ADELFE : Atelier de développement de logiciels à fonctionnalité émergente

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1 ADELFE : Atelier de développement de logiciels à fonctionnalité émergente Gauthier Picard*, Carole Bernon*, Valérie Camps**, Marie- Pierre Gleizes* * Institut de Recherche en Informatique de Toulouse Université Paul Sabatier Toulouse, Cedex 4, France {picard, bernon, ** L3I - Université de La Rochelle Avenue Michel Crépeau La Rochelle Cedex 1 France RÉSUMÉ. La méthode ADELFE est dédiée à la conception de systèmes multi-agents adaptatifs. Les logiciels adaptatifs sont utilisés lorsque l environnement est imprévisible ou le système à construire ouvert. ADELFE assure que le logiciel est développé en accord avec la théorie 1 des AMAS (Adaptive Multi-Agent System). La démonstration est axée sur les trois premières activités du processus de développement de logiciel c est-à-dire : l analyse des besoins, l analyse et la conception. Au cours du processus, les étapes spécifiques aux systèmes multiagents sont mises en évidence et explicitée et les outils développés pour supporter la méthode tels que l outil graphique Opentool, l outil de suivi du processus, et l outil de la vérification de l adéquation sont utilisés et détaillés. Pour cela, la méthode est illustrée grâce à l application ETTO de développement d un emploi du temps. ABSTRACT. Adelfe methodology is dedicated to the design of adaptive multi-agent systems. Adaptive software is used in situations where either the environment is unpredictable or the system is open. ADELFE guarantees that the software is developed according to the AMAS (Adaptive Multi-Agent System) theory. The demonstration focuses on the three first activities of the software development process i.e.: requirements, analysis and design. The demonstration highlights and explains the specific steps for multi-agent systems and the main tools associated to the method. Three tools are available: Opentool, a graphical tool supporting UML and AUML notations, a tool to follow the process and a tool to verify the adequacy between the application and the AMAS technique. The application ETTO, concerning a time tabling design illustrates the method. MOTS-CLÉS : méthodologie orientée agent, conception, SMA, adaptation, émergence. KEYWORDS: agent-based methodology, design, MAS, adaptation, self-organization, emergence. 1 Cette théorie est développée et appliquée depuis 6 ans à l IRIT. SMAC

2 1. Contexte du projet ADELFE Les logiciels fondés sur la notion d agent ou de multi-agent permettent de résoudre des problèmes complexes dans lesquels l environnement est généralement contraint. Le prochain défi est de construire des logiciels plus robustes que ceux existant actuellement dans des environnements imprévisibles tels que l Internet ou des robots mobiles se déplaçant dans le monde réel. Il devient alors nécessaire de développer de nouveaux modèles, de nouvelles méthodes et de nouveaux outils. Dans ce sens, nous avons proposé une théorie de conception de systèmes multiagents (SMA) adaptatifs et nous avons réalisé un atelier de développement nommé ADELFE 2. Il constitue un outil de génie logiciel pour les systèmes ouverts et évolutifs et s'adresse aux ingénieurs pour leur permettre de concevoir des SMA adaptatifs. ADELFE a pour objectif d aider tout développeur de logiciel et pas seulement un concepteur spécialiste des SMA adaptatifs. ADELFE doit donc guider le concepteur sans supposer qu'il sache parfaitement ce que sont de tels systèmes. ADELFE considère tous les enchaînements d activités d une conception d un logiciel classique depuis les besoins jusqu au déploiement. Il se base sur le processus de développement de logiciel du Rational Unified Process (RUP), utilise les notations UML 1.4 et AUML et fournit aux développeurs des outils supportant le processus et les notations. Nous réutilisons, autant que possible, la plupart du RUP ainsi que les extensions UML et AUML déjà utilisées en génie logiciel orienté agent. Notre but n est pas d ajouter une méthodologie de plus à celles déjà existantes mais de travailler sur certains aspects qui n ont pas encore été pris en compte tels que la complexité de l environnement, la dynamique ou l adaptation du logiciel. 2. Description générale de la méthode La méthode Adelfe comporte un processus de développement, une notation et des outils supportant la méthode et les notations. 2.1 Le processus Le processus de développement est donné en terme de définitions de travaux (WorkDefinition), d activités (activities) et d étapes (steps) selon la terminologie du 2 ADELFE est un projet national (RNTL) qui a débuté en décembre 2000 et qui est financé par le ministère français de l économie, des finances et de l industrie. Les partenaires universitaires du projet RNTL ADELFE sont l IRIT (Université Toulouse III) et le L3I (Université de La Rochelle); les partenaires industriels sont ARTAL et TNI.

