Atelier pour le DEveloppement de Logiciels à Fonctionnalité Emergente

Projet labellisé par le Réseau National des Technologies Logicielles (RNTL)

Objectifs du projet de recherche

Réaliser un atelier destiné à guider par une méthodologie des concepteurs informatiques non spécialistes des logiciels à fonctionnalité émergente. Une méthodologie facilite le processus d'ingénierie des systèmes et s'applique tout au long du cycle de développement d'un logiciel.

Etudier les incidences de la conception de systèmes adaptatifs sur la problématique de configuration d'application à l'aide de composants.

Concevoir des logiciels capables de s'adapter à un environnement fortement dynamique, impose une méthode de conception rigoureuse qui se distingue de l'approche globale-descendante habituelle. ADELFE est un atelier dont le but est de guider les développeurs au cours de la conception de systèmes multi-agents auto-organisateurs, adaptatifs. Actuellement, il n'existe pas de méthodologie ni d'aide à la conception pour ces logiciels adaptatifs. Ce projet aura pour résultat à moyen terme d'exploiter un savoir-faire novateur pour réaliser des systèmes informatiques aujourd'hui inaccessibles par les approches plus classiques

La technologie des AMAS

Ces logiciels sont basés sur les techniques des systèmes multi-agents adaptatifs et auto-organisateurs (Adaptive Multi-Agent Systems: AMAS) développées au sein de l'équipe et de la société ARTAL Technologies.

Par leurs capacités d'auto-organisation et d'adaptation, ces logiciels sont aptes à fonctionner dans un environnement à très forte dynamique et à faire face à des imprévus. Ils sont adaptés pour résoudre des problèmes complexes, distribués pour lesquels un contrôle global est impossible à mettre en oeuvre. Avec l'essor des nouvelles technologies comme l'Internet, l'évolution des réseaux de machines, ces multi-agents apportent des solutions aux problèmes de conception de logiciels adaptés à des applications réparties de grande complexité. Le développement de plusieurs applications a montré qu'après la définition des composants du système que sont les agents, il faut les doter d'aptitude pour décider de leurs interactions. Ainsi, le concepteur de l'application implémente les agents; puis le système en fonctionnement se configure de manière automatique par auto-organisation sans l'intervention du concepteur.

L'apport scientifique d'ADELFE

ADELFE propose une notation (extension d"'Unified Modelling Language") qui supporte une méthodologie de développement qui étend les recommandations pour l'analyse, la conception et le développement présentées dans le guide " The Unified Software Development Process " et qui permet la conception de systèmes multi-agents adaptatifs pour lesquels il n'existe pas encore de méthodologie de conception.

ADELFE est développé en employant le progiciel OpenTool © de la société TNI puis intégré dans une version spécifique de celui-ci. Le support technique pour l'aide au développement de logiciels adaptatifs contient principalement :

• une plate-forme comprenant un outil de modélisation graphique,
• une bibliothèque de composants permettant des simulations et un prototypage rapide,
• une technique d'auto-assemblage des composants logiciels que sont les agents adaptatifs. Cette technique amène un éclairage nouveau pour la configuration d'applications à base de composants.

Pour ADELFE, le travail sur la méthodologie consiste à étendre les recommandations pour l'analyse, la conception et le développement présentées dans le guide " The Unified Software Development Process " pour prendre en compte la modélisation et réalisation de systèmes multi-agents adaptatifs. Ce processus permet de prendre en compte l'ensemble des activités du cycle de vie en V du logiciel (recueil des besoins, analyse, conception, implémentation et tests) sous la forme de modèles UML. Son approche, basée sur une décomposition du système en composants interconnectés par des interfaces bien définies se prête bien à une transposition vers la problématique des systèmes multi-agents. La méthodologie sera ainsi associée à une bibliothèque de composants utile dans le cycle de développement. Les phases d'identification, de découpage du système en classes et composants peuvent être adaptées à une décomposition en agents auto-organisateurs. La méthodologie proposée doit permettre à des développeurs non spécialistes de certifier que leurs logiciels sont effectivement des systèmes multi-agents adaptatifs.

Cycle de vie du logiciel

La phase d'analyse

Dans une première étape, un outil interactif permet au concepteur de savoir si un système multi-agent adaptatif est utile pour l'application proposée. Cet outil permet de vérifier la pertinence de l'emploi de la technologie des AMAS :

• complexité grande, absence d'autres méthodes,
• frontières mal définies,
• distribution physique ou fonctionnelle,
• environnement évolutif,
• besoin d'interactions/coopération entre entités.

La phase d'analyse a ensuite les mêmes objectifs que dans l'approche orientée objet, une aide est apportée au concepteur pour identifier les agents adaptatifs. La pertinence des AMAS pour le problème donné est déterminé et validée par la réalisation d'un prototype.

