[논문 리뷰] Finding new routes for integrating Multi-Agent Systems using Apache Camel

Cleber Jorge Amaral, Sérgio Pereira Bernardes외 5명|arXiv (Cornell University)|2019. 05. 25.

Multi-Agent Systems and Negotiation참고 문헌 19인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 다중 에이전트 시스템(MAS)을 외부 엔티티와 원활하게 통합하기 위해 에이전트 간(A-A) 및 에이전트-환경(A-E) 상호작용 모델을 모두 지원하는 두 가지 Apache Camel 컴포넌트인 camel-jason과 camel-artifact를 제안한다. Camel의 라우팅 및 프로토콜 매체 기능을 활용함으로써 자율성 있는 실체는 에이전트로, 비자율성 있는 실체는 아티팩트로 모델링할 수 있으며, 통합 로직으로부터 에이전트를 부담 없이 분리함으로써 상호운용성, 라우팅, 데이터 변환의 단순화를 가능하게 한다.

ABSTRACT

In Multi-Agent Systems (MAS) there are two main models of interaction: among agents, and between agents and the environment. Although there are studies considering these models, there is no practical tool to afford the interaction with external entities with both models. This paper presents a proposal for such a tool based on the Apache Camel framework by designing two new components, namely camel-jason and camel-artifact. By means of these components, an external entity is modelled according to its nature, i.e., whether it is autonomous or non-autonomous, interacting with the MAS respectively as an agent or an artifact. It models coherently external entities whereas Camel provides interoperability with several communication protocols.

연구 동기 및 목표

• 다중 에이전트 시스템(MAS)에서 에이전트 간(A-A) 및 에이전트-환경(A-E) 통합 모델을 동시에 지원하는 통합 플랫폼의 부족을 보완한다.
• 비자율성 외부 엔티티를 강제로 '에이전트화'하는 것을 방지하여 복잡성 증가와 성능 저하를 줄이는 실용적 해결책을 제공한다.
• IoT 기기, ERP 시스템, 모바일 애플리케이션 등 다양한 외부 시스템과 표준 통신 프로토콜을 통해 상호운용성을 확보한다.
• Apache Camel을 통해 라우팅, 데이터 변환, 프로토콜 처리를 추상화함으로써 에이전트 로직과 통합 관련 사항을 분리한다.
• 단일이고 확장 가능한 통합 프레임워크 내에서 자율성 있는(에이전트로 모델링된) 및 비자율성 있는(아티팩트로 모델링된) 외부 엔티티를 모두 지원한다.

제안 방법

• A-A 통합을 위한 camel-jason, A-E 통합을 위한 camel-artifact 컴포넌트를 설계 및 구현한다.
• Apache Camel의 라우팅 엔진을 사용하여 에이전트와 외부 엔티티 간의 메시지 흐름을 정의하고, 저수준 통신 세부 정보를 추상화한다.
• 자율성 있는 경우(예: 계획기, 인간 사용자) 외부 엔티티를 에이전트로 모델링하고, 비자율성 있는 경우(예: 기계, 센서) 아티팩트로 모델링한다.
• Camel이 제공하는 광범위한 기존 컴포넌트 라이브러리(예: MQTT, HTTP, JMS)를 활용하여 이질적인 통신 프로토콜을 지원한다.
• JaCaMo 플랫폼에 컴포넌트를 통합하여, 에이전트가 표준 ACL 메시지 또는 아티팩트 작업을 통해 외부 엔티티와 상호작용할 수 있도록 한다.
• Camel의 DSL을 사용해 camel 라우트를 정의하여 메시지 헤더(예: ArtifactName, OperationName) 및 라우팅 로직을 명시함으로써 타입 안정성과 조합 가능성을 확보한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 단일 MAS 통합 프레임워크 내에서 에이전트 간(A-A) 및 에이전트-환경(A-E) 상호작용 모델을 어떻게 원천적으로 지원할 수 있는가?
• RQ2 비자율성 외부 엔티티의 강제 에이전트화를 방지할 경우, 시스템의 복잡성과 성능에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 Apache Camel이 이질적인 외부 시스템과의 통합을 위해 확장 가능하고 상호운용 가능한 미들웨어 계층으로서 얼마나 효과적인가?
• RQ4 다양한 외부 엔티티와의 통신을 유지하면서도 에이전트 프로그램이 통합 관련 사항에서 어떻게 분리될 수 있는가?
• RQ5 Camel 기반 컴포넌트를 활용한 라우팅, 프로토콜 매체, 데이터 변환의 실용적 이점은 무엇인가?

주요 결과

• 제안된 camel-jason 및 camel-artifact 컴포넌트는 단일 MAS 프레임워크 내에서 A-A 및 A-E 상호작용 모델을 성공적으로 지원하며, 이질적인 외부 엔티티와의 통합을 가능하게 한다.
• 자율성에 따라 외부 엔티티가 적절히 모델링됨: 자율성 있는 시스템은 에이전트로, 비자율성 있는 시스템은 아티팩트로 모델링되어 불필요한 에이전트화를 방지한다.
• Apache Camel의 라우팅 및 매체 기능을 통해 다양한 프로토콜(MQTT, HTTP 등) 간의 상호운용성이 단순화되어 맞춤형 통합 코드의 필요성을 줄인다.
• 통합 로직이 에이전트 코드에서 추상화되어, 에이전트는 추론과 협업에 집중하고 Camel이 메시지 라우팅, 변환, 프로토콜 번역을 담당하도록 한다.
• Camel의 풍부한 컴포넌트 생태계를 통해 확장성이 보장되어 IoT 기기, ERP 시스템, 모바일 애플리케이션 등과의 통합이 가능하다.
• 산업 4.0와 같은 실세계 시나리오에서 실용성이 입증되었으며, 계획기(에이전트)가 기계(아티팩트)와 인간 이해관계자(에이전트)를 표준화된, 조합 가능한 라우트를 통해 상호작용할 수 있도록 한다.