JP2000339281A

JP2000339281A - モバイルエージェントシステム

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Publication number: JP2000339281A
Application number: JP11147724A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Reki; 粛之櫟
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-12-08
Anticipated expiration: 2019-05-27
Also published as: JP3571256B2

Abstract

(57)【要約】【課題】知識と信念の論理にもとづくプログラム言語を
備えたモバイルエージェントシステムであって、実行状
態の移動が可能なものを実現する。【解決手段】複数の独立に動作するエージェントを有
し、かつ、各エージェントが、ネットワークで結合され
たコンピュータ間を移動できるモバイルエージェントか
ら構成されるモバイルエージェントシステムにおいて、
モバイルエージェントごとにそのモバイルエージェント
の実行状態を格納するプログラム実行状態記憶部１４を
設ける。あるいは、モバイルエージェントの構成要素で
あるプログラムをサブプログラムにあらかじめ分割して
格納するエージェントプログラム格納部１２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワークでつ
ながれた複数のコンピュータ上で分散・協調処理を行う
システムに関し、特に、エージェントと呼ばれる自律的
に実行可能なソフトウェアプログラムを各コンピュータ
間で移動させながら実行させるモバイル（移動）エージ
ェントシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】モバイルエージェントシステムには、そ
のエージェントを記述するためのプログラム言語の観点
から分類して、モバイルエージェントシステム専用の独
自のプログラム言語に基づいたものと、従来の汎用のプ
ログラム言語の拡張言語に基づくものとがある。前者の
例としては、TeleScript言語のMagic Cap（General Mag
ic社）、プラニング言語のプランジェント（東芝）、後
者の例としては、Java言語を拡張したOdessey（General
Magic社）、Aglets（日本ＩＢＭ）、Voyager（Object
Space社）、Kafuka（富士通）などがある。

【０００３】Java言語の拡張言語に基づくシステムは、
プログラマが新しい言語を新たに修得する必要がないと
いう利点があるが、一般には、これらのシステムでは、
エージェントの実行状態をネットワーク上で移動させる
ことが難しい。一方、独自言語に基づくシステムでは、
エージェントの実行状態の移動が容易であるが、新しい
言語の習得の必要性に加え、Telescriptのように独自の
実行環境を必要としたり、プランジェントのように、セ
マンティクスが複雑でプログラミングが困難であったり
するという問題点がある。

【０００４】さらに、モバイルエージェントシステムで
は、他のプログラマが作ったエージェントとの交信や、
リモートマシンの未知の環境でのエージェントプログラ
ムの実行などのため、プログラムが思った通り動作する
かをデバッグすることが非常に困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、知識
と信念の論理にもとづくプログラム言語を備えたモバイ
ルエージェントシステムであって、実行状態の移動が可
能なものを実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１のモバイル
エージェントシステムは、複数の独立に動作するエージ
ェントを有し、かつ、各エージェントが、ネットワーク
で結合されたコンピュータ間を移動できるモバイルエー
ジェントから構成されるモバイルエージェントシステム
において、モバイルエージェントごとにそのモバイルエ
ージェントの実行状態を格納するプログラム実行状態記
憶部が設けられていることを特徴とする。

【０００７】また本発明の第２のモバイルエージェント
システムは、複数の独立に動作するエージェントを有
し、かつ、各エージェントが、ネットワークで結合され
たコンピュータ間を移動できるモバイルエージェントか
ら構成されるモバイルエージェントシステムにおいて、
モバイルエージェントの構成要素であるプログラムをサ
ブプログラムにあらかじめ分割して格納するエージェン
トプログラム格納部を有することを特徴とする。

【０００８】本発明で利用されるプログラム言語は、例
えばR. Fagin, J. Y. Halpern, Y.Moses, M. Y. Vardi
著、「Reasoning about Knowledge」、The MIT Pressで
論じられているような、Knowledge-Based Program（知
識ベースプログラム）をモバイルエージェント用に拡張
したものである。これにより、独自のプログラム言語で
ありながら論理にもとづく普遍的な意味を持つ言語が提
供できる。また、本発明のモバイルエージェントシステ
ムは、論理に基づくシステムであるため、論理に基づく
形式的検証手法との親和性も高く、モバイルエージェン
トシステムのデバッグシステムも実現しやすいと考えら
れる。この簡明な言語に基づき、インタープリタレベル
のプログラムスタックを考案し、エージェント移動時の
実行状態の完全な保持を実現する。

