Micro-agents revisited: a modern reimplementation of the micro-agent layer of the Otago Agent Platform (OPAL)

  • Multi-agent systems are a mature approach to model complex software systems by means of Agent-Oriented Software Engineering (AOSE). However, their application is not widely accepted in mainstream software engineering. Parallel to this the interdisciplinary field of Agent-based Social Simulation (ABSS) finds increasing recognition beyond the purely academic realm which starts to draw attention from the mainstream of agent researchers. This work analyzes factors to improve the uptake of AOSE as well as characteristics which separate the two fields AOSE and ABSS to understand their gap. Based on the efficiency-oriented micro-agent concept of the Otago Agent Platform (OPAL) we have constructed a new modern and self-contained micro-agent platform called µ². The design takes technological trends into account and integrates representative technologies, such as the functionally-inspired JVM language Clojure (with its Transactional Memory), asynchronous message passing frameworks and the mobile application platform Android. The mobile version of the platform shows an innovative approach to allow direct interaction between Android application components and micro-agents by mapping their related internal communication mechanisms. This empowers micro-agents to exploit virtually any capability of mobile devices for intelligent agent-based applications, robotics or simply act as a distributed middleware. Additionally, relevant platform components for the support of social simulations are identified and partially implemented. To show the usability of the platform for simulation purposes an interaction-centric scenario representing group shaping processes in a multi-cultural context is provided. The scenario is based on Hofstede's concept of 'Cultural Dimensions'. It does not only confirm the applicability of the platform for simulations but also reveals interesting patterns for culturally augmented in- and out-group agents. This explorative research advocates the potential of micro-agents as a powerful general system modelling mechanism while bridging the convergence between mobile and desktop systems. The results stimulate future work on the micro-agent concept itself, the suggested platform and the deeper exploration of mechanisms for seemless interaction of micro-agents with mobile environments. Last but not least the further elaboration of the simulation model as well as its use to augment intelligent agents with cultural aspects offer promising perspectives for future research.
  • Die Verwendung von Multi-Agenten-Systemen in Verbindung mit Agenten-orientiertem Software Engineering stellt mittlerweile einen ausgereiften Ansatz zur Modellierung komplexer Systeme dar. Allerdings finden Multi-Agenten-Systeme im weiteren Feld der Softwareentwicklung bisher nur schwachen Anklang. Im Kontrast dazu erregt die Anerkennung des interdisziplinären Feldes der sozialwissenschaftlichen Simulation über akademische Grenzen hinaus zunehmend die Aufmerksamkeit des 'Mainstream' der Agentenforscher. Dies nimmt sich diese Arbeit zum Anlass, die Verwendung von Multi-Agenten-Systemen im weiteren Feld der Software-Entwicklung voranzutreiben und gleichzeitig die unterschiedlichen Schwerpunkte von sozialwissenschaftlicher Simulation und Multi-Agenten-Systemen zu analysieren. Im Zuge dessen bietet sich die Reimplementierung des effizienzorientierten Micro-Agenten-Konzepts, welches den Kern der Otago Agent Platform (OPAL) bildet, an. Ergebnis ist eine eigenständige Micro-Agenten-Plattform, µ², die zahlreiche konzeptionelle wie technische Innovationen bietet. Dazu gehören die Integration der funktional orientierten Programmiersprache Clojure sowie die Implementation asynchroner Nachrichtenübermittlung. Als weiterer Aspekt wird die zunehmend populäre mobile Anwendungsplattform Android berücksichtigt. Über die reine Portierung der Agentenplattform hinaus weist Android Merkmale von Multi-Agenten-Systemen auf. Die Verbindung der Kommunikationsmechanismen von Android und Micro-Agenten-Plattform erweitert das Funktionsspektrum auf beiden Seiten: Micro-Agenten können unmittelbar auf beliebige Android-Funktionalität zugreifen, während Android die Micro-Agenten-Plattform als netzwerkweite Kommunikationsmiddleware verwenden kann. Potentiale dieser symbiotischen Beziehung erstrecken sich darüber hinaus in die Bereiche der Entwicklung 'intelligenter' mobiler Anwendungen sowie Robotik. Weiteres Ziel der Arbeit ist die Bereitstellung von Erweiterungen der Plattform, die eine Verwendung im Kontext sozialwissenschaftlicher Simulation ermöglichen. Das aus Softwareentwicklungssicht schwache, jedoch aus Simulationssicht relativ mächtige Micro-Agenten-Konzept zeigt seine Qualitäten im Kontext kommunikationsintensiver Szenarien. Um dies zu realisieren, wird ein Simulationszenario basierend auf Hofstede's Cultural Dimensions konstruiert, welches die Gruppenbildung interkultureller Individuen simuliert. Neben dem Nachweis der Anwendbarkeit der Plattform für Simulationsszenarien zeigen sich interessante Muster in und außerhalb der gebildeten Gruppen. Insgesamt zeigt diese explorative Arbeit ein breites Potential zur Verwendung von Agenten- respektive Micro-Agenten-Prinzipien auf. Dies reicht von Agentenorientierter Modellierung bis zum Potential, die Konvergenz mobiler und stationärer Anwendungen voranzutreiben. Darüber hinaus bieten sich weitere Verbesserungspotentiale am Micro-Agenten-Konzept sowie der Plattform selbst, ebenso wie eine intensivere Untersuchung der direkten Interaktion von Micro-Agenten mit mobilen Umgebungen an. Unabhängig davon bietet das entwickelte Simulationsmodell einen Ansatz für die Verwendung kultureller Aspekte im Kontext intelligenter Agenten.

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Metadaten
Author:Christopher Frantz
URN:urn:nbn:de:kola-4649
Referee:Martin K. Purvis, Klaus G. Troitzsch
Advisor:Martin K. Purvis, Klaus G. Troitzsch, Mariusz Nowostawski
Document Type:Master's Thesis
Language:English
Date of completion:2010/11/29
Date of publication:2010/11/29
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Release Date:2010/11/29
Tag:Agentenorientiertes Software Engineering; Multi-Agenten-Systeme; Sozialwissenschaftliche Simulation
cultural dimensions; distributed information systems; micro-agent; multi-agent systems; social simulation
Number of pages:XVI, 214
Institutes:Fachbereich 4 / Institut für Wirtschafts- und Verwaltungsinformatik
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 004 Datenverarbeitung; Informatik
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG