An adaptive communication model for mobile agents in highly dynamic networks based on forming flexible regions via swarming behabiour

Im letzten Jahrzehnt gilt die mobile Agententechnologie als eines der wichtigsten Forschungsgebiete der Informatik. Mobile Agenten sind Software, die Aufträge im Namen ihrer Besitzer erfüllen können (ZK02). Mobile Agenten können selbstbestimmend von Server zu Server migrieren, sie können ihren Arbeitsstand speichern und dann ihre Arbeit am neuen Aufenthaltsort fortsetzen. Ihre wichtigsten Merkmale sind: autonom, reaktiv, opportunistisch und zielgerichtet. Diese genannten Merkmale sind für verteilte Anwendungen geeignet, z. B: Ressourcenverteilung (TYI99), Netzwerkmanagement (MT99), E-Commerce (BGP05), Fernüberwachung CMCV02), Gesundheitssysteme (Mor06), um nur einige zu nennen. Es ist die Mobilität der Agenten, die mobile Agenten zu einer guten Computing Technologie macht (Pau02). Kommunikation ist wesentlich in verteilten Systemen, und dies gilt auch für mobile Agentensysteme (LHL02). Neben den eher technischen Aspekten mobiler Agententechnologien, wie Migration (Bra03) und Kontrollmechanismen (Bau00), wurde die Kommunikation zwischen den Agenten als eine der wichtigsten Komponenten in der mobilen Agententechnologie identifiziert (FLP98). Es ist diskutiert worden, ob Agentenkommunikation ausschließlich lokal sein sollte, angesichts der Tatsache, dass mobile Agenten erfunden wurden, weil man die Verarbeitung zu den Daten tragen möchte, anstatt umgekehrt (SS97). Allerdings hat es sich gezeigt, dass es in vielen Fällen lohnt, wenn die mobilen Agenten kommunizieren anstatt migrieren (BHR+97),(FLP98),(ea02). Kommunikation hilft mobilen Agenten, eine bessere Leistung zu erreichen (Erf04). Kommunikation ist daher aus unserer Sicht die Basis mobiler Agentensysteme. An der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist das interdisziplinäre Projekt SpeedUp seit April 2009 durchgeführt worden (FSU11). Das Projekt entwickelt ein Unterstützungssystem für Rettungs- und Einsatzkräfte bei einem Massenanfall von Verletzten (MANV). Im Projekt ist das Konzept mobiler Agenten als eine der Basistechnologien ausgesucht worden. Die hohe Netzwerkdynamik stellt neue Herausforderungen für mobile Agentensysteme dar, die in MANV Rettungsszenarien arbeiten. Es wird erwartet, dass die Kommunikation sich an die dynamische Umgebung zur Ausführungszeit anpassen kann. Dazu fehlen heute tragfähige Konzepte. In dieser Arbeit wird daher ein Ansatz zur adaptiven Kommunikation mobiler Agenten in hochdynamischen Netzwerken des SpeedUp-Typs vorgestellt. Nach unserer Beurteilung sollte die Kommunikation zwischen den mobilen Agenten nicht nur Interoperabilität und Standortunabhängigkeit, sondern auch Anpassungsfähigkeit aufweisen. Wir schlagen ein Kommunikationsmodell vor, das sich auf den koordinierenden Aspekt und das Zusammenspiel der Agenten konzentriert, sowie die Zuverlässigkeit und die Fehlertoleranz unterstützt. Um die Netzwerkdynamik zu managen, planen wir einen selbstorganisierten Mechanismus zu verwenden, der sich ”honey bee” inspiriertes Verfahren nennt. Wir werden dazu eine Software für ein adaptives Kommunikationsmodell mobiler Agenten, basierend auf das mobile Agentensystem Ellipsis gestalten, implementieren, und evaluieren.In the last decade, mobile agent technology has been considered as one of the most active research fields in computer science. Mobile agents are software agents which run on behalf of their owner to fulfil jobs that have been ordered (ZK02). They have the ability to migrate from location to location in the network, they can temporarily save their work state at the time