《智能Agent设计与开发》开放实验讲义

智能Agent设计与开发开放实验讲义 智能Agent设计与开发开放实验讲义实验1 JADE智能开发平台安装、配置及使用实验目的：掌握JADE开发平台的安装方法及简单使用。实验要求：提交JADE 平台安装和使用的实验报告。实验内容：JADE开发平台的安装、配置、基本使用过程。1、配置环境：（1）在官方网站/下载最新版本的jade3.6压缩包。压缩包中包含四个部分：JADEbin3.6（存放jade的核心部件，它是jade框架平台的支持文件）；JADE-doc3.6（存放jade的说明文档，其中包括各种程序说明与教程资料）；JADE-examples3.6（存放jade的实例源代码）；JADE-src3.6（存放jade框架平台的源代码，jade为开源项目）。（2）classpath设置：在JADE-BIN-3.6jadelib目录下包含：http.jar、iiop.jar、jade.jar、jadeTools.jar和commons-codec-1.3.jar五个文件。可以使用两种方法设置这些文件的系统路径：在命令行下cmd,输入：Set CLASSPATH=C:JADE-bin-3.6jadelibjade.jar; C:JADE-bin-3.6jadelibiiop.jar; C:JADE-bin-3.6jadelibhttp.jar; C:JADE-bin-3.6jadelibjadeTools.jar; C:JADE-bin-3.6jadelibcomons-codeccommons-codec-1.3.jar注意：这种方式每次使用时都需要重新输入。设置系统环境变量：单击我的电脑图标，在快捷菜单中选择属性，在属性对话框中选择高级标签，单击环境变量按钮，设置环境变量。在classpath变量中设置：.;%JAVA_HOME%lib;%JAVA_HOME%libtools.jar; C:JADE-bin-3.6jadelibjade.jar; C:JADE-bin-3.6jadelibiiop.jar; C:JADE-bin-3.6jadelibhttp.jar; C:JADE-bin-3.6jadelibjadeTools.jar; C:JADE-bin-3.6jadelibcomons-codeccommons-codec-1.3.jar 注意：.;%JAVA_HOME%lib;%JAVA_HOME%libtools.jar 前面部分是java jdk的变量。 （3）环境正确性测试：在CMD命令行里输入：java jade.Boot -gui (注意大小写)，如果配置正确会跳出一个jade GUI窗口。2、运行第一个示例：HelloWorldAgent在JADE-examples-3.6jadesrcexampleshello里面找到HelloWorldAgent.java示例程序。（1）运行HelloWorldAgent:首先，用记事本打开HelloWorldAgent.java ，将package examples.hello;这句注释掉（先去掉路径问题，后面会详细介绍）并保存修改。然后，打开控制台，首先输入：Cd E:agentJADE-bin-3.6JADE-examples-3.6jadesrcexampleshello （让这个目录作为默认路径）,然后，编译agent文件，输入：javac HelloWorldAgent.java编译好了以后，输入：java jade.Boot -gui myAgent:HelloWorldAgent注意：myAgent是这个agent的名字,可以自由指定。HelloWorldAgent代表HelloWorldAgent类名。输入上面的命令后，会跳出一个窗口，然后控制台会输出：Hello World! My name is myAgent。而那个窗口的左边的树结构下的叶节点上没有显示我们的myAgent，因为这个agent的代码中输入Hello World! My name is myAgent后，Agent自行销毁了自己。如果想要在jade GUI中看到自己所建的agent，可以改HelloWorldAgent.java文件，将doDelete();注释掉，前面加/，保存重编译。再次使用上面的命令运行就可以在jade GUI中看到 myAgent name1099/JADE的agent3、利用Netbeans 和eclipse IDE平台调试编辑Agent程序。（1）运行netbeans平台，添加库，添加库德步骤如下运行菜单 工具->库管理器，点新建库，然后输入库名，不妨设为jade，然后点 添加jar文件，将classpath中的几个jar文件都添加进来。在netbeans中新建一个常规项目，程序内容如下：import jade.core.*;public class HelloWorld extends Agent public void setup() System.out.println(Agent Started: Hello World!); System.out.println(-About Me:-); System.out.println(My local name is:+getLocalName(); System.out.println(My globally unique name is:+getName() ); System.out.println(-About Here:-); Location l = here(); System.out.println(I am running in a location called:+l.getName(); System.out.println(Which is identified uniquely as:+l.getID(); System.out.println(And is contactable at:+l.getAddress(); System.out.println(Using the protocol:+l.getProtocol(); 注意：这时有错误提示，说明jade.core库并未找到，需要在工程窗口中，单击库 的右键，将我们前面加入的jade库添加近来。然后设置运行命令，打开工程属性窗口，单击运行，在主类编辑框中输入jade.Boot,在运行参数编辑框中输入 -gui hello:jadetest.HelloWorld。确定返回。这时直接点netbeans工具条上的运行按钮，程序运行，会弹出jade rma运行窗口，并在netbeans下面的输出框中打印出结果信息。（2）在eclipse中进行配置与netbeans稍有不同。