【０００９】さらに本発明のシステムでは、未知の環境
において、エージェントの目的達成の可能性をより高め
るために、従来のプログラムの移動機能に加えて、他の
エージェントからのプログラムの獲得機能も与える。

【００１０】以下、本明細書で用いられる言語の定義、
装置の構成及び装置の動作に関するアルゴリズムを示
す。

【００１１】１．知的モバイルエージェントのプログラ
ムの基本構成を以下に定義する。

【００１２】(1) プログラムはサブプログラムＳ１，Ｓ
２，…の集合である。

【００１３】(2) サブプログラムＳは、test-actionの
列t_a1，t_a2，…からなる。

【００１４】(3) test-actionはtest式とaction式の対<
test:test式, action:action式>である。

【００１５】(4) test式は、様相論理Ｋの論理式である
（詳しくは小野寛晰著「情報科学における論理」日本評
論社参照）。これは、K_a1，K_a2，…を様相オペレータ
とする様相論理式である。ただし、K_a1，K_a2，…は、
それぞれ、エージェントａ１，ａ２，…に対応する。

【００１６】(5) action式は次にあげるもののどれかで
ある。そのセマンティクスを各actionの下に付記する。・go(place_id) ＩＤがplace_idであるプレースエージェントに移動す
る。・dispose(agent_id) ＩＤがagent_idであるエージェントの活動を終了させ
る。・add(agent_id,φ) ＩＤがagent_idであるエージェント知識ベースにφを加
える。・delete(agent_id,φ) ＩＤがagent_idであるエージェント知識ベースにφがあ
れば、そのφを取り除く。・create(agent_id, program, stack, kb);ＩＤがagent
_idであるエージェントを生成し、そのプログラムをpro
gramとし、そのmainサブプログラムのＩＤをmain_idと
し、その実行スタックをstackとし、その知識ベースをk
bとする。・call (sub_program_id, line_id) プログラムカウンタ<sub_program_id, line_id>を実行
スタックに積む。・get_sub_program (agent_id, sub_program_id, new_s
ub_program_id) ＩＤがagent_idであるエージェントから、ＩＤがsub_pr
ogram_idであるサブプログラムを獲得し、そのサブプロ
グラムのＩＤをnew_sub_program_idとする。引数new_su
b_program_idが省略された場合は、sub_program_idをそ
のまま利用する。・idle プログラムスタックを１つ前に戻す。

【００１７】２．プログラムの拡張機能を以下に定義す
る。

【００１８】(1) <test:φ, action: action1 else act
ion2>は、φが成功したときaction1を実行し、失敗した
ときaction2を実行することを表す。

【００１９】(2) 変数?xをtest式内およびサブプログラ
ム内で利用することを許す。このときtest式φ(?x)に対
してφ(ａ)が成功するとき、このようなａを任意に選ん
で、そのテストを含むサブプログラム内で全ての?xをａ
で置き換える。また定数selfは、その式を含むサブプロ
グラムの所有者であるエージェントを表す。

【００２０】３．エージェントの構造 (1) 上記の１．で定義されたプログラムを１つ持つ。プ
ログラムは、実行のエントリポイントとして、mainをＩ
Ｄとするサブプログラムを１つ持つ。

【００２１】(2) 様相論理式の集合からなる知識ベース
を１つ持つ。

【００２２】(3) プログラムスタックからなるプログラ
ム実行状態を１つ持つ。プログラムスタックは、プログ
ラムカウンタが積まれるスタックであり、ここでプログ
ラムカウンタは、サブプログラムのＩＤと、そのサブプ
ログラムのtest-action列のある行(line)番号（ステー
トメントＩＤ）との対により構成される。

【００２３】４．エージェントシステムの初期化各エージェントのプログラムスタックの初期状態は、プ
ログラムカウンタ<main, 1>が１つ積まれた状態であ
る。

【００２４】５．エージェントの種類エージェントには、以下の３種類がある。・モバイルエージェント：ネットワーク上を自由に移動
できるエージェント。・プレースエージェント：移動の対象となる場所を提供
するエージェント。・システムエージェント：プレースにいるエージェント
に情報を提供するエージェントで、このエージェントは
移動しない。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明
の実施の一形態のモバイルエージェントシステムの構成
を示すブロック図である。

