[論文レビュー] Brainstorm/J: a Java Framework for Intelligent Agents

Alejandro Zunino, Analı́a Amandi|ArXiv.org|Jul 4, 2000

Multi-Agent Systems and Negotiation参考文献 29被引用数 5

ひとこと要約

Brainstorm/J は、メタオブジェクトと反射アーキテクチャを活用して、柔軟で再利用可能かつ拡張可能なエージェント開発を可能にする、Javaベースのマルチエージェントシステム開発フレームワークである。通信、意思決定、知覚、計画といった共通するエージェント行動を再利用可能なクラス階層にカプセル化することで、開発作業を軽減し、多数の応用分野における多様なエージェントタイプの開発を支援する。

ABSTRACT

Despite the effort of many researchers in the area of multi-agent systems (MAS) for designing and programming agents, a few years ago the research community began to take into account that common features among different MAS exists. Based on these common features, several tools have tackled the problem of agent development on specific application domains or specific types of agents. As a consequence, their scope is restricted to a subset of the huge application domain of MAS. In this paper we propose a generic infrastructure for programming agents whose name is Brainstorm/J. The infrastructure has been implemented as an object oriented framework. As a consequence, our approach supports a broader scope of MAS applications than previous efforts, being flexible and reusable.

研究の動機と目的

• マルチエージェントシステム（MAS）開発のための汎用的で再利用可能なフレームワークが、特定の分野に特化したものにとどまらず、多様なエージェントタイプと応用分野をサポートするという欠如を解消すること。
• 共通するエージェント機能を再利用可能なフレームワークに抽象化することで、マルチエージェントシステムを構築するための設計およびプログラミング作業を軽減すること。
• 意思決定、反応性、移動性、精神状態の記号的操作といった高度なエージェント機能をサポートする、柔軟で拡張可能なインfraストラクチャを提供すること。
• 従来のツールやコンponentライブラリの制限を克服し、フレームワークベースの設計によって双方向の制御フローとより深いアーキテクチャ再利用を可能にすること。
• サブクラス化とメタオブジェクトの組み合わせを通じて、オンライン計画や学習といった複雑な行動を含む新しいエージェント機能の統合を可能にすること。

提案手法

• メタオブジェクトがメソッド呼び出しをインターセプトし、実行時にエージェント固有の振る舞いを注入する、Brainstormエージェントアーキテクチャに基づくフレームワークを設計する。
• Java を用いて実装し、JMOP（Java Meta-Object Protocol）によるメタオブジェクトサポートと、記号的推論に適した多パラダイム言語である JavaLog を統合する。
• 通信、知覚、目標管理、計画といったコアなエージェント機能をカプセル化する抽象基底クラスの階層を定義する。
• サブクラス化とコンpositionを通じて拡張性を実現し、開発者が共通の制御フローとインfraストラクチャを再利用しながら、アプリケーション固有のエージェント振る舞いを実装できるようにする。
• 複数のエージェントプロセスの並列実行をサポートし、同時に会話、計画、環境知覚が可能となるようにし、競合や依存関係の処理も行う。
• プラグイン可能なメタオブジェクトクラスを通じてエージェント機能を統合し、コアコンponentを変更せずに、動的かつ柔軟なエージェント振る舞いの組み合わせを可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 特定の分野に特化したものにとどまらず、多様なエージェントタイプと応用分野をサポートできる汎用的で再利用可能なマルチエージェントシステムフレームワークを、どのように設計できるか？
• RQ2 Java のメタオブジェクトをどの程度活用すれば、意思決定、通信、知覚といったエージェント機能を、通常のオブジェクトに透明に挿入できるか？
• RQ3 エージェント開発における制御フロー、再利用性、拡張性の観点から、フレームワークベースのアプローチはコンポonentライブラリと比べてどのように異なるか？
• RQ4 オンライン計画や学習といった複雑なエージェント行動を、再利用可能なソフトウェアインfraストラクチャ内に統合するためのメカニズムは何か？
• RQ5 フレームワークは、多様なエージェント行動をサポートする柔軟性と、MASプログラミングにおける開発作業を軽減する構造的整合性の両方を備えられるか？

主な発見

• Brainstorm/J は、共通するエージェント機能を再利用可能な抽象クラスに抽象化することで開発作業を軽減し、開発者はアプリケーション固有の論理にのみ集中できる。
• サブクラス化とメタオブジェクトの組み合わせにより、多様なエージェントタイプの作成が可能であり、広範な MAS 応用分野をカバーできる。
• メタオブジェクトは、新しいメタオブジェクトクラスを追加するだけで、コアコンponentを変更せずに、計画や学習といった新しいエージェント機能を柔軟に統合するメカニズムを提供する。
• フレームワークは、複数のエージェントプロセスの並列実行を可能にし、同時に会話、計画、知覚が可能となるが、相互依存関係や競合の適切な処理も行える。
• コンポonentライブラリと比較して、Brainstorm/J は双方向の制御フローとより深いアーキテクチャ再利用を提供し、より強力で保守性の高いエージェントシステムを実現する。
• フレームワークの設計は拡張性と適応性を備えており、コードメトリクスにおいて定量的な改善が得られた：評価された実装では、クラスあたりの NCSS が 32.66% 減少し、クラスあたりのメソッド数が 18.98% 減少した。