不过步骤一样，首先要在eclipse中添加库。在窗口-受选项中，选择java，展开其子项，在构建路径->用户库中，新建一个库，名称不妨定为jade，然后，添加jar，将我们前面所列出的jar文件都导入。第二步就是在新建的工程中添加库和设置运行参数。比如新建了一个项目，在导航器中右键单击其属性，在属性对话框中选择java构建路径，在库选项卡中单击按钮，添加库，选择用户库，然后下一步把jade添加进来。设置运行参数的时候，可以按如下步骤进行：选择编写好的agent类，右键单击，运行方式->运行，弹出运行对话框，在java application中选择新建，不妨起名为run in jade，设置main类为jade.Boot,在自变量中输入参数：在上例中则为， -gui hello:jadetest.HelloWorldAgent。然后运行之，则会在工作区下面的控制台上输出结果，表示配置成功。注意：其实在项目中不一定非要完全运行，而且我们一般要创建的是多个Agent。一般我们也可以把它编译为类之后，使用命令行启动图形界面的管理器，使用start new agent添加Agent即可。实验2 Jade行为类实验目的：掌握Jade行为类的使用方法。实验要求：在简单智能Agent中添加行为类。实验内容：编写一个简单的智能Agent，给智能Agent添加基本行为类。1、Jade行为类简介agent所作的工作都定义在了setup中，实际上它具有的行为和执行的动作都应该定义在behavious类中，我们可以对生成behavios类的实例，然后将任务或者动作代码放在对behavious类中的action方法中，action方法是必须要有的。Behavious类还有很多子类，分别对应着不同类型的behavious，包括SimpleBehaviour,sequences behaviors ,parallel behaviors,cyclic behaviors等。一个agent的行为表示它能够执行的任务，通过继承jade.core.behaviours.Behaviour来实现。然后在agent类中通过addBehaviour（）方法将行为加入进来。当一个agent启动（通过setup（）方法）后，行为可以在任何时间加入进来。要定义Behaviour必须实现其action（）方法，它定义了agent的执行时的实际动作，而done（）方法指名了一个行为是否已执行完毕，是否要从行为池中删除。 一个agent可以并发执行多个behaviour。每个agent线程启动后执行的过程如下：（1）SimpleBehaviour简单行为下面的例子中我们不在setup（）中打印信息，而是把它放在一个简单行为中：import jade.core.*;import jade.core.behaviours.SimpleBehaviour;public class HelloWorldBehaviours extends Agentpublic void setup()SimpleBehaviour hello_behaviour = new SimpleBehaviour(this)boolean finished = false;/ 覆盖 Behaviour 类的action这一抽象方法public void action()System.out.println(Hello World Behaviour run: Hello World!);System.out.println(-About Me:-);System.out.println(My local name is:+getLocalName();System.out.println(My globally unique name is:+getName() );System.out.println(-About Here:-);Location l = here();System.out.println(I am running in a location called:+l.getName();System.out.println(Which is identified uniquely as:+l.getID();System.out.println(And is contactable at:+l.getAddress();System.out.println(Using the protocol:+l.getProtocol();finished = true;/ done()在父类中也是一个抽象方法public boolean done()return finished;addBehaviour(hello_behaviour);/ java jade.Boot helloBehaviours:HelloWorldBehaviours（2）CyclicBehaviour循环行为一个Agent中可以加入各种Behaviour构成composite behaviour。在netbeans工程中编写下列程序，过程如前所描述。package examplesbehaviours;import jade.core.Agent;import jade.core.behaviours.Behaviour;import jade.core.behaviours.CyclicBehaviour;import jade.core.behaviours.OneShotBehaviour;public class SimpleAgent extends Agent private class FourStepBehaviour extends Behaviour private int step = 1; public void action() switch (step) case 1: System.out.println(Operation 1); break; case 2: System.out.println(Operation 2. Adding one-shot behaviour); myAgent.addBehaviour(new OneShotBehaviour(myAgent) public void action() System.out.println(One-shot); ); break; case 3: System.out.println(Operation 3); break; case 4: System.out.println(Operation 4); break; step+; public boolean done() return