura 2

Zona de cobertura 3

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Arquitectura: AgentesArquitectura: AgentesArquitectura: AgentesArquitectura: AgentesAgente Teleoperadorge te e eope ado◦ Agente de control global de la plataforma: configurar diversos aspectos del

sistema (zonas de cobertura y pertenencia de agentes a cada zona) y servir como interfaz para el acceso al resto de agentes del sistema y al usuario.p g y

Agente Coordinador◦ Agente encargado de coordinar soluciones globales a una situación de fallo o

alarma.alarma.

Agente Operador◦ Agente encargado de controlar los distintos agentes dispositivo-sensor que

tenga asignados ó tomar una actuación sobre un agente dispositivo También tenga asignados ó tomar una actuación sobre un agente dispositivo. También ofrecerá distintos mecanismos de comunicación de fallos a otros agentes (coordinadores u operadores).

Agente Dispositivo-SensorAgente Dispositivo-Sensor◦ Agente reactivo encargado de obtener datos de los sensores y de ejecutar

acciones sobre los actuadores, en caso de que existan. Este agente será único y adaptado al tipo de dispositivo que vaya a tratar.adaptado al tipo de dispositivo que vaya a tratar.

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Arquitectura: Arquitectura: Agente DispositivoAgente Dispositivo--SensorSensor

AOAO

Interfaz comúnInterfaz común

Envío de operaciones a actuadores Solicitud/Envío de datos de sensores

ASD ASD ASDASD ASD ASDAdquisición

de datosActuación sobre dispositivo

Sensor Actuador Sensor Actuador

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Aprendizaje de los agentesAprendizaje de los agentesAprendizaje de los agentesAprendizaje de los agentesInicialmente: basado en reglas de detección Inicialmente: basado en reglas de detección fallos/alarmas

Tabla reglas operadorRegla Acción25ºC<Tº<30ºC No hacer nadaTº>30ºC Avisar a coordinador20ºC<Tº<25ºC Actuar sobre enfriador

g p

Tº<20ºC Avisar a agentes op1 y op2

Regla Acción

Tabla reglas coordinador

Si 30ºC<AO1_S1(Tº)>40ªC Informar AO1 de que no ocurre nada en ese rango de temperatura

Regla Acción

Nueva Tabla reglas operadorRegla Acción

25ºC<Tº<40ºC No hacer nadaTº>40ºC Avisar a coordinadorTº<25ºC Avisar a agentes op1 y op2

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Aprendizaje de los agentesAprendizaje de los agentesAprendizaje de los agentesAprendizaje de los agentes

Sistema basado en reglas con DroolsSistema basado en reglas con Droolsimport drools;

rule “TemperaturaExcesiva"when temperatura : Temperatura(promedio >= 40)thenACLMessage msg = new ACLMessage(ACLMessage.INFORM); AID receiver = new AID("receiver", false); msg.addReceiver(agentCoordinator1); System out println(“Exceso de temperatura ");System.out.println( Exceso de temperatura ); AlarmaTemp.setTemperatura(promedio); alarma pred= new alarma(AlarmaTemp);manager.fillContent(msg, pred);Send(msg);

end

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Ontología básicaOntología básicaOntología básicaOntología básicaCARISMAOntologyCARISMAOntology

Conceptos Predicados Acciones

Agente Sensor informacionAgente solicitarInformacion(tipoInformacion)

Identificador Identificador listaSensores

Tipo de Agente Tipo de Sensor

Contenedor al que pertenece

Lista de Agentes con

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los que puede comunicarse

Ontologías: DefiniciónOntologías: DefiniciónOntologías: DefiniciónOntologías: DefiniciónUso de herramienta Protegé y plugin beangeneratorUso de herramienta Protegé y plugin beangenerator

package CARISMAOntology; package CARISMAOntology;

import jade.content.onto.*; import jade.content.schema.*; import jade util leap HashMap; import jade.util.leap.HashMap; import jade.content.lang.Codec; import jade.core.CaseInsensitiveString;

/** file: CARISMAOntology java * /** file: CARISMAOntology.java * @author ontology bean generator * @version 2010/01/12, 19:23:04 */

public class CARISMAOntology extends Ontology { public class CARISMAOntology extends Ontology {

………………..

