[論文レビュー] Agent Programming with Declarative Goals

Frank S. de Boer, Koen V. Hindriks+2 more|ArXiv.org|Jul 3, 2002

Multi-Agent Systems and Negotiation参考文献 20被引用数 52

ひとこと要約

本稿では、宣言的目標（達成すべき目標）をエージェントプログラミングに統合することで、エージェント論理とプログラミングフレームワークの間の長年のギャップを埋める、目的志向型エージェントプログラミング言語GOALを紹介する。コミットメント戦略を形式的に定式化し、ホーア形式の証明理論と時相論理を提供することで、GOALはプログラム本文のみを用いてエージェントの性質の検証を可能にし、意味論と論理を併せ持つ包括的なエージェントプログラミング理論を提供する。

ABSTRACT

A long and lasting problem in agent research has been to close the gap between agent logics and agent programming frameworks. The main reason for this problem of establishing a link between agent logics and agent programming frameworks is identified and explained by the fact that agent programming frameworks have not incorporated the concept of a `declarative goal'. Instead, such frameworks have focused mainly on plans or `goals-to-do' instead of the end goals to be realised which are also called `goals-to-be'. In this paper, a new programming language called GOAL is introduced which incorporates such declarative goals. The notion of a `commitment strategy' - one of the main theoretical insights due to agent logics, which explains the relation between beliefs and goals - is used to construct a computational semantics for GOAL. Finally, a proof theory for proving properties of GOAL agents is introduced. Thus, we offer a complete theory of agent programming in the sense that our theory provides both for a programming framework and a programming logic for such agents. An example program is proven correct by using this programming logic.

研究の動機と目的

• 既存のフレームワークに宣言的目標が欠如していることにより長年続く、エージェント論理とエージェントプログラミングフレームワークの間のギャップを埋めること。
• 手続き的プラン（達成すべきでない目標）ではなく、宣言的目標（達成すべき目標）を組み込む新しいエージェントプログラミング言語GOALを導入すること。
• エージェント論理におけるコミットメント戦略の概念を用いて、GOALの計算的意味論を形式的に定式化すること。
• ホーア三つ組と{f until}演算子を備えた時相論理を用いた、エージェントの性質を検証する証明理論を開発すること。
• エージェントの性質がトレースに基づく推論を避けて、プログラム本文の検査のみで検証可能であることを示すこと。

提案手法

• UNITYをインspirationとして得たプログラミング言語としてGOALを設計し、信念、目標、能力、行動を明示的にサポートすること。
• エージェントの実行をモデル化するため、精神状態とトレースを用いた形式的操作的意味論を定義すること。
• プログラムの正しさを推論するための、最弱適合事前条件（wlp）意味論を備えたホーア論理を導入すること。
• 生存性と安全性の性質を指定するために{f init}および{f until}演算子を備えた時相論理${\cal{L}}_T$を拡張すること。
• プログラミング論理と操作的意味論の間に形式的なリンクを確立し、論理的証明が実際のエージェント行動に対応することを保証すること。
• 生存性と安全性の時相的性質が、ホーア三つ組の集合と等価であることを証明し、プログラム本文の検査のみで検証が可能であることを示すこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして宣言的目標（達成すべき目標）をエージェントプログラミング言語に効果的に統合し、エージェント論理とのギャップを埋めることができるか？
• RQ2 宣言的目標とコミットメント戦略をサポートするプログラミング言語に対して、どのような形式的意味論を定式化できるか？
• RQ3 プログラム本文のみを用いてエージェントの性質を検証できるような証明理論を構築できるか？トレース解析を回避して。
• RQ4 時相論理をどのように拡張すれば、エージェントの生存性と安全性の性質を、プログラム意味論と形式的にリンクさせた形で表現できるか？
• RQ5 エージェントプログラムの文脈において、ホーア三つ組と時相論理式の関係は何か？

主な発見

• GOALは宣言的目標をエージェントプログラミングに効果的に統合し、信念や目標といったエージェント論理の概念と整合する形式的フレームワークを提供する。
• エージェント論理からのコミットメント戦略が、GOALの計算的意味論を定義するために用いられ、精神状態と行動との整合性を保証する。
• GOALに対してホーア形式の証明理論が確立され、最弱適合事前条件を用いた、エージェントプログラムの形式的検証が可能になる。
• ${\cal{L}}_T$における時相論理式は、プログラムトレースと形式的にリンクされており、生存性と安全性の性質を指定可能である。
• 時相論理で表現された生存性と安全性の性質が、ホーア三つ組の集合と等価であることが示され、プログラム本文の検査のみで検証が可能になる。
• 提示された論理を用いて、例示プログラムが正しく証明され、エージェント行動の形式的推論に基づく検証の可能性が実証された。