[论文解读] Finding new routes for integrating Multi-Agent Systems using Apache Camel

Cleber Jorge Amaral, Sérgio Pereira Bernardes+5 more|arXiv (Cornell University)|May 25, 2019

Multi-Agent Systems and Negotiation参考文献 19被引用 4

一句话总结

本文提出两个Apache Camel组件——camel-jason和camel-artifact——以支持通过代理间（A-A）和代理与环境间（A-E）交互模型，实现多代理系统（MAS）与外部实体的无缝集成。通过利用Camel的路由和协议中介能力，该方法将自主实体建模为代理，非自主实体建模为构件，从而在不增加代理集成逻辑负担的前提下，简化互操作性、路由和数据转换。

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.

研究动机与目标

• 解决多代理系统（MAS）中缺乏同时支持代理间（A-A）和代理与环境间（A-E）集成模型的统一平台的问题。
• 提供一种实用解决方案，避免强制将非自主外部实体‘代理化’，以减少复杂性并提升性能。
• 通过标准化通信协议，实现与多样化外部系统（如物联网设备、ERP系统和移动应用）的互操作性。
• 通过抽象Camel的路由、数据转换和协议处理，将代理逻辑与集成关注点解耦。
• 在一个可扩展的集成框架中，同时支持自主（代理建模）和非自主（构件建模）的外部实体。

提出的方法

• 设计并实现两个Camel组件：camel-jason用于A-A集成，camel-artifact用于A-E集成。
• 使用Apache Camel的路由引擎定义代理与外部实体之间的消息流，抽象低层通信细节。
• 若外部实体具备自主性（如规划器、人类用户），则将其建模为代理；若不具备自主性（如机器、传感器），则建模为构件。
• 利用Camel丰富的现有组件库（如MQTT、HTTP、JMS）支持异构通信协议。
• 将组件集成到JaCaMo平台中，使代理能够通过标准ACL消息或构件操作与外部实体交互。
• 使用Camel的DSL定义camel路由，指定消息头（如ArtifactName、OperationName）和路由逻辑，确保类型安全且可组合的集成。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在一个MAS集成框架中原生支持代理间（A-A）和代理与环境间（A-E）交互模型？
• RQ2 避免对非自主外部实体强制‘代理化’对系统复杂性和性能有何影响？
• RQ3 Apache Camel在多代理系统与异构外部系统集成中，作为可扩展且互操作的中间件层，其适用程度如何？
• RQ4 如何使代理程序与集成关注点保持解耦，同时仍能与多样化外部实体通信？
• RQ5 使用基于Camel的组件进行路由、协议中介和数据转换，在MAS集成中具有哪些实际优势？

主要发现

• 所提出的camel-jason和camel-artifact组件成功实现在单一MAS框架内同时支持A-A和A-E交互模型，并兼容异构外部实体。
• 外部实体根据其自主性被正确建模：自主系统作为代理，非自主系统作为构件，避免了不必要的代理化。
• Apache Camel的路由和中介能力简化了跨异构协议（如MQTT、HTTP）的互操作性，减少了对自定义集成代码的需求。
• 集成逻辑从代理代码中抽象出来，使代理能够专注于推理与协调，而Camel负责消息路由、转换和协议转换。
• 通过Camel丰富的生态系统组件，该方法支持可扩展性，可实现与物联网设备、ERP系统和移动应用的集成。
• 该解决方案在实际场景中具有可行性，例如在工业4.0中，规划器（代理）通过标准化、可组合的路由与机器（构件）和人类利益相关者（代理）交互。