Model-driven engineering of multi-agent systems based on ontology

Abstract

A engenharia orientada a modelos fornece abstrações e notações para melhorar a compreensão e para apoiar a modelagem, codificação e verificação de aplicações em domínios específicos. As ontologias, por outro lado, fornecem definições formais e explícitas de conceitualizações compartilhadas e permitem o uso de raciocínio semântico. Embora essas áreas tenham sido desenvolvidas por diferentes comunidades, sinergias importantes podem ser alcançadas quando ambas são combinadas. Essas vantagens podem ser exploradas no desenvolvimento de sistemas multiagentes, dada a sua complexidade e a necessidade de integrar vários componentes que são frequentemente abordados de diferentes ângulos. Este trabalho investiga como aplicar ontologias para engenharia de software orientada a agentes. Inicialmente, apresentamos uma nova abordagem de modelagem onde os sistemas multiagentes são projetados usando a ontologia OntoMAS proposta. Então, descrevemos técnicas, implementadas em uma ferramenta, para ajudar os programadores a trazer seus conceitos em código e também gerar código automaticamente a partir de modelos instanciados da ontologia. Várias vantagens podem ser obtidas a partir dessas novas abordagens para modelar e codificar sistemas multiagentes, como o raciocínio semântico para realizar inferências e mecanismos de verificação. Mas a principal vantagem é a linguagem de especificação unificada de alto nível (conhecimento) que permite modelar as três dimensões que estão unidas em JaCaMo para que as especificações dos sistemas possam ser melhor comunicadas entre equipes em desenvolvimento. As avaliações dessas propostas indicam que elas contribuem com os diferentes aspectos da engenharia de software orientada a agentes, como a especificação, verificação e programação desses sistemas.

Model-driven engineering provides abstractions and notations for improving the understanding and for supporting the modelling, coding, and verification of applications for specific domains. Ontologies, on the other hand, provide formal and explicit definitions of shared conceptualisations and enable the use of semantic reasoning. Although these areas have been developed by different communities, important synergies can be achieved when both are combined. These advantages can be explored in the development of multi-agent systems, given their complexity and the need for integrating several components that are often addressed from different angles. This work investigates how to apply ontologies for agentoriented software engineering. Initially, we present a new modelling approach where multiagent systems are designed using the proposed OntoMAS ontology. Then, we describe techniques, implemented in a tool, to help programmers bring their concepts into code and also generate code automatically from instantiated ontology models. Several advantages can be obtained from these new approaches to model and code multi-agent systems, such as semantic reasoning to carry out inferences and verification mechanisms. But the main advantage is the unified high (knowledge) level specification language that allows modelling the three dimensions that are united in the JaCaMo framework so that systems specifications can be better communicated across developing teams. The evaluations of these proposals indicate that they contribute with the different aspects of agent-oriented software engineering, such as the specification, verification, and programming of these systems.