step = 5; public int onEnd() myAgent.doDelete(); System.out.println(Finished!); return super.onEnd(); /* Creates a new instance of SimpleAgent */ protected void setup() System.out.println(Agent +getLocalName()+ started.); addBehaviour(new CyclicBehaviour(this) public void action() System.out.println(Cycling); ); / Add the generic behaviour addBehaviour(new FourStepBehaviour(); 运行参数为 jade.Boot gui guojie: examplesbehaviours.SimpleAgent输出结果：Agent guojie started.CyclingOperation 1CyclingOperation 2. Adding one-shot behaviourCyclingOperation 3One-shotCyclingOperation 4Finished!注意：每个Agent内部都有一个parallel behaviour，我们如果加入多个behaviour到Agent中，他们会并行执行。Behaviours加入到队列的顺序就是他们执行的次序。最后，behaviours可以动态的加入到agent以及composite behaviours。实验3 agent通讯-ACL（agent communication language）实验目的：掌握agent通讯原理及ACL消息规范。实验要求：在简单智能Agent中利用ACL进行消息通讯。实验内容：编写两个简单的智能Agent，并进行消息通讯。Jade的agent之间进行通信使用的acl语言遵循fipa acl规范。一个acl消息通常包含这些参数：sende：消息的发送者，用agent标志AID表示； receivers，接受agent消息的agent可以是多个；Reply-to，应受到回应的接受者；Performative：标志发送消息的目的，即发送者想要通过发送消息干什么，通常有这样一些常值：REQUEST, INFORM, ACCEPT_PROPOSAL, REJECT_PROPOSAL, PROPOSE；Content，消息的内容；内容语言，比如内容的编码格式；ontology，双方都能够理解的消息内容的概念说明和语义描述。1、简单例子发送者：import java.io.InterruptedIOException;import java.io.IOException;import jade.core.*;import jade.core.behaviours.*;import jade.lang.acl.*;public class SimpleSender extends Agent protected void setup() addBehaviour(new SimpleBehaviour(this) private boolean finished = false;public void action() System.out.println(getLocalName() +: about to inform bob hello);/we sleep here to give bob a chance to start.doWait(5000);AID r = new AID();r.setLocalName(bob);ACLMessage msg = new ACLMessage(ACLMessage.INFORM); / set performativemsg.setSender(getAID();msg.addReceiver(r);msg.setContent(Hello_BOB);send(msg);System.out.println(getLocalName() +: Send hello to bob);finished = true;doWait(5000);doDelete();public boolean done()return finished;);这段代码的主要执行过程为：构建一个AID，以此来指出该消息的目的Agent。这里我们指定目的为一个本地的Agent，名字为bob。建立一个ACL消息标志其performative为INFORM。设定Sender为自身，指定接收者为bob。然后发送消息内容。打印相关信息。接收者：他的名字必须为bobimport jade.core.*;import jade.core.behaviours.*;import jade.lang.acl.ACLMessage;public class SimpleReceiver extends Agent class DoSimpleReceiveBehaviour extends SimpleBehaviour private boolean finished = false;public DoSimpleReceiveBehaviour(Agent agent)super(agent);public void action() ACLMessage msg = receive();if (msg!= null)System.out.println(getLocalName() + : received the following message : );System.out.println(msg.toString();finished = true;myAgent.doDelete();elseSystem.out.println(getLocalName() + :No message received, Blocking the behaviour till one is);block();public boolean done() return finished;protected void setup() DoSimpleReceiveBehaviour behaviour = new DoSimpleReceiveBehaviour(this);addBehaviour(behaviour);接收者的代码流程为：添加一个简单行为，这一行为检查现在是否有受到消息，若没有，则执行block（）方法组织目前的behaviour执行，直到有新的消息到达。