Διαλειτουργικότητα και αξιοπιστία της αλληλεπίδρασης ευφυών πρακτόρων στον σημασιολογικό ιστό

Abstract

The Semantic Web affects deeply the Web itself, changing the way humans and machines understand its content and act on it. The ultimate vision of the Semantic Web is the assignment of tasks to intelligent agents. Intelligent agents act efficiently, on behalf of their users, in the Web with no human intervention. Hence, through their use, people will significantly facilitate their daily lives whereas many domains, such as e-Commerce will be transformed. The gradual evolution and consolidation of the Semantic Web and intelligent agents arise a number of new issues, such as trust. Intelligent agents represent their users, adopting their logic and abilities. Hence, they are organized in communities, the multi-agent systems, like humans, facing many of their issues. In this context, this thesis studies the way Intelligent Agents act in the Semantic Web and it attempts to address some of these crucial issues. The research is focused on interactions’ reliability and interoperability in addition to data and knowledge exchange in the context of multiagent systems. In particular, in the context of this thesis, new expressive and flexible structures, methodologies and systems were studied and implemented. First, this thesis presents a comparative study regarding the most popular systems, proposing a number of classifications. Furthermore, a set of universal comparison and evaluation criteria are proposed. The contribution of this thesis continues with the proposal and implementation of a novel multi-agent system in the Semantic Web, called EMERALD, which enhances interoperability between agents. The system provides a variety of technologies and services, including, among others, reasoning and inference services that support a variety of logics and a generic prototype, called KC-Agents, for creating customizable intelligent agents. Next, this thesis studies interactions among intelligent agents in the Semantic Web, proposing two novel, system independent, methodologies. The first is called K-SWAN and refers to interaction protocols and strategies management. The second methodology refers to policy-based e-Contracts workflow management. This methodology deals with the overall process of an e-Contract. Moreover, it provides methods and metrics concerning performance and strategy evaluation. Furthermore, this thesis is dealing with trust issues in multi-agent systems. In this context, it proposes the design and implementation of five novel, hybrid trust models. Three of them, called SERM, T-REX and HARM, follow the principles of the centralized approach whereas the rest, called DRM and DISARM, follow the distributed approach. These models enable intelligent agents to choose the best partners. Finally, the contribution of the thesis concludes with issues regarding interconnection and interoperability among EMERALD and other systems, Rule Responder in particular, or web services.

