English

Software-intensive systems offer unprecedented functionality, efficiency, and flexibility, but we require enhanced methodologies for managing the complexity of future systems that adapt and optimize their own behavior.

Model-Driven Engineering improves quality and efficiency by means of modeling and code generation. The multi-agent system paradigm promises a more intuitive understanding of complex systems. In this thesis, we fuse these concepts into a model-driven approach to multi-agent system design. This allows us to combine CurCuMA, an innovative approach for designing complex coordination architectures, with a solid theoretical and technical foundation that enables formal verification and experimental validation.

CurCuMA is based on two principles: Dynamic agent organizations that are responsible for solving specific problems by adhering to a set of shared conventions, and the prominent use of the agents' environment as the frame of reference that such conventions require. For their specification, we extend the UML with a family of visual constraint languages: Story Decision Diagrams provide a first-order logic for object-oriented systems, whereas Timed Story Scenario Diagrams describe their structural evolution. We provide formal semantics based on graph grammars, which enables the application of formal verification techniques. Moreover, we support an iterative development process relying on code generation, simulation, and monitoring, based on Fujaba4Eclipse.

Deutsch

Die Entwicklung softwareintensiver Systeme, die ihr eigenes Verhalten analysieren und anpassen können, erfordert neue Ansätze. Model-Driven Engineering soll durch Modellierung und Codegenerierung Qualität und Effizienz verbessern. Das Agentenparadigma verspricht dagegen, komplexe Systeme intuitiver verständlich zu machen. Wir vereinigen diese Ansätze in dieser Arbeit zu einer modellgetriebenen Methode zum Entwurf von Multiagentensystemen. Dadurch gelingt es uns, CurCuMA, unseren Ansatz zum Entwurf komplexer Koordinationsarchitekturen, auf eine solide Grundlage zu stellen, die eine formale Verifikation und experimentelle Validierung ermöglicht. CurCuMA basiert auf zwei Prinzipien: Der Verwendung dynamischer Agentenorganisationen, die durch Einhaltung vereinbarter Konventionen Probleme lösen; und der zentralen Rolle der Umwelt der Agenten als Bezugsrahmen für diese Konventionen. Um sie präzise ausdrücken zu können, haben wir die UML um eine Familie von Spezifikationssprachen erweitert: Story Decision Diagrams sind eine Prädikatenlogik für objektoriente Systeme, während Timed Story Scenario Diagrams ihre strukturelle Entwicklung beschreiben. Ihre formale graphbasierte Semantik erlaubt uns, eine Verbindung zu bestehenden Techniken herzustellen und Spezifikationen formal zu verifizieren. Wir unterstützen weiterhin auf Basis des Werkzeugs Fujaba4Eclipse die Codegenerierung, Simulation, und Analyse im Rahmen eines iterativen Entwicklungsprozesses.