2、复杂例子FIPA定义了一组交互协议，包括FIPA-request, FIPA-query, FIPA-request-when, FIPA-contract-net, FIPA-Iterater-net, FIPA-Auction-English, FIPA-Auction-Dutch.其中： REQUEST-INFORM：A请求B做一些工作，B可以同意或拒绝。如果B同意，则会去完成并告诉A该工作已经完成。等等。Query：A想知道一些事情，B可以同意或不同意，并将B的回应告诉A。Propose：在给定一些precondition的条件下，提出一个proposal去执行某些动作。在netbeans中创建常规项目：其代码文件有两个，分别为package ips;import java.io.InterruptedIOException;import java.io.IOException;import jade.core.*;import jade.core.behaviours.*;import jade.lang.acl.*;import jade.domain.FIPANames.InteractionProtocol;import to.SimpleAchieveREInitiator;import java.util.Vector;import java.util.Enumeration;public class SimpleRequestInitiator extends Agent static class MarriageProposer extends SimpleAchieveREInitiator protected MarriageProposer(Agent agent, ACLMessage msg) super(agent, msg); protected void handleAgree(ACLMessage msg) System.out.println(myAgent.getLocalName() + : 吼吼! + msg.getSender().getLocalName() + 已经同意嫁给我了, Im so excited!); protected void handleRefuse(ACLMessage msg) System.out.println(myAgent.getLocalName() + : Oh no! + msg.getSender().getLocalName() + 拒绝了我, i feel sad.); protected void handleInform(ACLMessage msg) System.out.println(myAgent.getLocalName() + : + msg.getSender().getLocalName() + has informed me of the status of my request. + They said : + msg.getContent(); protected void handleNotUnderstood(ACLMessage msg) System.out.println(myAgent.getLocalName() + : + msg.getSender().getLocalName() + has indicated that they didnt understand.); protected void handleOutOfSequence(ACLMessage msg) System.out.println(myAgent.getLocalName() + : + msg.getSender().getLocalName() + has sent me a message which I wasnt + expecting in this conversation); protected void setup() System.out.println(getLocalName() +: about to propose marriage to bob ); doWait(5000); /wait for bob to be started. ACLMessage msg = new ACLMessage(ACLMessage.REQUEST); AID to = new AID(); to.setLocalName(bob); msg.setSender(getAID(); msg.addReceiver(to); msg.setContent(Marry Me!); msg.setProtocol(InteractionProtocol.FIPA_REQUEST); addBehaviour(new MarriageProposer(this, msg); 还有：package ips;import java.io.InterruptedIOException;import java.io.IOException;import jade.core.*;import jade.core.behaviours.*;import jade.lang.acl.*;import jade.domain.FIPANames.InteractionProtocol;import to.SimpleAchieveREResponder;import java.util.Vector;import java.util.Enumeration;public class SimpleRequestResponder extends Agent static class MarriageResponder extends SimpleAchieveREResponder public MarriageResponder(Agent agent) super(agent,createMessageTemplate(InteractionProtocol.FIPA_REQUEST); protected ACLMessage prepareResponse(ACLMessage msg) ACLMessage response = msg.createReply(); if(msg.getContent()!