of migrating and then restore their tasks when arriving at the new location. Their outstanding characteristics are to be autonomous, reactive, opportunistic, and goal-oriented. Those characteristics are suitable for distributed applications, such as resource allocation (TYI99), network management (MT99), remote supervision (CMCV02), e-commerce (BGP05), health care systems (Mor06), to name but a few. It is the mobility of mobile agents that makes them to be a powerful computing technique, especially for pervasive computing (Pau02). Communication is an essential component of distributed systems and this is no exception for multiagent systems (LHL02). Besides technical aspects of mobile agent technology, such as migrations (Bra03) and control mechanisms (Bau00), communication between mobile agents has been identified as an important issue in mobile agent technology (FLP98). It has been argued whether agent communication should be remote or restricted to local, considering that the main reason for the birth of mobile agents was to move computation to the data instead of moving the data to the computation. Therefore, remote communication could be avoided completely (SS97). However, it has been shown that in many cases mobile agent systems can benefit from performing communication instead of sending agents to remote platforms (BHR+97),(FLP98),(ea02). The communication between agents helps to increase the chance that an agent attains its objectives (Erf04). Communication is one of the bases of multi-agent systems; it is difficult, if not impossible for a group of agents to solve tasks without communication (Hel03). At Friedrich Schiller University Jena, an interdisciplinary project, named SpeedUp, for the support of handling mass casualty incidents (MCI) has been in development since April 2009 (FSU11). In the project the mobile agent concept has been selected as one of the main technologies on the communication infrastructure level. The dynamic nature of MCI networks poses new challenges to mobile systems working in a rescue scenario. For mobile agent systems working in highly dynamic networks, communication between mobile agents is expected to adapt easily to environmental stimuli which occur at execution time. Much research has been done into the design of an appropriate, highly flexible model for mobile agent communication in dynamic networks. However, to the best of our knowledge none of the suggested solutions has been able to achieve the necessary performance and quality attributes to count as a practical solution. In most cases, these existing approaches seem to neglect the inherent dynamics of modern networks. In this dissertation, we present our approach for an adaptive communication model for mobile agent systems in highly dynamic networks of the SpeedUp type. In our opinion, communication in mobile agent systems should deal not only with interoperability and location-transparency, but also with adaptability. To achieve industrial strength, we propose a model for agent communication that focuses on the cooperation aspect of agent interaction and supports reliability and fault tolerance as the key qualities, while keeping up an acceptable overall performance at the same time. For the management of highly dynamic communication domains we use a self-organizing mechanism, a so-called honey bee inspired algorithm. In order to ensure message delivery, we propose a resilient mechanism for the management of a mobile agent’s location. Based on this thesis, we will design, implement and evaluate a software prototype for an adaptive model for mobile agent communication based on the Ellipsis mobile agent system

