エージェント指向プログラミング

エージェント指向プログラミング
（AOP: Agent Oriented Programming）
エージェント：メッセージパッシングによって互いに通信を行い、自律的かつ並
行実行的に動作するコンピュータシステム上のプロセス
AOPの構成要素
(a) エージェントの状態や機能（仕様）を表現する論理体系
--->　目標、信念、責務などの心的状態、および
時間概念を含む様相論理の体系
(b) エージェントプログラミング（記述）言語とその処理系
---> Agent-0（言語）とその処理系
(c) 設計仕様からエージェントを生成するエージェント化機構
---> 明確な解は与えられていない
Y．Shoham, "Agent-oriented Programming", Artificial　Intelligence, 60(1), pp.51-92, Elsevier, 1993.
© Tetsuo Kinoshita
1
心的状態の表現
・認識している事柄や知識
・処理目標（達成したいこと）や処理しなければならない事柄
・選択可能／実行可能な動作
[AOPで導入されたオペレータ]
・時刻（Time）：各記述に付与される離散時間による指標
holding(t; robot; cup)
・動作（Action）：エージェントの振る舞いやその結果
raise-arm(t; robot)
・信念（Belief）：エージェントaが時刻tで事柄fが成立すると信じる状態
B(t; a; f）
再帰的な記述：B(3; a; B(10; b; like(7; a,b)))
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2
心的状態の表現（続き）
[AOPで導入されたオペレータ]（続き）
・責務（Obligation）：時刻tにおいて、エージェントaがエージェントbに対して、ある事柄fの
達成に関する責務を負う（エージェントaが事柄fの達成にコミット）という状態
OBL(t; a,b; f)
・判断（Decision／Choice）：可能な動作の選択肢のひとつを選択する状態
DEC(t; a; f) = OBL(t; a,a; f)
「時刻tにおいてエージェントaが事柄fを選択する」＝
「時刻tでエージェントa は、事柄fの成立に関して、自分自身に対して責務を負う」
・能力（Capability）：時刻tで、エージェントaによる事柄fの達成可能であるという状態
（aがfを達成する能力を持っている状態）
CAN(t; a; f)
例： robot が、時刻5の時点で「時刻8にドアが開く」ことが可能と確信している状態：　CAN(5; robot; open(8; door))
ABLE(a) = CAN(time(f); a; f)
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3
Agent-0のプログラム構造
[ エージェントプログラム ]
心的状態（初期状態）　Initial Beliefs ::= <fact>*　能力(動作)　コミットメントルール
Capabilities ::= ( <action> <mntlcond> )*
Commitment Rules ::= <commitrule>*
・事実：　<fact> ::= ( <time> ( <predicate> <arg>*) )
例：　(10 (Employee Smith G))
・能力：　Capabilities ::= ( <action> <mntlcond> )*
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<mntlcond>
(B <fact>) ：信念の記述
((CMT <agent>) <action>) ：責務の記述
(NOT <mntlpattern>) ：心的状態パターンの否定形
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・動作プリミティブと通信プリミティブ
エージェント動作
固有動作　(DO <time> <privateaction>)
条件付き動作　(IF <mntlcond> <action>)
動作抑制　(REFRAIN <action>)
エージェント間通信
情報通知　(INFORM <time> <agent> <fact>)
情報要求　(REQUEST <time> <agent> <action>)
要求無効化　(UNREQUEST <time> <agent> <action>)
例：　(INFORM 5 a (DO 8 update-database))
(REQUEST 1 a (REQUEST 5 b (INFORM 10 c fact)))
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5
・コミットメントルール
心的状態とメッセージに基づくエージェントの振る舞い
(COMMIT <msgcond> <mntlcond> (<agent> <action>)* )
例：　(COMMIT (?a REQUEST ?action)
(B (now (myfriend ?a)))
( ?a ?action) )
内容；
if　エージェント?aから処理?actionに関する要求を受信
そのとき（now）?aが友人であると信じている
then　エージェント?aから依頼された処理?actionを実行
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6
Agent-0のインタプリタ
心的状態と能力の初期化
コミットメントルールの定義
メッセージ（入力）
心的状態の更新
クロック
データベース
心的状態
信念の更新
信念
責務
責務の更新
コミットメントルール
の実行
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能力
メッセージ（出力）
7
Agent-0の特徴
・エージェントプログラム：心的状態の変更規則を表現したコミットメントルール．
・エージェント間通信：発話行為（speech act）理論[Austin62]に基づく通信プリ
ミティブ（通知、情報要求、反復など）に基づく．
・エージェントプログラムは、クロック同期型のインタプリタによって解釈・実行．
・コミットメントルールによる心的状態の変更によって処理（推論）を実行.