【００２６】図１に示すモバイルエージェントシステム
は、典型的にはネットワークに接続されたコンピュータ
上に構築されるものであり、このようなモバイルエージ
ェントシステムの複数をネットワークに接続することに
よって、分散・協調処理を行うシステムが得られる。

【００２７】このモバイルエージェントシステムには、
このモバイルエージェントシステムに在中するエージェ
ントの情報を格納するエージェント情報データベース１
と、各エージェントのスレッドを制御するエージェント
スレッド制御部２と、プログラムの実行を制御するプロ
グラム制御部３と、エージェントのtest式の検証を行う
定理証明エンジン４と、エージェントのaction式を解釈
するaction解釈部５と、解釈されたaction式を実行する
action実行部６と、ネットワークに対するインターフェ
ース部７とが設けられている。

【００２８】エージェント情報データベース１には、１
ないし複数のエージェント情報１１が格納され、各エー
ジェント情報１１は、いずれも、エージェントのプログ
ラムが格納されるエージェントプログラム格納部１２、
エージェントが使用する知識ベースであるエージェント
知識ベース１３、プログラム実行状態記憶部１４の３つ
のデータベースからなる。プログラム実行状態記憶部１
４は、スタック及びプログラムカウンタを記憶する領域
である。エージェントとエージェント情報とは、１対１
で対応する。

【００２９】また、action実行部６は、エージェント知
識ベース１３を更新するエージェント知識ベース更新部
６１と、エージェントのプログラムを更新するエージェ
ントプログラム更新部６２と、エージェント情報の送受
信を行うエージェント送受信部６３とから構成されてい
る。エージェント送受信部６３は、エージェント情報デ
ータベース１と交信してエージェント情報を送受信し、
またインタフェース部７とネットワークを介して他のモ
バイルエージェントシステムと交信する。

【００３０】上述したようにこのモバイルエージェント
システムは、計算機システムによって実現されるもので
あり、エージェント情報データベース１は、計算機シス
テムの補助メモリや外部メモリに構築される。また、エ
ージェントスレッド制御部２、プログラム制御部３、定
理証明エンジン４、action解釈部５及びaction実行部６
は、計算機システムのＣＰＵ（中央処理装置）で実行さ
れるソフトウェアとして構成でき、その実行の際に必要
なデータは、計算機システムのＲＡＭ（ランダムアクセ
スメモリ）にロードされる。

【００３１】次に、このモバイルエージェントシステム
での処理手順について、図２のフローチャートを参照し
て説明する。

【００３２】まず、エージェントスレッド制御部２が、
エージェント情報データベース１から、処理の対象とな
るエージェントを１つ選ぶ（ステップ１０１）。次に、
プログラム制御部３が、選択されたエージェントのエー
ジェント情報１１のプログラム実行状態にあるプログラ
ムスタックの最上部から、プログラムカウンタ（<sub_p
_id, n>）を取り出す（ステップ１０２）。ここでｎが
サブプログラムsub_p_idの最終行かどうかを判断し（ス
テップ１０３）、最終行の場合はそのままステップ１０
５に移行し、最終行でない場合には、ステップ１０４に
おいて<sub_p_id, n+1>をプログラムスタックに積んで
から、ステップ１０５に移行する。

【００３３】ステップ１０５では、プログラム制御部３
が、サブプログラムsub_p_idのｎ番目のtest-action行
（<test: test1, action: action1>）を取り出し、これ
を定理証明エンジン４に渡す。定理証明エンジン４は、
test1を証明する（ステップ１０６）。証明ができたか
どうか、すなわちtest1が正しいかどうかを判断し（ス
テップ１０７）、証明できた場合には、ステップ１０８
に移行して、action解釈部５を起動し、action解釈部５
にaction1を渡す。証明できなかった場合には、ステッ
プ１０１の最初のエージェントスレッド制御部２の制御
に戻る。

