10.14489/vkit.2018.12.pp.036-044

DOI: 10.14489/vkit.2018.12.pp.036-044

Бычков И. В., Опарин Г. А., Богданова В. Г., Пашинин А. А.
СЕРВИС-ОРИЕНТИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ МУЛЬТИАГЕНТНЫХ РЕШАТЕЛЕЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ
(с. 36-44)

Аннотация. Представлено развитие технологии сборочного программирования, в рамках которой активная группа агентов решателя формируется для непроцедурной постановки задачи с помощью логического вывода на распределенной вычислительной модели предметной области. Вычислительная модель дополнена структурами условного управления запуском прикладного модуля. Для описания динамики функционирования агентов разработана дискретно-событийная конечно-автоматная модель, поддерживающая обработку потоков однородных задач и ситуацию отказа вычислительного узла. Предложенная технология продемонстрирована на примере параметрического синтеза стабилизирующей обратной связи для разных классов управляемых динамических систем.

Ключевые слова: распределенные вычисления; мультиагентное управление; прямые взаимодействия агентов; микросервисная архитектура; децентрализованный решатель; вычислительная модель.

Bychkov I. V., Oparin G. A., Bogdanova V. G., Pashinin A. A.
SERVICE-ORIENTED TECHNOLOGY FOR DEVELOPMENT AND APPLICATION OF DECENTRALIZED MULTIAGENT SOLVERS FOR APPLIED PROBLEMS
(pp. 36-44)

Abstract. We offer new development of technology for distributed aggregate programming. According to this technology an active group of solver agents is formed for the nonprocedural problem formulation using logical inference on a distributed subject domain computational model. The computational model is complemented by the conditional control structures for the applied module launch. The group of agents performs decentralized control based on direct interactions for the problem solving. Event-driven control is the method of coordination of agents both in the formation of the group and in the implementation of joint actions. Agent knowledge is stored in a local knowledge base distributed the way that each agent has bounded knowledge about the capabilities of other agents, and the topology of the computational field as a whole. A discrete-event finite automata model is developed to describe the agent functioning dynamics. This model supports processing the homogeneous task flow and the situation of computing node failure. The proposed approach is implemented using the HPCSOMAS 3.1 (High-Performance Computing Service-Oriented Multi-Agent System) framework developed by the authors. This framework provides the means for creating the distributed solver agents implemented as microservices and an interface for nonprocedural problem formulation. The offered technology is demonstrated by the example of the stabilizing feedback parametric synthesis for different classes of controlled dynamical systems. The represented in the computational model means for the conditional launch of modules and the offered model of agents functioning provide the possibility of multivariate calculations that allows more efficient loading of the resources of the computing field.

Keywords: Distributed computing; Multiagent management; Direct interactions of agents; Microservice architecture; Decentralized solver; Computational model.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

И. В. Бычков, Г. А. Опарин, В. Г. Богданова, А. А. Пашинин (Институт динамики систем и теории управления им. В. М. Матросова Сибирского отделения РАН, Иркутск, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

I. V. Bychkov, G. A. Oparin, V. G. Bogdanova, A. A. Pashinin (Matrosov Institute for System Dynamics and Control Theory of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Irkutsk, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Brueckner S. A., Czap H. Organization, Self-Organization, Autonomy and Emergence: Status and Challenges // ITSSA. 2006. V. 2. P. 1 – 10. URL: https:// www.uni-trier.de/fileadmin/fb4/prof/INF/WI1/ Lehrmaterialien/SS2009/Seminar/Brueckner_Czap.pdf (дата обра¬щения: 02.11.2018).
2. Fernández H., Tedeschi C., Priol T. A Chemistry-Inspired Workflow Management System for Decentralizing Workflow Execution // IEEE Transactions on Services Computing. 2016. V. 9, Is. 2. P. 213 – 226.
3. Gorodetskii V. I. Self-Organization and Multiagent Systems: I. Models of Multiagent Self-Organization // Journal of Computer and Systems Sciences International. 2012. V. 51, Is. 2. Р. 256 – 281.
4. Rodrigues N., Leitão P., Oliveira E. Dynamic Composition of Service Oriented Multi-Agent System in Self-Organized Environments // Proc. of the 2014 Workshop on Intelligent Agents and Technologies for Socially Interconnected Systems, IATSIS’14, Prague, Czech Republic, 2014. P. 1 – 6.
5. Bandini S., Manzoni S., Vizzari G. Agent Based Modeling and Simulation: An Informatics Perspective // Journal of Artificial Societies and Social Simulation. 2009. V. 12, Is. 4. P. 1 – 4.
6. Buguillo J., Garsia-Rois J. Time Series Prediction Using Coalitions and Self-Organizing Maps // Self-Organizing Coalitions for Managing Complexity. Springer, 2018. Chapter 6. P. 89 – 100.
7. Collective Information Processing and Pattern Formation in Swarms, Flocks, and Crowds / M. Moussaid et al. // Topics in Cognitive Science. 2009. V. 1. P. 469 – 497.
8. Интеллектуализация децентрализованного управления распределенными вычислениями / И. В. Бычков и др. // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2017. № 10. С. 35 – 42. doi: 10.14489/vkit.2017.10.pp. 035-042
9. Automation Development Framework of Scalable Scientific Web Applications Based on Subject Domain Knowledge / I. V. Bychkov et al. // V. Malyshkin (Eds) Parallel Computing Technologies, PaCT 2017. Lecture Notes in Computer Science. Springer, Cham. V. 10421. P. 278 – 288.
10. The Applied Problems Solving Technology Based on Distributed Computational Subject Domain Model: a Decentralized Approach / I. V. Bychkov et al. // Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ’2018): тр. XII Междунар. конф. Ростов-на-Дону, 2 – 6 апреля 2018 г. Короткие статьи и описания плакатов. Челябинск, 2018. C. 34 – 48.
11. Distributed Solvers of Applied Problems Based on Microservices and Agent Networks / G. A. Oparin et al. // Proc. of the 41st Inter. Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO), Opatija, 2018. P. 1415 – 1420.
12. Мультиагентный подход к управлению сервис-ориентированными высокопроизводительными вычислениями / И. В. Бычков и др. // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2016. № 9. С. 35 – 41. doi: 10.14489/vkit.2016.09.pp. 035-041
13. Automation of Multi-Agent Control for Complex Dynamic Systems in Heterogeneous Computational Network / G. Oparin et al. // AIP Conference Proceedings. 2017. V. 1798. P. 020117.
14. Иркутский суперкомпьютерный центр Сибирского отделения РАН [Электронный ресурс]. URL: http://hpc.icc.ru (дата обращения: 25.09.2018).

