[논문 리뷰] Agent Programming with Declarative Goals

Frank S. de Boer, Koen V. Hindriks외 2명|ArXiv.org|2002. 07. 03.

Multi-Agent Systems and Negotiation참고 문헌 20인용 수 52

한 줄 요약

이 논문은 기존의 프레임워크에서의 선언적 목표의 부재로 오랫동안 지속된 에이전트 논리와 에이전트 프로그래밍 프레임워크 사이의 격차를 메우기 위해 선언적 목표—달성되어야 할 목표—를 에이전트 프로그래밍에 통합한 목표 지향형 에이전트 프로그래밍 언어 GOAL을 소개한다. 약속 전략을 형식화하고 호어 스타일의 증명 이론 및 시간 논리를 제공함으로써 GOAL은 프로그램 텍스트만으로도 에이전트 성질을 검증할 수 있게 하여, 의미론과 논리학을 모두 포함하는 완전한 에이전트 프로그래밍 이론을 제공한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 기존 프레임워크에서 선언적 목표의 부재로 오랫동안 지속된 에이전트 논리와 에이전트 프로그래밍 프레임워크 사이의 격차를 메우기 위해.
• 절차적 계획(달성해야 할 목표가 아닌 목표를 이행하기 위한 계획)이 아닌 선언적 목표(달성되어야 할 목표)를 포함하는 새로운 에이전트 프로그래밍 언어 GOAL을 소개하기 위해.
• 에이전트 논리에서 유래한 약속 전략 개념을 사용하여 GOAL에 대한 계산적 의미론을 형식화하기 위해.
• 호어 트리플과 {f until} 연산자를 갖춘 시간 논리를 사용하여 에이전트 성질을 검증할 수 있는 증명 이론을 개발하기 위해.
• 에이전트 성질이 추적 기반 추론 없이 프로그램 텍스트만으로도 검증 가능하다는 것을 입증하기 위해.

제안 방법

• UNITY를 영감으로 삼아 신념, 목표, 능력, 행동을 명시적으로 지원하는 프로그래밍 언어로 GOAL을 설계하기 위해.
• 에이전트 실행을 모델링하기 위해 정신 상태와 추적을 사용하는 형식적 운영 의미론을 정의하기 위해.
• 프로그램의 정확성을 추론하기 위해 가장 약한 자유 전조건(worst liberal precondition, wlp) 의미론을 갖춘 호어 논리의 GOAL을 정의하기 위해.
• 생존성과 안전성 성질을 지정하기 위해 {f init} 및 {f until} 연산자를 갖춘 시간 논리 ${\cal{L}}_T$를 확장하기 위해.
• 프로그래밍 논리와 운영 의미론 사이에 형식적 연결을 확립하여 논리적 증명이 실제 에이전트 행동과 일치함을 보장하기 위해.
• 시간 논리 성질이 호어 트리플의 집합과 동치임을 증명하여 프로그램 텍스트 점검만으로도 검증이 가능함을 보장하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 선언적 목표(달성되어야 할 목표)는 어떻게 에이전트 프로그래밍 언어에 효과적으로 통합되어 에이전트 논리와의 격차를 메울 수 있는가?
• RQ2 선언적 목표와 약속 전략을 지원하는 프로그래밍 언어에 대해 어떤 형식적 의미론을 정의할 수 있는가?
• RQ3 에이전트 성질이 추적 분석 없이 프로그램 텍스트만으로도 검증 가능한 증명 이론을 구축할 수 있는가?
• RQ4 시간 논리는 어떻게 확장되어야 하며, 에이전트의 생존성과 안전성 성질을 프로그램 의미론과 형식적으로 연결된 방식으로 표현할 수 있는가?
• RQ5 에이전트 프로그램의 맥락에서 호어 트리플과 시간 논리 공식 간의 관계는 무엇인가?

주요 결과

• GOAL은 선언적 목표를 에이전트 프로그래밍에 효과적으로 통합하여, 신념과 목표와 같은 에이전트 논리 개념과 일치하는 형식적 프레임워크를 제공한다.
• 에이전트 논리에서 유래한 약속 전략이 GOAL의 계산적 의미론을 정의하는 데 사용되어 정신 상태와 행동 간의 일관성을 보장한다.
• GOAL에 대해 호어 스타일의 증명 이론이 확립되어 가장 약한 자유 전조건을 사용한 형식적 증명을 통해 에이전트 프로그램의 정확성을 검증할 수 있다.
• ${\cal{L}}_T$의 시간 논리 공식은 프로그램 추적과 형식적으로 연결되어 생존성과 안전성 성질을 지정할 수 있다.
• 시간 논리로 표현된 생존성과 안전성 성질이 호어 트리플의 집합과 동치임을 입증하여 프로그램 텍스트 점검만으로도 검증이 가능함을 보였다.
• 제안된 논리로 예제 프로그램이 정확함을 증명하여 소스 코드에 대한 형식적 추론을 통한 에이전트 행동 검증의 가능성을 입증하였다.