La phase de conception

Elle consiste à donner un comportement aux agents et à l'environnement du système multi-agent. Pour ce faire, il faut s'intéresser à la description de l'environnement de manière
exhaustive, c'est-à-dire ce qu'il est capable de faire, non seulement en ce qui concerne ses interactions avec les différents agents ou le système dans son ensemble, mais aussi ses comportements propres. Pour la conception d'un agent, ADELFE propose une description d'agent générique composée de sept modules : communication avec les autres agents, communication avec l'environnement, croyances sur lui-même, croyances sur les autres agents, croyances sur son environnement, compétences, attitude sociale coopérative.

Le comportement résulte des informations contenues dans ces sept modules. La décision sur le comportement de l'agent est dépendante de la description de situations non coopératives détectables localement par un agent à un instant donné. Pour chaque agent, il s'agit d'expliciter de manière la plus exhaustive possible, d'après les informations perçues de l'environnement les cas de figure où l'agent sait qu'il est en train de réaliser une mauvaise fonction, ou qu'il devrait réagir car il sait être capable de pouvoir corriger la partie de l'action qu'il voit erronée. Une fois ces situations décrites, le concepteur peut alors indiquer les actions à réaliser par l'agent pour corriger le comportement du système et le rendre optimal.

Les compétences d'un agent ou ses croyances peuvent aussi être réalisées sous la forme d'un système multi-agent. Le concepteur doit appliquer la première étape pour savoir comment les concevoir.

Bibliographie du projet

Articles

Voir aussi les publications de l'équipe SMAC.

• BERNON Carole, CAMPS Valérie, GLEIZES Marie-Pierre, PICARD Gauthier - Engineering Adaptive Multi-Agent Systems: the ADELFE Methodology - In B. Henderson-Sellers and P. Giorgini (Eds.), Agent-Oriented Methodologies. Idea Group Pub, June 2005, pp.172-202.
• PICARD Gauthier, CAPERA Davy, GLEIZES Marie-Pierre, GLIZE Pierre - A Sample Application of ADELFE Focusing on Analysis and Design - The Mechanical Synthesis Problem - Fifth International Workshop Engineering Societies in the Agents World (ESAW'04), Toulouse, France, October 20-22, 2004.
• BERNON Carole, COSSENTINO Massimo, GLEIZES Marie-Pierre, TURCI Paola, ZAMBONELli Franco - A Study of some Multiagent Meta-Models - Fifth International Workshop on Agent-Oriented Software Engineering (AOSE-2004) at the Third International Joint Conference on Autonomous Agents & Multi-Agent Systems (AAMAS 2004), New York City, New York - July 19, 2004
• PICARD Gauthier, BERNON Carole, GLEIZES Marie-Pierre - Cooperative Agent Model within ADELFE Framework: An Application to a Timetabling Problem - Poster at the Third International Joint Conference on Autonomous Agents & Multi-Agent Systems (AAMAS 2004), New York City, New York - July 19, 2004
• CAPERA Davy, PICARD Gauthier, GLEIZES Marie-Pierre - Applying ADELFE Methodology to a Mechanism Design Problem - Poster at the Third International Joint Conference on Autonomous Agents & Multi-Agent Systems (AAMAS 2004), New York City, New York - July 19, 2004
• PICARD Gauthier and GLEIZES Marie-Pierre - The ADELFE Methodology - Designing Adaptive Cooperative Multi-Agent Systems (Chapter 8) - Pages 157-176, In F. Bergenti, M-P. Gleizes, and F. Zambonelli, editors, Methodologies and Software Engineering for Agent Systems. The Agent-Oriented Software Engineering handbook. Kluwer Publishing, 1-4020-8057-3, 2004.
• PICARD Gauthier - UML Stereotypes Definition and AUML Notations for ADELFE Methodology with OpenTool - First European Workshop on Multi-Agent Systems (EUMAS’03), Oxford, UK, 2003
• GLEIZES Marie-Pierre, PICARD Gauthier - Outils pour la réalisation de systèmes multi-agents adaptatifs dans le cadre de la méthode ADELFE Journées Francophones sur les Systèmes Multi-Agents, JFSMA'03, 27-29 novembre 2003, Hammamet, Tunisie.
• BERNON Carole, CAMPS Valérie, GLEIZES Marie-Pierre, PICARD Gauthier - ADELFE : Atelier de développement de logiciels à fonctionnalité émergente Démonstration lors des Journées Francophones sur les Systèmes Multi-Agents, JFSMA'03, 27-29 novembre 2003, Hammamet, Tunisie.
• BERNON Carole, CAMPS Valérie, GLEIZES Marie-Pierre, PICARD Gauthier - Designing Agents’ Behaviours within the Framework of ADELFE Methodology Fourth International Workshop "Engineering Societies in the Agents World" (ESAW-2003), 29-31 October, 2003, Imperial College London.
• BERNON Carole, CAMPS Valérie, GLEIZES Marie-Pierre, PICARD Gauthier - Tools for Self-Organizing Applications Engineering - The First International Workshop on Engineering Self-Organising Applications (ESOA'03) Melbourne, Australia, July 2003.
  In Engineering Self-Organising Systems, Nature-Inspired Approaches to Software Engineering, LNCS, LNAI n. 2977, G. Di Marzo Serugendo, A. Karageorgos,O.F. Rana, F. Zambonelli (Eds), Springer Verlag, 2004, ISBN 3-540-21201-9.
• BERNON Carole, GLEIZES Marie-Pierre, PEYRUQUEOU Sylvain, PICARD Gauthier - ADELFE, a Methodology for Adaptive Multi-Agent Systems Engineering - Third International Workshop "Engineering Societies in the Agents World" (ESAW-2002), 16-17 September 2002, Madrid. Slides
• BERNON Carole, GLEIZES Marie-Pierre, PICARD Gauthier, GLIZE Pierre - The Adelfe Methodology For an Intranet System Design - Fourth International Bi-Conference Workshop on Agent-Oriented Information Systems (AOIS-2002), 27-28 May 2002, Toronto (Ontario, Canada) at CAiSE'02 (Voir aussi le site de AOIS'02). Abstract
• BERNON Carole, CAMPS Valérie, GLEIZES Marie-Pierre, GLIZE Pierre - La conception de systèmes multi-agents adaptatifs : contraintes et spécificités - Atelier de Méthodologie et Environnements pour les Systèmes Multi-Agents (SMA 2001), Plate-forme AFIA, Grenoble du 25 au 28 juin 2001, Z. Guessoum et M. Occello, coords.
• CASTERAN Jean-Christophe, GLEIZES Marie-Pierre, GLIZE Pierre - 8ièmes Journées Francophones Intelligence Artificielle Distribuée et Systèmes Multi-Agents - Editions Hermès, octobre 2000