=null && msg.getContent().equals(Marry Me!) System.out.println(myAgent.getLocalName() + : + msg.getSender().getLocalName() + has asked me to marry him!); AID sender; sender = msg.getSender(); if(sender.getLocalName().equals(baz) response.setPerformative(ACLMessage.AGREE); System.out.println(myAgent.getLocalName() + :Im going to agree.); else response.setPerformative(ACLMessage.REFUSE); System.out.println(myAgent.getLocalName() + :Im going to turn him down.); else response.setPerformative(ACLMessage.NOT_UNDERSTOOD); System.out.println(myAgent.getLocalName() + :I didnt understand what + msg.getSender().getLocalName() + just said to me.); return response; protected ACLMessage prepareResultNotification(ACLMessage inmsg, ACLMessage outmsg) /what they have asked is now complete (or if it failed) ACLMessage msg = inmsg.createReply(); msg.setPerformative(ACLMessage.INFORM); msg.setContent(I Do!); return msg; protected void setup() System.out.println(getLocalName() + : I wonder if anybody wants to marry me?); addBehaviour(new MarriageResponder(this); / 按照以前记载，在netbeans属性中加入库，然后再运行参数中，设置，主类依然为jade.Boot，参数为baz:ips.SimpleRequestInitiator bob:ips.SimpleRequestResponder，运行成功后，以下是输出结果：baz: about to propose marriage to bob bob: I wonder if anybody wants to marry me?bob:baz has asked me to marry him!bob:Im going to agree.baz: 吼吼! bob 已经同意嫁给我了, Im so excited!baz:bob has informed me of the status of my request. They said : I Do!上例中，应用了SimpleAchieveREInitiator和SimpleAchieveREResponder两个基类，适用于两个Agent之间的交互。可以看出发起者对于不同的回应有不同的执行动作。技巧：从AMS中获取所有Agent的AID。引用文件： import jade.domain.AMSService; import jade.domain.FIPAAgentManagement.*;调用示例：AMSAgentDescription agents = null; try SearchConstraints c = new SearchConstraints(); c.setMaxResults (new Long(-1);agents = AMSService.search( this, new AMSAgentDescription (), c );catch (Exception e) System.out.println( Problem searching AMS: + e ); e.printStackTrace();ACLMessage msg = new ACLMessage(ACLMessage.INFORM);msg.setContent( Ping );for (int i=0; i<agents.length;i+)if ( agentsi.getName().equals(getAID() )/如果不是自己则加入到接收者数组中continue;msg.addReceiver( agentsi.getName() );实验4 ACL高级特性实验目的：掌握agent通讯中ACL高级特性。实验要求：在智能Agent中利用ACL消息模版和对象序列化特性进行通讯。实验内容：编写多个智能Agent，并利用ACL高级特性进行通讯。1、利用ACL消息模版进行通讯MessageTemplate class 利用MessageTemplate可以针对ACLMessage的每个属性设置模式，以达到过滤消息的目的。为了可以构建更复杂的匹配规则，多个模式也可以进行and，or，not运算。最有用的一些规则或方法包括：通信行为匹配，发送者匹配，会话ID匹配。比如MatchPerformative( performative ) 是通信行为的匹配。这里 performative 可能是: ACLMessage.INFORM ACLMessage.PROPOSE ACLMessage.AGREE 还有发送者匹配MatchSender( AID )，会话匹配MatchConversationID( String )，通信协议匹配MatchProtocol( String ) ，本体匹配MatchOntology( String)。比如：MessageTemplate mt = MessageTemplate.and( MessageTemplate.MatchPerformative( ACLMessage.INFORM ), MessageTemplate.MatchSender( new AID( a1, AID.ISLOCALNAME) ;相当于建立了一个模板，表示消息规则为INFORM行为并且发送者为a1。接收过程如下：ACLMessage msg = receive( mt ); if (msg != null) . handle message block();示例：package jadePrime.acl;import jade.core.Agent;import jade.core.AID;import jade.core.behaviours.*;