Реализация агентно-базированных метакомпьютерных систем и приложений

Цель исследования. Создание методики проектирования прототипа метакомпьютерной распределенной вычислительной системы с учетом современного этапа эволюции аппаратного и облачносетевого программного обеспечения для предоставления пользователям средства создания приложений, обладающих межпрограммным параллелизмом и возможностью совместной работы компонент.
Методы. Логические модели искусственного интеллекта - концептуальные графы, агентно-базированная технология программирования, виртуализация сетевых ресурсов. Метод проведения натурного эксперимента заключался в том, что при запуске приложения на выполнение в виртуальном агентно-базированном метакомпьютере была использована сетевая инфраструктура с удаленным доступом к лабораторной сети Fast Ethernet через Интернет и затем проводилось измерение временных характеристик.
Результаты. Предложена методика проектирования облачно-сетевых метакомпьютерных систем и приложений, создано прототипное программное обеспечение промежуточного уровня middleware на базе мультиагентной технологии. Поставленная цель достигнута, так как разработанная агентно-базированная среда позволяет реализовывать универсальные управляющие конструкции программирования – переход по одному или нескольким условиям, цикл, последовательность, распараллеливание, для которых введены исполнимые концептуальные спецификации.
Заключение. Предложен подход к реализации распределенного метакомпьютерного приложения в среде компьютерной сети на основе использования предметно-ориентированной мультиагентной системы и концепции агентно-ориентированного программирования на основе концептуальных графов, описывающих обмен сообщениями и обработку данных программными агентами. В агентно-базированной среде эффективно реализуются межузловые взаимодействия по типу пиринговых; возможна организация параллельной обработки данных как несколькими, так и одним агентом. Предлагаемые методы решения задач позволяют оперативно создавать распределенные приложения, работающие в облачно-сетевой среде; время разработки и отладки при этом сокращается примерно на порядок.

1. Cohen-almagor R. The Future of the Internet. Academia Letters, 2021. P. 1-5. https://doi.org/10.20935/AL1962.

2. Digital economy report 2021. Cross-border data flows and development: for whom the data flow. Geneva, United Nations, 2021. 238 p.

3. Что такое метакомпьютинг (краткий обзор технологий организации gраспределенных вычислений в Интернете). URL: https://parallel.ru/computers/reviews/metacomputing.html. [Электронный ресурс]. Вид с экрана. Метод доступа свободный.

4. World Community Grid: Request for Proposal (RFP). 2020. P. 1–4. URL: https://www.worldcommunitygrid.org/bg/rfp.pdf. [Electronic resource]. Blank from the screen.

5. A New Massively Parallel And Distributed Virtual Machine Model Using Mobile Agents / M. Youssfi, O. Bouattane, J. Bakkoury, M. Bensalah // Conference: IEEE Conference: 4th International Conference on Multimedia Computing and Systems April 14-16, 2014 Marrakech - MOROCCO MSTI Mediterranean Space of Technology and Innovation. Morocco Chapter. April 14-16, 2014. P. 407-414. Marrakech, Morocco. https://doi.org/10.1109/ICMCS.2014.6911306.

6. Youssfi M., Bouattane O., Bensalah M. A Parallel Computational Model Based on Mobile Agents for High Performance Computing // Contemporary Engineering Sciences, 2015. Vol. 8, No. 15. P. 677-698. http://dx.doi.org/10.12988/ces.2015.55153.

7. Agent-oriented model-driven development for JADE with the JADEL programming language / F. Bergenti, E. Iotti, S. Monica, A. Poggi // Comput. Lang. Syst. Struct. 2017. Vol. 50. P. 142–158. https://doi.org/10.1007/978-3-319-93581-2_9.

8. Development of Mobile Agents With Aglets (A Java Based Tool) / M. Yadav, P. Sethi, D. Juneja, N. Chauhan // International Journal of Innovations & Advancement in Computer Science (IJIACS), Vol. 4, Special Issue, May 2015. P. 245-251.

9. Kravari K., Bassiliades N. A Survey of Agent Platforms // Journal of Artificial Societies and Social Simulation. 2015. Vol. 18 (1), No. 11. P. 1-18.