}

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Ontologías: JADEOntologías: JADEOntologías: JADEOntologías: JADEpublic class agentTeleoperator extends Agent { ………………..

private Codec codec = new SLCodec(); private Ontology ontology = CARISMAOntology.getInstance(); private ContentManager manager = (ContentManager)getContentManager();

public setup(){manager.registerLanguage(SLcodec); manager.registerOntology(CARISMAontology); addBehaviour(new SenderBehaviour (this));

}}

class SenderBehaviour extends SimpleBehaviour {………ACLMessage msg = new ACLMessage(ACLMessage.INFORM); AID receiver = new AID("receiver", false); ( , );msg.setSender(getAID()); msg.addReceiver(receiver); msg.setLanguage(codec.getName()); msg.setOntology(ontology.getName());

Agente AT= new Agente(); AT.setIdentificador(“Agente Teleoperador"); AT.setTipoAgente(“T"); AT.setContenedor(“container1”);

16/06/2010 31

InformacionAgente pred= new InformacionAgente (AT);

manager.fillContent(msg, pred);Send(msg);

Ontologías: JADEOntologías: JADEOntologías: JADEOntologías: JADEpublic class agentTeleoperator extends Agent {

S f ál ………………..


Se fija cuál ontología y qué

lenguaje de t id public setup(){

manager.registerLanguage(SLcodec); manager.registerOntology(CARISMAontology); addBehaviour(new SenderBehaviour (this));

}

contenido entiende el

agente}



16/06/2010 32



Ontologías: JADEOntologías: JADEOntologías: JADEOntologías: JADEpublic class agentTeleoperator extends Agent {

S ó ………………..


Supóngase un comportamiento

destinado a responder a una


}

responder a una solicitud de

información por parte de otro }

class SenderBehaviour extends SimpleBehaviour {………ACLMessage msg = new ACLMessage(ACLMessage.INFORM); AID receiver = new AID("receiver", false);

parte de otro agente

( , );msg.setSender(getAID()); msg.addReceiver(receiver); msg.setLanguage(codec.getName()); msg.setOntology(ontology.getName());


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Se construye el mensaje indicando

el lenguaje de public setup(){

manager.registerLanguage(SLcodec); manager.registerOntology(CARISMAontology); addBehaviour(new SenderBehaviour (this));

}

el lenguaje de contenido y la

ontología específica que se va a usar}

class SenderBehaviour extends SimpleBehaviour {………ACLMessage msg = new ACLMessage(ACLMessage.INFORM); AID receiver = new AID("receiver", false);

que se va a usar

( , );msg.setSender(getAID()); msg.addReceiver(receiver); msg.setLanguage(codec.getName()); msg.setOntology(ontology.getName());


16/06/2010 34






}}


Concepto


16/06/2010 35






}}

class SenderBehaviour extends SimpleBehaviour {………ACLMessage msg = new ACLMessage(ACLMessage.INFORM); AID receiver = new AID("receiver", false); Predicado( , );msg.setSender(getAID()); msg.addReceiver(receiver); msg.setLanguage(codec.getName()); msg.setOntology(ontology.getName());

Predicado(los conceptos no se pueden enviar solos)


16/06/2010 36






}}

class SenderBehaviour extends SimpleBehaviour {………ACLMessage msg = new ACLMessage(ACLMessage.INFORM); AID receiver = new AID("receiver", false); Se asocia el ( , );msg.setSender(getAID()); msg.addReceiver(receiver); msg.setLanguage(codec.getName()); msg.setOntology(ontology.getName());

