[論文レビュー] FIPA agent based network distributed control system

V. Gyurjyan, D. Abbott+4 more|arXiv (Cornell University)|May 12, 2003

Service-Oriented Architecture and Web Services参考文献 1被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、高エネルギー物理学実験におけるFIPA準拠のエージェントベース分散制御システムを提案する。JADEをFIPA実装として用い、一貫したXML/RDFSベースのオントロジー言語（COOL）を採用することで、異種制御システムの動的かつプラグアンドプレイ統合を可能にする。本システムは、高レベルの中継エージェントとレガシーシステムの自動ラッピング生成により、フェイルセーフ性とリアルタイム再構成を実現する。

ABSTRACT

A control system with the capabilities to combine heteregeneous control systems or processes into a uniform homogeneous environment is discussed. This dynamically extensible system is an example of the software system at the agent level of abstraction. This level of abstraction considers agents as atomic entities that communicate to implement the functionality of the control system. Agents engineering aspects are addressed by adopting the domain independent software standard, formulated by FIPA. Jade core Java classes are used as a FIPA specification implementation. A special, lightweight, XML RDFS based, control oriented, ontology markup language is developed to standardize the description of the arbitrary control system data processor. Control processes, described in this language, are integrated into the global system at runtime, without actual programming. Fault tolerance and recovery issues are also addressed.

研究の動機と目的

• 異種高エネルギー物理学制御システムにおける相互運用性、スケーラビリティ、ユーザインタフェース標準化の課題に対処すること。
• ハードウェアからソフトウェア抽象化へ焦点を移すソフトウェア中心のオープンアーキテクチャ制御システムを構築すること。
• 低レベルプログラミングを伴わずに、ランタイムにおける多様な制御プロセスおよびレガシーシステムの統合を可能にすること。
• 自律的エージェント協調と回復メカニズムを通じて、フェイルセーフ性と動的再構成を確保すること。

提案手法

• エージェント通信、発見、管理の標準化のため、FIPAエージェント参照モデルを採用すること。
• AMS、DF、ACCサービスを提供するFIPA準拠JavaフレームワークであるJADEを用いてエージェントプラットフォームを実装すること。
• RDFSおよびXML名前空間に基づき、制御システムコンポーネントを意味的に記述可能な軽量で拡張性のあるオントロジー言語（COOL）を設計すること。
• プラットフォーム管理、調整、外部システム統合のための特殊な高レベル中継エージェント（Hepatic、Thalamus、Cortex）を設計すること。
• Protégé-2000を用いてCOOLで制御システムの知識ベースを記述し、制御プロセスおよびGUIコンポーネントのためのクラス、プロパティ、インスタンスを定義すること。
• COOLまたはCLIPS記述から自動的にラッピングエージェントを生成し、レガシーシステムの制御ソフトウェアをマルチエージェント環境にカプセル化して公開すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高エネルギー物理学実験における異種制御システムを、統一的で拡張可能かつ相互運用可能な制御環境に統合する方法は何か？
• RQ2 エージェントベースソフトウェアアーキテクチャは、分散制御システムにおける動的再構成とフェイルセーフ性をどのように実現できるか？
• RQ3 制御プロセスを意味的に記述し、機械可読な統合を可能にする分野特化型オントロジー言語をどのように設計できるか？
• RQ4 FIPA準拠エージェントプラットフォームは、複雑な制御システムにおけるリアルタイム協調と回復を効果的に管理できるか？
• RQ5 非エージェント制御ソフトウェアおよびハードウェアを、エージェントベース制御フレームワークにシームレスに統合する方法は何か？

主な発見

• COOLオントロジーを用いた制御プロセスの動的統合が成功裏に実現され、再プログラミングを伴わず新規コンポーネントのプラグアンドプレイ追加が可能となった。
• 高レベル中継エージェント（Hepatic、Thalamus、Cortex）により、強固なシステム調整、障害検出、クラッシュしたエージェントおよびコンテナの自動回復が実現された。
• CortexエージェントはCOOLまたはCLIPS記述から自動的にラッピングエージェントを生成し、非エージェント制御システムのシームレスな統合を可能にした。
• JADEをFIPA準拠プラットフォームとして採用することで、分散エージェント間での標準化と相互運用性が確保された。
• COOLオントロジーは、GUIコンポーネントを含む制御システムの意味論を機械可読で、拡張可能かつモジュラーなフレームワークとして提供した。
• プロトタイプは、将来の高エネルギー物理学実験に向けたソフトウェア中心のエージェントベース制御アーキテクチャの実現可能性を示した。