【００３４】ステップ１０８に移行してaction解釈部５
が起動された場合、渡されたaction1の内容に従って、a
ction実行部６はそのactionを実行する。actionが上述
したaddやdeleteであれば、エージェント知識ベース更
新部６１を起動し、対象とするエージェントのエージェ
ント知識ベース１３を更新する。actionがget_sub_pの
場合は、エージェントプログラム更新部６２を呼び出し
て、対象とするエージェントのプログラムを更新する。
actionがgoの場合、エージェント送受信部６３を起動
し、インターフェース部７を通じて目的のリモートシス
テムにエージェントを送信し、その後、エージェント情
報データベース１から、該当するエージェント情報を削
除する。このときエージェントを受信したリモートシス
テムでは、そのシステムのエージェント送受信部６３
が、送られてきたエージェントのエージェント情報をそ
のリモートシステムのエージェント情報データベース１
に格納する。また、送られてきたエージェントのaction
がcallの場合、そのシステムのエージェント送受信部６
３は、プログラム制御部３を呼び出して、呼ばれたサブ
プログラムをプログラムスタックに積む。

【００３５】以上のようにしてステップ１０８でのacti
on部分の解釈・実行が行われたら、次のエージェントを
処理するために、最初のエージェントスレッド制御部２
の制御に戻る（ステップ１０１）。

【００３６】図３は、エージェントのプログラム例を示
すプログラムリストである。以下、このプログラム例を
実行した場合の具体的な処理を説明する。ここでは、２
つのコンピュータhost1，host2上に、それぞれ、上述し
たモバイルエージェントシステムが実現されているとす
る。また、コンピュータhost1には、エージェントとし
て、モバイルエージェントagent1とプレースエージェン
トplace1，place3とシステムエージェントsystem1とが
在中しているものとし、コンピュータhost2には、モバ
イルエージェントagent2とプレースエージェントplace2
とシステムエージェントsystem2とが在中しているとす
る。各エージェントのプログラムは、図３に示す通りと
し、各エージェントの知識ベースは空で、プログラムカ
ウンタは全て<main, 1>であるとする。以下、処理
（１）〜処理（９）の時間順で、プログラムの実行が進
む。

【００３７】処理（１）：host1でエージェントスレッ
ド制御部がagent1を選んだとする。このとき、プログラ
ム制御部は、<main, 1>を取り出し、<main, 2>と書き換
えてプログラムスタックに積みなおす。そしてプログラ
ム制御部は、mainサブプログラムの１行目のtest-actio
n<test:system1|-can_plan, action: call(system1,pla
n)>を取り出し、定理証明エンジンに渡す。定理証明エ
ンジンは、test部「system1|-can_plan」すなわち、sys
tem1の知識ベースがcan_planを導出するかを判定する。
この時、system1の知識ベースは空なので導出は失敗
し、actionは実行されずに終わる。

【００３８】処理（２）：host1でエージェントスレッ
ド制御部がまたagent1を選んだとする。このとき、プロ
グラム制御部は<main, 2>を取り出し、<main, 3>と書き
換えてプログラムスタックに積みなおす。そして、main
サブプログラムの１行目のtest-action<test:system1|-
K_system1(system2_can_plan), action:go_place2 else
idle>を取り出し、定理証明エンジンに渡す。定理証明
エンジンは、test部「system1|-K_system1 (system2_ca
n_plan)」を証明しようとするが、これも失敗する。今
回はelse付きのtestで、actionはidleなので、プログラ
ムスタックを１つ前に戻す。すなわち、<main, 3>を取
り除き、<main, 2>をスタックに積む。

【００３９】処理（３）：host2でエージェントスレッ
ドがagent2を選んだとする。上記と同様に、<main, 1>
をhost2のプログラム制御部が取り出す。mainは１行し
かtest-actionを含まないので、プログラムスタックは
空になる。そして、agent2のmainサブプログラムの１行
目<test:, action:add (system1, can_plan_agent2_pla
n1)>が選ばれる。test部分が空なので無条件に導出は成
功し、action「add(system2, can_plan_agent2_plan
1)」が実行される。すなわちsystem2の知識ベースにcan
_plan_agent2_plan1が格納される。

【００４０】処理（４）：次に、host2でエージェント
スレッド制御部がsystem2を選んだとする。上述と同様
にsystem2|-can_plan_?x_?yの証明が行われる。この場
合、?xがagent2、?yがplan1の時、成功するので、syste
m1の知識ベースにsystem2_can_planを格納する。

