SARL (プログラミング言語)

SARLプログラミング言語は、モジュール型のエージェント指向プログラミング言語です。並行性、分散性、相互作用、分散化、反応性、自律性、動的再構成を扱うための基本的な抽象化を提供することを目的としています。^[1]

SARL はプラットフォームに依存せず、エージェントのアーキテクチャにも依存しません。エージェント指向の第一級抽象化のセットを言語レベルで直接提供します (概念のセクションを参照)。それにもかかわらず、他のエージェント指向メタモデルによって提供される概念の統合とマッピングをサポートします。SARL 自体は、独自の拡張 (組織、イベント駆動など) を定義するためにこの拡張メカニズムを活用します。

SARL プログラミング言語の重要な特徴は、「ホロニック マルチエージェント システム」と「再帰エージェント」(「ホロン」とも呼ばれる) のネイティブ サポートです。

SARL のメタモデルは、エージェント、容量、スペース、スキルという 4 つの主要な概念に基づいています。^[1] SARL のコア メタモデルは図 1 に示されており、主要な概念は水色で示されています。次のセクションでは、それぞれの概念の詳細と、実際の使用方法を示す SARL コードの対応する部分について説明します。

SARLでは、マルチエージェントシステム（MAS）は、共有された分散スペースで相互作用するエージェントのコレクションです。各エージェントには、実行可能な内容、つまり個人の能力を記述する能力のコレクションがあります。^{[2] [3]} 各能力は、さまざまなスキルによって実現/実装される場合があります。能力とスキルの概念の関係を理解するために、インターフェイスの概念とオブジェクト指向言語の実装クラスとの類似点を描くことができます。特定のアーキテクチャ（BDI、推論、リアクティブ、ハイブリッドなど）を実装するには、開発者はエージェントに新しい利用可能な機能を提供する独自の能力とスキルを開発する必要があります。

SARL はオープンな性質を持っていますが、それをサポートするさまざまな仮想マシン (VM) が遵守すべきいくつかの基本原則を課しています。まず、スペースの実装は完全に分散され、実行層はエージェントから抽象化されている必要があります。SARL は、エージェントと動作の大規模な並列実行を推奨します。SARL は Java と完全に相互運用可能で、Java コミュニティによって提供されたすべての貢献を簡単に再利用できるだけでなく、レガシー システムの統合と進化も促進します。SARL を支配する重要な原則の 1 つは、エージェントがスペース内で対話するための定義済みの方法を課さないことです。同様に、エージェントを識別する方法は、対象となるスペースの種類によって異なります。これにより、スペース上でさまざまな種類の対話メカニズムとモデルを定義できます。

SARL プログラミング言語のメタモデルと構文は、Scala、Clojure、Rubyなどの言語からヒントを得ています。SARL ツールは Xtext をベースに開発されており、 Eclipse フレームワークに直接統合されるドメイン固有言語を簡単に構築できます。SARL 構文の完全な定義は GitHub で入手できます。

SARL プログラミング言語は、次の概念に基づくエージェント指向メタモデルに基づいています。

エージェントは、自らが示す能力を実現するための一連のスキルを持つ自律的なエンティティです。エージェントには、自律性、反応性、積極性、社会的能力など、エージェントの一般的に受け入れられている能力を尊重するために不可欠であると考えられる一連の組み込み能力があります。これらの組み込み能力 (BIC) の中には、エージェントの全体的な行動を決定する「動作」能力があります。エージェントには、定義内に直接記述されたデフォルトの動作もあります。

動作は、イベントによって表される認識のコレクションを一連のアクションにマッピングします。イベントは、リスナー (エージェント、動作など) によって効果をトリガーする可能性のある、スペース内での何らかの発生の仕様です。

これらの言語は、特定のエージェントの制御ループを強制しません。プログラマーは、初期化イベントと破棄イベントを除き、独自のアプリケーション シナリオに対して任意の制御プロトコルまたは権限プロトコルを自由に実装できます。実際、エージェントが作成されると、感情ソフトウェア プログラムを実行している仮想マシンがエージェント インスタンスを作成し、組み込み機能に関連付けられたスキルをエージェントにインストールします。その後、エージェントが実行を開始する準備ができると、Initialize イベントが起動されます。エージェントが自身の実行を停止すると決定すると、仮想マシンは Destroy イベントを起動し、エージェントが保持している可能性のあるリソースを解放できるようにします。

アクションは、設計されたシステムまたはその環境の一部の変換の仕様です。この変換は、変換前のシステムが一連の制約を満たしている場合に、結果のプロパティを保証します。アクションは、事前条件と事後条件に基づいて定義されます。