Se asocia el predicado al mensaje

y se envía


16/06/2010 37



Y A SEGUIR Y A SEGUIR TRABAJANDOTRABAJANDOTRABAJANDO…TRABAJANDO…

16/06/2010 38

Agradecimientos

EL EL PROYECTOPROYECTO CARISMACARISMA ESES UN UN PROYECTOPROYECTO

DE DE EXCELENCIAEXCELENCIA DE LA JUNTA DE DE LA JUNTA DE

ANDALUCÍAANDALUCÍA (P08(P08--TICTIC--03862).03862).(( ))

16/06/2010 39

PublicacionesPublicacionesPublicacionesPublicacionesJ.I. Escudero, J.A. Rodríguez, M.C. Romero: Idolo: Multimedia Data Deployment On Scada Systems, IEEE PES Power Systems Conference And Exposition 2004, ISSN/ISBN: 0-7803-8719-8, New York (USA), 10 – 13 de

b d 2004octubre de 2004.

M.C. Romero, F. Sivianes, A. Carrasco, M.D. Hernández, J.I. Escudero: Multi-Agent System and Embedded System Technologies for Automatic Surveillance, 10TH International Conference on Enterprise Information Systems, ISSN/ISBN: 978-989-8111-37-1, Barcelona (España), 13 – 16 de junio de 2008.

F. Sivianes, M.C. Romero, M.D. Hernández, A. Carrasco, J.I. Escudero: Automatic Surveillance in Power System Telecontrol Applying Embedded and Multi-Agent System Technologies, 2008 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, ISSN/ISBN: 978-1-4244-1666-0, 1172 - 1176, Cambridge (UK), 30 de junio – 2 de julio de 2008.

M C R F Si i C A C M D H d d J I E d Ma a i e e e c espo se M.C Romero, F. Sivianes, C.A. Carrasco, M.D. Hernandez, and J.I. Escudero, Managing emergency response operations for electric utility maintenance, IEEE Industrial Electronic Magazine, vol. 3, no. 3, pp. 15–18, 2009.

A. Carrasco, M.C. Romero-Ternero, F. Sivianes, M.D. Hernandez, J.I. Escudero, Multi-Agent and Embedded System Technologies Applied to Improve the Management of Power Systems , JDCTA: International Journal of Digital Content Technology and its Applications Vol 4 No 1 pp 79 ~ 85 2010Technology and its Applications, Vol. 4, No. 1, pp. 79 85, 2010.

D. Oviedo, M.C. Romero-Ternero, M.D. Hernández, A. Carrasco, F. Sivianes, J.I. Escudero, Model of Knowledge Spreading for Multiagent Systems, 12th International Conference on Enterprise Information Systems, Madeira -Portugal, 8 - 12 Junio 2010.

D Oviedo M C Romero Ternero M D Hernández A Carrasco F Sivianes J I Escudero Architecture for D. Oviedo, M.C. Romero-Ternero, M.D. Hernández, A. Carrasco, F. Sivianes, J.I. Escudero, Architecture for Multiagent-based control systems, International Symposium on Distributed Computing and Artificial Intelligence 2010 (DECAI 2010), Valencia, 7-10 septiembre 2010.

A. Carrasco, M. C. Romero-Ternero, F. Sivianes, M. D. Hernández, D. Oviedo, J. I. Escudero, Facilitating Decision Making and Maintenance for Power Systems Operators through the Use of Agents and Distributed Embedded Systems, g f y p g f g y ,International Journal of Intelligent Information Technologies (IJIIT), ISSN: 1548-3657, Pennsylvania, EEUU, Pendiente de publicación

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SISTEMAS MULTIAGENTE SISTEMAS MULTIAGENTE SISTEMAS MULTIAGENTE SISTEMAS MULTIAGENTE APLICADOS AL CONTROL Y APLICADOS AL CONTROL Y APLICADOS AL CONTROL Y APLICADOS AL CONTROL Y MANTENIMIENTO DE MANTENIMIENTO DE HUERTOS SOLARESHUERTOS SOLARES

Muchas gracias por su atenciónMuchas gracias por su atención

Dra. Mª del Carmen Romero Ternero@[email protected]


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