【００４１】処理（５）：host1でエージェントスレッ
ド制御部がagent1を選んだとする。この時、プログラム
スタックの１番上の<main, 2>を取り出し、<main, 3>を
積む。また、mainサブプログラムの２行目のtest-actio
nを試みる。今度はsystem1|-K_system1(system2_can_pl
an)が成功し、それにより、actionに従って、agent1はp
lace2に移動する。すなわち、host1のエージェント情報
データベースからagent1に対応するエージェント情報を
取り除き、それをhost2のエージェント情報データベー
スに加える。

【００４２】処理（６）：host2でエージェントスレッ
ド制御部がagent1を選んだ時、<main, 3>をプログラム
スタックから取り出し、<main, 4>を積んで、３行目のt
est-action<test: system2|-can_plan_?x_?y, action:
get_plan(?x, ?y)>を得る。ここで、system2|-can_plan
_?x_?yは、?xがagent2、?yがplan1の時に成功するの
で、action get_plan(agent2, plan1)を実行する。すな
わち、agent2のサブプログラムplan1およびそこからcal
lされるサブプログラムを、全てagent1のプログラムに
取り込む。この例では、plan1だけが取り込まれる。

【００４３】処理（７）：host2でagent1が選ばれた
時、mainの４行目の<test:, action: call (?y)>が取り
出される。ここでtestは空なので無条件で成り立ち、?y
は、plan1なので、call(plan1)が実行される。すなわ
ち、<plan1, 1>がプログラムスタックに積まれる。

【００４４】処理（８）：host2でagent1が選ばれたと
すると、agent2の知識ベースがfact1を導けば、それを
自分の知識ベースに格納する。

【００４５】処理（９）：host2でagent1が選ばれたと
すると、place3に移動する。

【００４６】上記の処理（１）〜（９）に対応するエー
ジェントの移動状態を図４(a)〜(c)に示す。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、論理に基
づくスクリプト言語を利用して、エージェントの移動の
際に実行状態を完全に保存し、また、プログラムの動的
な変更も可能にするモバイルエージェントシステムが組
み込まれた装置が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態のモバイルエージェント
システムの構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す装置での全体的な処理を示すフロー
チャートである。

【図３】図１の装置で使用されるプログラムの一例を示
すプログラムリストである。

【図４】(a)〜(c)は、それぞれ、処理の流れを図解する
図である。

【符号の説明】

１エージェント情報データベース２エージェントスレッド制御部３プログラム制御部４定理証明エンジン５ action（アクション）解釈部６ action（アクション）実行部７ネットワークインタフェース部１１エージェント情報１２エージェントプログラム格納部１３エージェント知識ベース１４プログラム実行状態記憶部６１エージェント知識ベース更新部６２エージェントプログラム更新部６３エージェント送受信部１０１〜１０８ステップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の独立に動作するエージェントを有
し、かつ、前記各エージェントが、ネットワークで結合
されたコンピュータ間を移動できるモバイルエージェン
トから構成されるモバイルエージェントシステムにおい
て、前記モバイルエージェントごとにそのモバイルエージェ
ントの実行状態を格納するプログラム実行状態記憶部が
設けられていることを特徴とするモバイルエージェント
システム。
【請求項２】複数の独立に動作するエージェントを有
し、かつ、前記各エージェントが、ネットワークで結合
されたコンピュータ間を移動できるモバイルエージェン
トから構成されるモバイルエージェントシステムにおい
て、前記モバイルエージェントの構成要素であるプログラム
をサブプログラムにあらかじめ分割して格納するエージ
ェントプログラム格納部を有することを特徴とするモバ
イルエージェントシステム。
【請求項３】前記モバイルエージェントの構成要素で
あるプログラムをサブプログラムにあらかじめ分割して
格納するエージェントプログラム格納部をさらに有する
請求項１に記載のモバイルエージェントシステム。
【請求項４】前記プログラム実行状態記憶部に、現在
実行中のサブプログラムのＩＤを格納するスタックと、
現在実行中のステートメントＩＤを格納するプログラム
カウンタとを有する、請求項１または３に記載のモバイ
ルエージェントシステム。