10. Cynthia N., Gregory M. Tools of the Trade: A Survey of Various Agent Based Modeling Platforms // Journal of Artificial Societies and Social Simulation. 2009. Vol. 12, № 2. URL: http://jasss.soc.surrey.ac.uk/12/2/2.html. [Electronic resource]. Blank from the screen.

11. Survey: Agent-based Software Technology Under the Eyes of Cyber Security, Security Controls, Attacks and Challenges / B. Alluhaybi1, M. S. Alrahhal, A. Alzhrani, V. A. Thayananthan // International Journal of Advanced Computer Science and Applications (IJACSA), King Abdulaziz University (KAU), Jeddah, Saudi Arabia. 2019. Vol. 10, No. 8. P. 211-230.

12. Silva L., Meneguzzi F., Logan B. BDI Agent Architectures: A Survey // Proceedings of the Twenty-Ninth International Joint Conference on Artificial Intelligence. Survey track. – 2020. P. 4914-4921. DOI: https://doi.org/10.24963/ijcai.2020/684.

13. Faastlane: Accelerating Function-as-a-Service Workflows / S. Kotni, A. Nayak, V. Ganapathy, A. Basu // Proceedings of the 2021 USENIX Annual Technical Conference. July 14–16. 2021. P. 957-971.

14. Faas orchestration of parallel workloads / D. Barcelona-Pons, P. Garcia-Lopez, A. Ruiz, A. Gomez-Gomez, G. Paris, M. Sanchez-Artigas // Proceedings of the 5th International Workshop on Serverless Computing. 2019. P. 25-30. https://doi.org/10.1145/3366623.3368137.

15. On the FaaS Track: Building stateful distributed applications with serverless architectures / D. Barcelona-Pons, M. Sanchez-Artigas, G. Paris, P. Sutra, P. Garcia-Lopez // ACM Middleware Conference. 2019. P. 41-54. https://doi.org/10.1145/3361525.3361535.

16. Волчихин В. И., Зинкин С. А., Карамышева Н. С. Организация функционирования облачно-сетевых распределенных вычислительных систем с архитектурой «агенты как сервисы» // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2019. № 4. С. 27–50. https://doi.org/10.21685/2072-3059-2019-4-3.

17. Разработка сетевых агентно-базированных приложений на основе метакомпьютерной технологии / В. И. Волчихин, Н. С. Карамышева, А. В. Горынина, С. А. Зинкин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2021. № 4. С. 3–25. https://doi.org/10.21685/2072-3059-2021-4-1.

18. Synthesis of the Functional Architecture of Agent-based Computing Systems when Using Conceptual Models of Artificial Intelligence / S. A. Zinkin, V. I. Volchihin, N. S. Karamysheva, M. S. Jaafar // 2021 International Conference on Engineering Management of Communication and Technology, EMCTECH 2021. Proceedings, Austria, Vienna, 2021. P. 1-6. https://doi.org/10.1109/EMCTECH53459.2021.9619174.

19. Dynamic Topology Transformation of Cloud-Network Computer Systems: Conceptual Level / S. A. Zinkin, V. I. Volchihin, N. S. Karamysheva, M. S. Jaafar // 2020 International Conference on Engineering Management of Communication and Technology, EMCTECH 2020. Proceedings, Austria, Vienna, 2020. P. 1-10. https://doi.org/10.1109/EMCTECH49634.2020.9261554.

20. Зинкин С. А., Джафар М. С. Развитие информационно-коммуникационных инфраструктур распределенных вычислительных систем на основе концепции «Сеть – это компьютер» // Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22. №4 (79). С. 75-93.

21. Зинкин С. А., Джафар М. С., Карамышева Н. С. Организация функционирования распределенных вычислительных систем с переменной архитектурой в виде облачного сервиса, формируемого по запросу клиента (реализация изменяемой системной архитектуры) // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2018. Т. 7. № 4 (44). С. 54-60.

22. Зинкин С. А., Джафар М. С., Карамышева Н. С. Организация функционирования распределенных вычислительных систем с переменной архитектурой в виде облачного сервиса, формируемого по запросу клиента (концептуальные графы распределенных алгоритмов // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2018. Т. 7. № 4 (44). С. 136-146.

23. Bellifemine F. L., Caire G., Greenwood D. Developing multi-agent systems with JADE. Wiley, 2007. 300 p.

24. Java Agent Development Environment (JADE). URL: http://jade.tilab.com/. [Electronic resource]. Blank from the screen.