Persönliche Wege der Interaktion mit multimedialen Inhalten

Today the world of multimedia is almost completely device- and content-centered. It focuses it’s energy nearly exclusively on technical issues such as computing power, network specifics or content and device characteristics and capabilities. In most multimedia systems, the presentation of multimedia content and the basic controls for playback are main issues. Because of this, a very passive user experience, comparable to that of traditional TV, is most often provided. In the face of recent developments and changes in the realm of multimedia and mass media, this ”traditional” focus seems outdated. The increasing use of multimedia content on mobile devices, along with the continuous growth in the amount and variety of content available, make necessary an urgent re-orientation of this domain. In order to highlight the depth of the increasingly difficult situation faced by users of such systems, it is only logical that these individuals be brought to the center of attention. In this thesis we consider these trends and developments by applying concepts and mechanisms to multimedia systems that were first introduced in the domain of usercentrism. Central to the concept of user-centrism is that devices should provide users with an easy way to access services and applications. Thus, the current challenge is to combine mobility, additional services and easy access in a single and user-centric approach. This thesis presents a framework for introducing and supporting several of the key concepts of user-centrism in multimedia systems. Additionally, a new definition of a user-centric multimedia framework has been developed and implemented. To satisfy the user’s need for mobility and flexibility, our framework makes possible seamless media and service consumption. The main aim of session mobility is to help people cope with the increasing number of different devices in use. Using a mobile agent system, multimedia sessions can be transferred between different devices in a context-sensitive way. The use of the international standard MPEG-21 guarantees extensibility and the integration of content adaptation mechanisms. Furthermore, a concept is presented that will allow for individualized and personalized selection and face the need for finding appropriate content. All of which can be done, using this approach, in an easy and intuitive way. Especially in the realm of television, the demand that such systems cater to the need of the audience is constantly growing. Our approach combines content-filtering methods, state-of-the-art classification techniques and mechanisms well known from the area of information retrieval and text mining. These are all utilized for the generation of recommendations in a promising new way. Additionally, concepts from the area of collaborative tagging systems are also used. An extensive experimental evaluation resulted in several interesting findings and proves the applicability of our approach. In contrast to the ”lean-back” experience of traditional media consumption, interactive media services offer a solution to make possible the active participation of the audience. Thus, we present a concept which enables the use of interactive media services on mobile devices in a personalized way. Finally, a use case for enriching TV with additional content and services demonstrates the feasibility of this concept.Die heutige Welt der Medien und der multimedialen Inhalte ist nahezu ausschließlich inhalts- und geräteorientiert. Im Fokus verschiedener Systeme und Entwicklungen stehen oft primär die Art und Weise der Inhaltspräsentation und technische Spezifika, die meist geräteabhängig sind. Die zunehmende Menge und Vielfalt an multimedialen Inhalten und der verstärkte Einsatz von mobilen Geräten machen ein Umdenken bei der Konzeption von Multimedia Systemen und Frameworks dringend notwendig. Statt an eher starren und passiven Konzepten, wie sie aus dem TV Umfeld bekannt sind, festzuhalten, sollte der Nutzer in den Fokus der multimedialen Konzepte rücken. Um dem Nutzer im Umgang mit dieser immer komplexeren und schwierigen Situation zu helfen, ist ein Umdenken im grundlegenden Paradigma des Medienkonsums notwendig. Durch eine Fokussierung auf den Nutzer kann der beschriebenen Situation entgegengewirkt werden. In der folgenden Arbeit wird auf Konzepte aus dem Bereich Nutzerzentrierung zurückgegriffen, um diese auf den Medienbereich zu übertragen und sie im Sinne einer stärker nutzerspezifischen und nutzerorientierten Ausrichtung einzusetzen. Im Fokus steht hierbei der TV-Bereich, wobei die meisten Konzepte auch auf die allgemeine Mediennutzung übertragbar sind. Im Folgenden wird ein Framework für die Unterstützung der wichtigsten Konzepte der Nutzerzentrierung im Multimedia Bereich vorgestellt. Um dem Trend zur mobilen Mediennutzung Sorge zu tragen, ermöglicht das vorgestellte Framework die Nutzung von multimedialen Diensten und Inhalten auf und über die Grenzen verschiedener Geräte und Netzwerke hinweg (Session mobility). Durch die Nutzung einer mobilen Agentenplattform in Kombination mit dem MPEG-21 Standard konnte ein neuer und flexibel erweiterbarer Ansatz zur Mobilität von Benutzungssitzungen realisiert werden. Im Zusammenhang mit der stetig wachsenden Menge an Inhalten und Diensten stellt diese Arbeit ein Konzept zur einfachen und individualisierten Selektion und dem Auffinden von interessanten Inhalten und Diensten in einer kontextspezifischen Weise vor. Hierbei werden Konzepte und Methoden des inhaltsbasierten Filterns, aktuelle Klassifikationsmechanismen und Methoden aus dem Bereich des ”Textminings” in neuer Art und Weise in einem Multimedia Empfehlungssystem eingesetzt. Zusätzlich sind Methoden des Web 2.0 in eine als Tag-basierte kollaborative Komponente integriert. In einer umfassenden Evaluation wurde sowohl die Umsetzbarkeit als auch der Mehrwert dieser Komponente demonstriert. Eine aktivere Beteiligung im Medienkonsum ermöglicht unsere iTV Komponente. Sie unterstützt das Anbieten und die Nutzung von interaktiven Diensten, begleitend zum Medienkonsum, auf mobilen Geräten. Basierend auf einem Szenario zur Anreicherung von TV Sendungen um interaktive Dienste konnte die Umsetzbarkeit dieses Konzepts demonstriert werden

Communication and security extensions for a ubiquitous mobile agent system (UbiMAS)

Future computers will be integrated in objects of everyday life. The number of processors in the environment will increase and data will be distributed over different nodes. New classes of information and devices will appear, i.e. data will be catched from environmental sensors and will be used for context extraction. The amount of new devices and services makes an efficient use by centralized systems very difficult. Mobile agents provide an eminent method by virtu-alizing the user and performing actions on her behalf. They offer a possibility to encapsulate information of a person and her pref-erences, likings, and habits and perform location-based services of the ubiquitous system in the name of the user. This paper presents a mobile agent system application, where a mobile user-agent fol-lows the user while she moves in the physical space. The user-agent knows personal information and communicates with service-agents in the name of its user to perform special tasks. Because of the personal data security and privacy are major concerns of such an agent system. The paper describes the communication of agents and agent nodes and focuses on the security extensions required by this approach