[논문 리뷰] FIPA agent based network distributed control system

V. Gyurjyan, D. Abbott외 4명|arXiv (Cornell University)|2003. 05. 12.

Service-Oriented Architecture and Web Services참고 문헌 1인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 고에너지물리 실험을 위한 FIPA 준수의 에이전트 기반 분산 제어 시스템을 제안하며, JADE를 FIPA 구현체로 사용하고, 고유한 XML/RDFS 기반 온톨로지 언어(COOL)를 통해 이질적인 제어 시스템의 동적 플러그 앤 플레그 통합을 가능하게 한다. 이 시스템은 고수준의 매개자 에이전트와 레거시 시스템에 대한 자동 워퍼 생성을 통해 장애 내성과 실시간 재구성 기능을 달성한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 이질적인 고에너지물리 제어 시스템에서의 상호운용성, 확장성, 사용자 인터페이스 표준화 과제를 해결하기 위해.
• 하드웨어에서 소프트웨어 추상화로의 초점을 이동시키는 소프트웨어 중심의 개방형 아키텍처 제어 시스템을 개발하기 위해.
• 저수준 프로그래밍 없이도 런타임에 다양한 제어 프로세스와 레거시 시스템을 통합할 수 있도록 하기 위해.
• 자율적 에이전트 협업 및 복구 메커니즘을 통해 장애 내성과 동적 재구성 보장을 위해.

제안 방법

• 에이전트 간 통신, 탐색, 관리를 표준화하기 위해 FIPA 에이전트 참조 모델을 채택하기 위해.
• AMS, DF, ACC 서비스를 제공하는 FIPA 준수 자바 프레임워크인 JADE를 사용하여 에이전트 플랫폼을 구현하기 위해.
• RDFS와 XML 네임스페이스 기반으로 경량적이고 확장 가능한 온톨로지 언어(COOL)를 설계하여 제어 시스템 구성 요소를 의미적으로 기술하기 위해.
• 플랫폼 관리, 조율, 외부 시스템 통합을 위해 특수화된 고수준 매개자 에이전트(Hepatic, Thalamus, Cortex)를 설계하기 위해.
• Protégé-2000를 사용하여 COOL로 제어 시스템 지식 기반을 작성하고, 제어 프로세스 및 GUI 구성 요소의 클래스, 속성, 인스턴스를 정의하기 위해.
• COOL 또는 CLIPS 기술서에서 자동으로 워퍼 에이전트를 생성하여 레거시 제어 소프트웨어를 다중 에이전트 환경에 봉인하고 노출시키기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고에너지물리 실험의 이질적인 제어 시스템은 어떻게 통일되고 확장 가능하며 상호운용 가능한 제어 환경에 통합될 수 있는가?
• RQ2 에이전트 기반 소프트웨어 아키텍처는 분산 제어 시스템에서 동적 재구성과 장애 내성 구현에 어떻게 기여할 수 있는가?
• RQ3 제어 프로세스를 의미적으로 기술하고 기계가 해석할 수 있는 통합을 가능하게 하기 위해 도메인 특화 온톨로지 언어는 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ4 FIPA 준수 에이전트 플랫폼은 복잡한 제어 시스템에서 실시간 조율 및 복구를 효과적으로 관리할 수 있는가?
• RQ5 에이전트가 아닌 제어 소프트웨어 및 하드웨어는 어떻게 에이전트 기반 제어 프레임워크에 원활하게 통합될 수 있는가?

주요 결과

• COOL 온톨로지 기반으로 제어 프로세스의 동적 통합이 성공적으로 구현되어 재프로그래밍 없이도 새로운 구성 요소를 즉시 플러그 앤 플레그 방식으로 추가할 수 있었다.
• 고수준 매개자 에이전트(Hepatic, Thalamus, Cortex)는 견고한 시스템 조율, 장애 탐지, 고장난 에이전트 및 컨테이너의 자동 복구를 가능하게 하였다.
• Cortex 에이전트는 COOL 또는 CLIPS 기술서에서 자동으로 워퍼 에이전트를 생성하여 비에이전트 제어 시스템의 원활한 통합을 실현하였다.
• JADE를 FIPA 준수 플랫폼으로 사용함으로써 분산 에이전트 간 표준화 및 상호운용성이 보장되었다.
• COOL 온톨로지가 제어 시스템 의미론을 기술하기 위한 기계가 해석할 수 있는, 확장 가능하고 모듈화된 프레임워크를 제공하였다. 이는 GUI 구성 요소까지 포함하였다.
• 프로토타입은 향후 고에너지물리 실험을 위한 소프트웨어 중심의 에이전트 기반 제어 아키텍처의 실현 가능성을 입증하였다.