心的状態そのものに関する推論は行わない．
Austin, J. L., “How to Do Things with Words”, Oxford University Press, 1962.
Searle, J. R.,　“Speech Acts”, Cambridge University Press, 1969.
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適用例：航空券予約カウンタの処理
航空会社の職員（airline）と顧客（smith）
[職員エージェントのプログラム]
・搭乗券発行：　(issue-bp pass flightnum time)　・・・　簡略表記
その意味内容を詳細表記で記述すれば・・・
(IF (AND (B ((- time h) (present pass)) )
(B (time (flight ?from ?to flightnum))) )
(DO time-h (physical-issue-bp pass flightnum time)) )
搭乗便の出発時間の一時間以上前の時点で、
まだ座席の割り当てが済んでいないとき、搭乗券を発行する
・質問：　(query-which t asker askee q)
・確認：　(query-whether t asker askee q)
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・発券：　((issue_bp ?a ?flight ?time) true)
顧客（?a）の搭乗便（?flight）への発券が可能と信ずるとき発券処理実行
・座席情報更新：
( (DO ?time (update_remaining_seats
?time1 ?flight_number ?additional_seats))
(B (?time (remaining_seats ?time1
?flight_number ?current_seats))) )
搭乗便（?flight_number）の座席情報を更新（update_remaining_seats）し、
その時点での空席状況（remaining_seats）を信念として記憶
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・問い合わせ処理（コミットメントルール）：
(COMMIT (?pass REQUEST
(IF (B ?p) (INFORM ?t ?pass ?p)) )
true
(?pass (IF (B ?p)
(INFORM ?t ?pass ?p))) )
顧客（?pass）から、事柄（?p）に関する問い合わせがあり、
それに答えられる場合には、顧客に回答を返す
注）　(COMMIT <msgcond> <mntlcond> (<agent> <action>)* )
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・発券処理（コミットメントルール）：
(COMMIT (?cust REQUEST (issue-bp ?pass ?flight ?time))
(AND (B (?time (remaining_seats ?flight ?n)))
(?n > 0)
(NOT ((CMT ?anyone)
(issue_bp ?pass ?anyflight ?time))) )
(myself (DO (+ now 1)
(update_remaining_seats ?time ?flight -1)))
(?cust (issue_bp ?pass ?flight ?time)) )
顧客（?cust）からの発券依頼（出発便?flight）があり、
その便に空席があり、その予約が確認されれば、
職員（myself）は、座席情報を更新して発券する
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動作例
Agent
Action
３月１日　予約カウンタにて
smith
(query-which 1march/1:00 smith airline (18april/?!time
(flight sf ny ?!num)))
４月１８日、ＳＦからＮＹへの便はありますか．
airline
(INFORM 1march/2:00 smith (18april/8:30 (flight sf ny #354)))
８時３０分発３５４便があります．
airline
(INFORM 1march/2:00 smith (18april/10:00 (flight sf ny #293)))
１０時発２９３便があります．
airline
(INFORM 1march/2:00 smith (18april/ ...
・・・
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Agent
Action
smith
(REQUEST 1march/1:00 airline (issue-bp smith #354 18april/8:30))
じゃあ、３５４便にしよう．
smith
(query-whether 1march/4:00 smith airline
((CMT smith) (issue-bp smith #354 18april/8:30)))
３５４便にブッキングしてください．
airline
(INFORM 1march/5:00 smith airline
(NOT ((CMT smith) (issue-bp smith #354　18april/8:30))))
３５４便は満席です．
smith
(REQUEST 1march/6:00 airline (issue-bp smith #293 18april/10:00))
じゃあ、２９３便にしよう．
smith
(query-whether 1march/7:00 smith airline
((CMT smith) (issue-bp smith #293 18april/10:00)))
２９３便にブッキングしてください．
airline
(INFORM 1march/8:00 smith
((CMT smith) (issue-bp smith #293 18april/10:00)))
了解しました．
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Agent
Action
・・・
４月１８日　空港カウンタにて
smith
(INFORM 18april/9:00 airline (present smith))
２９３便に予約しているスミスですが・・・
airline
(DO 18april/9:00 (issue-bp smith #293 18april/10:00)))
確認しました．２９３便の搭乗券をどうぞ．
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エージェントプログラミングの性質
概念
抽象化概念
構成要素と
その特性
動作モデル
設計モデル／
アーキテクチャ
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手続き型言語
型
命令、データ
静的
手続き／呼び出し
計算（機能）
機能階層
オブジェクト指向言語
エージェント言語
クラス
社会, チーム
オブジェクト
エージェント
静的
動的、目標指向
メッセージパッシング、
メッセージ交換、
メソッド起動
生成／活性化
計算主体、相互関係、
タスク（問題）、組織、
継承、多重視点協調分散問題解決
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