容量は、アクションのコレクションの仕様です。この仕様では、その実装について何も想定していません。エージェントが実行できること、動作の実行に何が必要かを指定するために使用できます。

スキルは、この仕様のすべての制約を満たす能力の可能な実装です。エージェントは新しい能力を学習/獲得することで動的に進化できますが、特定の能力に関連付けられたスキルを動的に変更することもできます。^{[2] [3]} また、新しい能力を獲得すると、エージェントはこれらの能力を必要とする新しい動作にアクセスできるようになります。これにより、エージェントは現在のニーズと目標に応じてアーキテクチャを動的に変更できる自己適応メカニズムが提供されます。

コンテキストはサブシステムの境界を定義し、スペースのコレクションを収集します。各コンテキストには、このコンテキスト内のすべてのエージェントが属するデフォルト スペースと呼ばれる特定のスペースが少なくとも 1 つあります。これにより、同じコンテキスト内のすべてのエージェントに共通の共有スペースが存在することが保証されます。各エージェントは、特定のパブリック スペースまたはプライベート スペースを作成して、個人の目標を達成できます。エージェントは作成されてから、デフォルト コンテキストと呼ばれるコンテキストに組み込まれます。エージェントが合成またはホロニックであると考えられる場合 (以下を参照)、コンテキストの概念は完全に意味を持ちます。

スペースは、スペース仕様で定義されたルールを尊重するエージェント間の相互作用をサポートします。スペース仕様は、この仕様を尊重する特定のスペース セット内で相互作用するためのルール (アクションと認識を含む) を定義します。

エージェントは、他のエージェントと組み合わせることで、階層型マルチエージェント システムを定義することができます。各エージェントは、内部コンテキストと呼ばれる独自のコンテキストを定義し、1 つ以上の外部コンテキストの一部となります。

パッケージhelloworldをインポートします。io.sarl.core.InitializeエージェントHelloWorldAgent { on Initialize { println ( "Hello, World!" ) } } 
 
  
          	
             
        

SARL 言語の構文を説明するために、Ping-Pong スキームを以下にコード化します。エージェント A は、エージェント B がまだ生きているかどうかを確認するために、エージェント B に PING メッセージを送信します。エージェント B は PONG メッセージで応答します。

まず、2 つのメッセージをイベント (属性なし) として定義する必要があります。

   イベントPING
   イベントPONG

エージェントAは次のように定義される。

   エージェントA {
        DefaultContextInteractionを使用し、初期化時にログ
       に記録します{
           送信(新しいPing)
       }
       ポンで{
           println("エージェント " +発生.ソース + " は生存しています。)
       }
   }

前のコードでは、キーワードuses によって、エージェントは、以前に定義された機能、つまり、デフォルト コンテキスト内で他のエージェントと対話する機能 (DefaultContextInteraction) と、メッセージをログに記録する機能 (Logging) を使用できるようになります。onキーワードを使用すると、エージェント A が指定されたイベントの発生を受信したときのアクションを定義できます。エージェント A が Initialize イベントを受信すると、既存のすべてのエージェントに Ping イベントが送信されます。エージェント A が Pong イベントを受信すると、イベントのエミッターの ID を含むメッセージがログに記録されます。

エージェントBは次のように定義される。

   エージェントB {
        DefaultContextInteractionを使用し、
        Pingでログに記録します{
           println("エージェント " +発生.ソース + " は私が生きているかどうかを知りたがっています。)
           出力(新しいPong、スコープアドレス(発生元))
       }
   }

エージェント B は Ping メッセージを受信すると、メッセージをログに記録し、Pong メッセージで応答します。Pong メッセージのブロードキャストを回避するために、このメッセージの受信者は Ping の送信元のアドレスに対応するスコープに制限されます。

SARL 言語は、一連の概念とその関係を指定します。ただし、SARL 言語は、プラットフォームに依存しないための特定の実行インフラストラクチャを強制しません。

それでも、Janus プロジェクトは SARL エージェントを実行するためのインフラストラクチャを提供します。Janus はJava 1.7 で完全に実装されたオープン ソースの マルチエージェントプラットフォームです。SA​​RL 言語でプログラムされた MAS を実行するために必要なすべてのインフラストラクチャを実装しています。SARL 言語レベルで行われた主要な前提は、このランタイム環境によってサポートされています。エージェントの動作の完全分散型並列実行です。さらに、Janus プラットフォームは、たとえば Janus カーネルの自動検出を使用してプログラマが MAS を展開するのに役立つツールを提供します。

技術的には、Janus プラットフォームは、制御の反転などの現在のソフトウェア開発におけるベスト プラクティスに従い、分散データ構造 (Hazelcast のようなインメモリ データ グリッド) などの新しいテクノロジを活用します。

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• SARL公式サイト