Ο Σημασιολογικός Ιστός επηρεάζει τον Παγκόσμιο Ιστό σε βάθος, αλλάζοντας τον τρόπο που άνθρωποι και μηχανές αντιλαμβάνονται το περιεχόμενο του και δρουν σε αυτόν. Aπώτερο όραμα του Σημασιολογικού Ιστού αποτελεί η ανάθεση εργασιών στους ευφυείς πράκτορες. Οι ευφυείς πράκτορες δρουν στο περιβάλλον του Ιστού και να ανταποκρίνονται στα αιτήματα των χρηστών τους, αποτελεσματικά και χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Έτσι, μέσω της χρήσης τους, οι άνθρωποι όχι μόνο θα διευκολυνθούν αισθητά στην καθημερινότητα τους αλλά και ολόκληροι τομείς, όπως αυτός του ηλεκτρονικού εμπορίου θα μεταμορφωθούν ριζικά. H εξέλιξη και εδραίωση του Σημασιολογικού Ιστού και των ευφυών πρακτόρων εγείρει μια σειρά νέων ζητημάτων, όπως αυτό της εμπιστοσύνης και της διαλειτουργικότητας. Oι ευφυείς πράκτορες, πρακτικά, αποτελούν εκπρόσωπο των χρηστών τους, έχοντας την λογική και τις ικανότητες τους. Έτσι, οι ευφυείς πράκτορες οργανώνονται σε κοινότητες, τα πολυπρακτορικά συστήματα, όπως ακριβώς και οι άνθρωποι, αντιμετωπίζοντας πολλά από τα ζητήματα των ανθρώπινων κοινωνιών. Σε αυτό το πλαίσιο, η παρούσα διατριβή μελετά την δράση των Ευφυών Πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό και επιχειρεί να αντιμετωπίσει μια σειρά τέτοιων καίριων ζητημάτων. Η έρευνα επικεντρώθηκε στην αξιοπιστία και την διαλειτουργικότητα της αλληλεπίδρασης και της ανταλλαγής δεδομένων και γνώσης των πολυπρακτορικών συστημάτων στο περιβάλλον του Σημασιολογικού Ιστού. Ειδικότερα, μελετήθηκαν και αναπτύχθηκαν νέες εκφραστικές και ευέλικτες δομές, μεθοδολογίες και συστήματα. Αρχικά, η διατριβή παρουσιάζει μια συγκριτική μελέτη των δημοφιλέστερων συστημάτων, προτείνοντας μια σειρά κατηγοριοποιήσεων τους. Παράλληλα, προτείνονται ορισμένα καθολικά κριτήρια σύγκρισης και αξιολόγησης. Η συμβολή της διατριβής συνεχίζει με την πρόταση και υλοποίηση ενός πρωτότυπου πολυπρακτορικού συστήματος Σημασιολογικού Ιστού, που ονομάζεται EMERALD και ενισχύει την διαλειτουργικότητα μεταξύ των πρακτόρων. Το σύστημα παρέχει πλήθος δυνατοτήτων, μεταξύ των οποίων η παροχή υπηρεσιών συλλογιστικής και εξαγωγής συμπερασμάτων για διάφορες λογικές / συλλογιστικές και η διάθεση ενός γενικού προτύπου για την δημιουργία παραμετροποιήσιμων ευφυών πρακτόρων, που ονομάζεται KC-Agents. Στην συνέχεια της διατριβής, μελετάται η διαχείριση της αλληλεπίδρασης των ευφυών πρακτόρων στον Σημασιολογικό Ιστό, όπου προτείνονται δύο πρωτότυπες, ανεξάρτητες συστήματος, μεθοδολογίες. Η πρώτη ονομάζεται K-SWAN και αφορά την διαχείριση των πρωτοκόλλων και των στρατηγικών αλληλεπίδρασης των ευφυών πρακτόρων μέσω κανόνων. Η δεύτερη μεθοδολογία αφορά την διαχείριση της ροής εργασιών των ηλεκτρονικών συμβολαίων, που συνάπτουν οι ευφυείς πράκτορες, μέσω πολιτικών. Η μεθοδολογία αυτή αντιμετωπίζει όλες τις πτυχές ενός ηλεκτρονικού συμβολαίου ενώ, παράλληλα, προσφέρει μεθόδους για την αξιολόγηση της απόδοσης του συμβολαίου και της στρατηγικής που χρησιμοποιεί κάθε πράκτορας. Η διατριβή συμβάλει, επιπρόσθετα, στο ιδιαίτερα σημαντικό ζήτημα της εμπιστοσύνης και της αξιοπιστίας στο περιβάλλον των πολυπρακτορικών συστημάτων. Στο πλαίσιο αυτό, προτείνει την σχεδίαση και υλοποίηση πέντε νέων, πρωτότυπων υβριδικών μοντέλων αξιοπιστίας. Τρία από αυτά τα μοντέλα, που ονομάζονται SERM, T-REX και HARM ακολουθούν τις αρχές της κεντρικής προσέγγισης ενώ τα υπόλοιπα δύο, που ονομάζονται DRM και DISARM, ακολουθούν τις αρχές της κατανεμημένης προσέγγισης. Τα μοντέλα αυτά επιτρέπουν στους ευφυείς πράκτορες να επιλέγουν τους καλύτερους δυνατούς εταίρους. Τέλος, η συμβολή της διατριβής κλείνει με το ζήτημα της διασύνδεσης και της διαλειτουργικότητας των πολυπρακτορικών συστημάτων, όπου προτείνονται μέθοδοι διασύνδεσης του συστήματος EMERALD τόσο με ένα άλλο κλειστό σύστημα, που ονομάζεται Rule Responder, όσο και με την τεχνολογία των υπηρεσιών ιστού.