mgr inż. Kamil Piętak

Promotor: dr hab. inż. Marek Kisiel-Dorohinicki (AGH)
Dyscyplina: Informatyka

Budowa systemów umożliwiających rozwiązywanie trudnych problemów obliczeniowych stanowi jeden z istotnych obszarów zainteresowania we współczesnej informatyce. Szerokie zastosowanie w tym obszarze znajdują algorytmy heurystyczne, wśród których szczególną klasę stanowią metody inteligencji obliczeniowej, opierające się często na inspiracjach pochodzących ze zjawisk biologicznych. Pozwalają one na efektywne i skuteczne poszukiwanie przybliżonych rozwiązań wielu trudnych problemów, jednak z reguły wymagają dopasowania do konkretnych typów zastosowań. Proces strojenia algorytmu polega na doborze odpowiednich procedur (operatorów) i ich parametrów, w praktyce dokonywanym na podstawie oceny uzyskiwanych wyników. Rodzi to potrzebę wsparcia narzędziowego, które ułatwi proces doboru odpowiedniego wariantu algorytmu poprzez wspomaganie przygotowania i uruchamiania różnych konfiguracji systemu.

Tematyka rozprawy koncentruje się na szerokiej klasie populacyjnych systemów inteligencji obliczeniowej wykorzystujących paradygmat agentowy, których przykładem jest ewolucyjny system agentowy (ang. evolutionary multi-agent system). Rozprawa lokuje się na pograniczu metod inteligencji obliczeniowej oraz technik inżynierii oprogramowania, a głównym nurtem prowadzonych rozważań jest połączenie podejścia agentowego i komponentowego w zastosowaniu do konstrukcji systemów obliczeniowych. Punktem odniesienia dla proponowanych rozwiązań jest spostrzeżenie, że agent, stanowiący najczęściej złożoną strukturę implementacyjną, może być zbudowany z jednostek, które realizują poszczególne jego funkcje i odpowiedzialności. Jednostki te, dostarczane w postaci komponentów, mogą być składane przez mechanizmy środowiska uruchomieniowego, umożliwiając elastyczną konfigurację systemu oraz ich wielokrotne wykorzystanie.

Rozważania te prowadzą do sformułowania tezy w następujący sposób:

Wykorzystanie technik komponentowych umożliwia efektywne budowanie, konfigurację i uruchamianie agentowych systemów inteligencji obliczeniowej.

Głównym efektem praktycznym prac prowadzonych w nurcie przygotowań niniejszej rozprawy jest środowisko obliczeniowe dedykowane dla rozważanych klas obliczeń. Pozwoliło one na realizację oraz badania eksperymentalne szerokiej gamy systemów wdrażanych w bardzo różnych konfiguracjach sprzętowych.

Przedstawiona w pracy realizacja środowiska obliczeniowego stanowi pierwsze w dziedzinie inteligencji obliczeniowej rozwiązanie, w którym połączono paradygmat agentowy z technologiami komponentowymi. Na oryginalność tego podejścia składają się dwa elementy. Z jednej strony, wykorzystanie technik komponentowych do dekompozycji agenta pozwala na zapewnienie funkcjonalnej integralności systemu, dzięki wykorzystaniu tych samych elementów do budowy różnych agentów. Z drugiej strony, zastosowanie technik komponentowych, pozwala na łatwą budowę systemów inteligencji obliczeniowej przy użyciu istniejących i sprawdzonych elementów.

Jako najważniejsze rezultaty niniejszej pracy należy wskazać następujące elementy:

• studium wymagań wobec rozwiązań narzędziowych wspomagających efektywne uruchamianie agentowych systemów obliczeniowych, wykonane na podstawie charakterystyki systemów agentowych uwzględniającej w szczególności koncepcje i rozwiązania dla zastosowań obliczeniowych,
• koncepcję połączenia paradygmatu agentowego z technikami komponentowymi, umożliwiającego dekompozycję systemu agentowego na poziomie implementacyjnym na mniejsze jednostki, charakteryzujące się dobrze zdefiniowanymi interfejsami opisującymi udostępniane usługi oraz wymagane zależności, które są wykorzystywane do weryfikacji funkcjonalnej integralności systemu,
• opracowanie modelu systemu agentowego dla zastosowań obliczeniowych, wprowadzającego dekompozycję agenta na jednostki, które mogą podlegać wymianie i konfiguracji,
• projekt platformy agentowej wykorzystującej zaproponowany model, który umożliwia zapewnienie integralności funkcjonalnej poprzez weryfikację kontraktów komponentów,
• studium technologiczne środowiska komponentowego pozwalające na praktyczną realizację rozwiązań narzędziowych wspomagających konstruowanie i uruchamianie systemów obliczeniowych, w których jednostki dekompozycji systemu są dostarczane w postaci modułów, zawierających komponenty, składane przy użyciu technik wstrzykiwania zależności,
• realizację referencyjnej implementacji środowiska obliczeniowego w języku Java, ze szczególnym uwzględnieniem platformy agentowej oraz dedykowanej infrastruktury komponentowej, realizację przykładowych wariantów systemów obliczeniowych w oparciu o zaproponowany model i środowisko obliczeniowe, jako ilustrację możliwych korzyści płynących z zastosowania zrealizowanych koncepcji.

Recenzja - dr hab. Maciej Paszyński

Recenzja - dr hab. inż. Paweł Czarnul

1. Piętak K., Kisiel-Dorohinicki M.: Agent-based framework facilitating component-based implementation of distributed computational intelligence systems Transactions on Computational Collective Intelligence X — Berlin ; Heidelberg : Springer-Verlag, cop. 2013.
2. Krzywicki D., Faber Ł., Piętak K., Byrski A., Kisiel-Dorhinicki M.: Lightweight distributed component-oriented multi-agent simulation platform, 27th European Conference on Modelling and Simulation ECMS 2013 : May 27th–May 30th, 2013, Ålesund, Norway — [Norway : s. n.], 2013
3. Leszko R., Piętak K.: Verification mechanism for lightweight componenent-based environment based on IoC container Computer Science — 2013 vol. 14 no. 4,
4. - Faber Ł., Piętak K., Byrski A., Kisiel-Dorohinicki M.: Agent-based simulation in AgE framework Advances in intelligent modelling and simulation : simulation tools and applications — Berlin ; Heidelberg : Springer-Verlag, cop. 2012.
5. Piętak K., Woś A., Byrski A., Kisiel-Dorohinicki M.: Functional integrity of multi-agent computational system supported by component-based implementation Holonic and multi-agent systems for manufacturing : 4th international conference on Industrial applications of holonic and multi-agent systems, holoMAS 2009 : Linz, Austria, August 31–September 2, 2009 : proceedings — Berlin ; Heidelberg : Springer-Verlag, cop. 2009.