3 SPEM (Software Process Engineering Metamodel). Les définitions de travaux (en gras) et les activités d ADELFE sont les suivantes : Les besoins préliminaires Définition du cahier des charges du client Validation du cahier des charges par l utilisateur Définition d un cahier des charges consensuel Etablissement d un ensemble de mot-clés Extraction des limites et des contraintes Les besoins finals Définition et modélisation de l environnement Détermination des cas d utilisation L analyse Analyse du domaine et étude de l architecture du système Adéquation de la théorie des AMAS Identification des agents Etude des interactions entre les différentes entités La conception Définition de l architecture détaillée et du modèle multi-agent Etude des interactions Modélisation de l agent Prototypage rapide Complétion de l architecture détaillée 2.2 La notation La notation UML1.4 doit permettre d écrire tous les concepts manipulés dans la méthode ADELFE. Cette notation a donc été étendue selon deux axes : 1. en utilisant AUML, développé par Odell & al., qui permet de décrire les protocoles d interactions des agents à l aide de diagrammes de protocoles ; 2. en ajoutant neuf stéréotypes liés au modèle de l agent. Ces stéréotypes modifient la sémantique des classes et des caractéristiques dans le but de prendre en compte les spécificités des agents. 2.3 Les outils Le prototype ADELFE V1.0 est opérationnel. Il est constitué des outils suivants : d'opentool de l entreprise TNI ( OpenTool est un outil graphique, semblable à Rational Rose, qui supporte la notation UML. Il a été étendu pour prendre en compte les besoins d ADELFE. D un point de vue statique, la notation AUML a été intégrée dans Opentool pour pouvoir représenter des diagrammes de protocoles décrivant les interactions entre agents. De plus neuf stéréotypes ont été ajoutés pour décrire les spécificités

4 des systèmes multi-agents adaptatifs. Ils permettent de guider le concepteur pour implémenter correctement les agents. D un point de vue dynamique la transformation de diagrammes de séquences en machines à état a été ajoutée pour permettre une meilleure validation des comportements par simulation. de l'outil d'adéquation des AMAS. Un type de programmation utilisant la théorie des AMAS peut parfois être complètement inutile. Ce sera le cas si l algorithme requis pour résoudre la tâche est déjà connu, si la tâche n est pas complexe ou si le système est fermé et que rien d inattendu ne peut arriver. ADELFE fournit à l analyste un logiciel lui permettant d étudier l adéquation des AMAS à son système. du processus de développement interactif AdelfeToolkit muni de procédures d'appel du logiciel OpenTool et du logiciel de l'adéquation des AMAS. Chaque activité et étapes du processus sont décrites et illustrées par l application ETTO. Cet outil donne aussi une vue générale sur les documents, les modèles, l état d avancement de l application en cours. 3. Domaine d application Au cours de la démonstration ADELFE est illustrée sur une application de conception d un emploi du temps dont le cahier des charges est brièvement décrit. Les acteurs mis en jeu (les enseignants, les groupes d étudiants et les salles) possèdent des contraintes devant être remplies (au mieux). Un enseignant possède des contraintes portant sur ses disponibilités (jour de la semaine, tranche horaire, ) ; ses compétences (enseignement précis, ) et son besoin de matériel pédagogique particulier (rétroprojecteur, vidéoprojecteur, salle de TP, ). Un groupe d étudiants doit suivre un enseignement particulier constitue d un certain nombre de créneaux horaires pour certains matières d enseignements (X créneaux de la matière 1, Y de la matière 2, ). Une salle est munie ou non d équipements particuliers (rétroprojecteur, vidéoprojecteur, salle de TP, ) et peutêtre occupée ou non durant une tranche horaire, un certain jour. Le problème à résoudre consiste à concilier toutes ces contraintes pour proposer un emploi du temps sur une certaine durée. La démonstration est donc centrée sur la description du processus de développement pour la conception du logiciel ETTO de réalisation d un emploi du temps. Au cours de ce processus les différents outils décrits précédemment seront utilisés. 4. Analyse L'originalité d ADELFE et ses principaux avantages sont:

5 - La méthode est dédiée au développement de systèmes multi-agents adaptatifs et est une des rares méthodes à se préoccuper de la conception de systèmes devant s adapter. - L importance donnée à l identification des agents constitue une différence avec beaucoup de méthodes orientées agent dans lesquelles les agents sont a priori existants. - Les outils proposés. OPentool est un des premiers outils à supporter la notation AUML. L outil AdelfeToolkit qui guide et aide le développeur tout le long du processus de développement est original par son interactivité. En general les outils de description de processus se limite à la description par des pages HTML du processus. L outil d adéquation est aussi un outil original d aide à la decision en direction des concepteurs. - La simplicité d utilisation de l atelier provenant des outils fournis. 5. Bibliographie du projet [CASTERAN, 00] CASTERAN Jean-Christophe, GLEIZES Marie-Pierre, GLIZE Pierre - Des Méthodologies Orientées Multi-Agent - JFIADSMA 00, Editions Hermès, pp , [BERNON 01] 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. [BERNON 02a] BERNON Carole, GLEIZES Marie-Pierre, PICARD Gauthier, GLIZE Pierre The ADELFE Methodology for an Intranet System Design Agent Oriented Information Systems (AOIS 02), dans le cadre de CAiSE 02, Toronto, mai [BERNON 02b] BERNON C., GLEIZES Marie-Pierre, PEYRUQUEOU Sylvain, PICARD Gauthier Adelfe a Methodology for Adaptive Multi-Agent Engineering ESAW 02 Third international Workshop on Engineering of Societies in the Agents World Madrid September 2002

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