Eng

1. Brueckner S. A., Czap H. (2006). Organization, Self-Organization, Autonomy and Emergence: Status and Challenges. ITSSA, 2, pp. 1-10. Available at: https:// www.unitrier.de/fileadmin/fb4/prof/ INF/WI1/ Lehrmaterialien/SS2009/Seminar/Brueckner_Czap.pdf (Accesed: 02.11.2018). [in Russian language]
2. Fernández H., Tedeschi C., Priol T. (2016). A Chemistry-Inspired Workflow Management System for Decentralizing Workflow Execution. IEEE Transactions on Services Computing, 9 (2), pp. 213-226.
3. Gorodetskii V. I. (2012). Self-Organization and Multiagent Systems: I. Models of Multiagent Self-Organization. Journal of Computer and Systems Sciences International, 51(2), pp. 256-281.
4. Rodrigues N., Leitão P., Oliveira E. (2014). Dynamic Composition of Service Oriented Multi-Agent System in Self-Organized Environments. Proceedings of the 2014 Workshop on Intelligent Agents and Technologies for Socially Interconnected Systems, IATSIS’14, Prague, Czech Republic, pp. 1-6.
5. Bandini S., Manzoni S., Vizzari G. (2009). Agent Based Modeling and Simulation: An Informatics Perspective. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 12(4), pp. 1 – 4.
6. Buguillo J. (2018). Self-Organizing Coalitions for Managing Complexity. Springer International Publishing, (6), pp. 89-100.
7. Moussaid M. et al. (2009). Collective Information Processing and Pattern Formation in Swarms, Flocks, and Crowds. Topics in Cognitive Science, (1), pp. 469-497.
8. Bychkov I. V. et al. (2017). Intellectualization of decentralized distributed computing management. Vestnik komp'yuternyh i informatsionnyh tekhnologiy, (10), pp. 35-42. [in Russian language] doi: 10.14489/vkit.2017.10.pp. 035-042
9. Malyshkin V. (Ed.), Bychkov I. V. et al. (2017). Automation Development Framework of Scalable Scientific Web Applications Based on Subject Domain Knowledge. Parallel Computing Technologies, PaCT. Lecture Notes in Computer Science. Springer, Cham, 10421, pp. 278-288.
10. Bychkov I. V. et al. (2018). The Applied Problems Solving Technology Based on Distributed Computational Subject Domain Model: a Decentralized Approach. Parallel Computational Technologies (PaVT’2018): Proceedings of the XII International Conference Rostov-on-Don, April 2–6, 2018. Short articles and poster descriptions. Chelyabinsk, pp. 34-48.
11. Oparin G. A. et al. (2018). Distributed Solvers of Applied Problems Based on Microservices and Agent Networks. Proceedings of the 41st International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO), Opatija, pp. 1415 – 1420.
12. Bychkov I. V. et al. (2016). Multi-agent approach to managing service-oriented high-performance computing. Vestnik komp'yuternyh i informatsionnyh tekhnologiy, (9), pp. 35-41. [in Russian language] doi: 10.14489/vkit.2016.09.pp. 035-041
13. Oparin G. A. et al. (2017). Automation of Multi-Agent Control for Complex Dynamic Systems in Heterogeneous Computational Network. AIP Conference Proceedings, 1798, pp. 020117.
14. Irkutsk Supercomputer Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Available at: http://hpc.icc.ru (Accessed: 25.09.2018). [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/vkit.2018.12.pp.036-044

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/vkit.2018.12.pp.036-044

and fill out the form