Valorisation, diffusion

• GLEIZES Marie-Pierre, MILLAN Thierry, PICARD Gauthier - ADELFE: Using SPEM Notation to Unify Agent Engineering Processes and Methodology - Rapport interne IRIT, IRIT/2003-10-R, juin 2003 (pdf, 234 Kb)
• PICARD Gauthier - ADELFE : Méthodologie de Développement de Logiciels à Fonctionnalité Emergente et Ingénierie des AMAS - EDIT'03 - Colloque des doctorants de l'EDIT (Ecole Doctorale Informatique et Télécommunications), 14-15 April 2003.
• GEORGÉ Jean-Pierre, GLEIZES Marie-Pierre, GLIZE Pierre - Participation à la réunion du groupe ASA (Architecture de Systèmes d'Agents) de l'AFIA - 31 Octobre 2002, Lille.  Présentation des résultats de l'application liée à ADELFE : ETTO (Emergent Time-Table Organization).
• PICARD Gauthier - ADELFE - Présentation d'un poster aux Journées RNTL 2002, dans le cadre du SITEF, Toulouse , 23 & 24 octobre 2002.
• BERNON Carole, GLIZE Pierre - Participation à la réunion du groupe ASA (Architecture de Systèmes d'Agents) de l'AFIA - 8 mars 2002, Paris. Proposition d'un cahier des charges pour le problème de l'emploi du temps (Voir rubrique Documents pour la présentation).
• BERNON Carole - ADELFE's First steps + Personal visions - SIG MSEAS - Réunion d'AgentLink II à Amsterdam, decembre 2001 (Voir rubrique Documents pour la présentation)
• GLEIZES Marie-Pierre, PICARD Gauthier - Participation à la réunion du groupe ASA (Architecture de Systèmes d'Agents) de l'AFIA - October 2001.
• GLEIZES Marie-Pierre - Some Methodology Basis for Adaptive Multi-Agent Systems Design, Réunion d'Agentlink II - Methodologies and Software Engineering for Agent Systems Methodologies - Prague, juillet 2001. (Voir rubrique Documents pour la présentation)
• GLIZE Pierre - Présentation du projet ADELFE - Colloque du RNTL, 26 et 27 avril 2001, dans le cadre des Premières Rencontres des Sciences et Technologies de l'Information ASTI'2001 à Paris (Cité des Sciences et de l'Industrie - Centre des Congrès La Villette). Le texte de cette page reprend le contenu de la plaquette correspondante.