A framework for monitoring norms based on semantic technologies

In the last decade, technology has made huge progress in terms of computing power, and this has allowed the implementation of increasingly complex systems that have the ability to communicate with each other and with the environment around them. It is more and more frequent for autonomous, heterogeneous agents with their own individual interests to interact with each other, and it is therefore extremely important to be able to define rules to regulate the interaction between these agents. The T-Norm model, used as a starting point for the thesis and refined in this thesis, tries to satisfy this need by offering the possibility of defining in an application-independent manner abstract norms governed by classes of actions that must or must not be performed in a given interval of time. The model allows for the formal representation of obligations, prohibitions, and for the possibility of refining these by introducing permits and exemptions. These basic components are implemented using Jena production rules and OWL 2, the W3C Web Ontology Language, thereby allowing reasoning to be used to infer the effect that certain actions may have on the violation or fulfilment of the rules. In addition to the possibility of defining rules on how agents interact with each other, the ability to monitor their actions to detect possible violations is crucial. The framework based on the T-Norm model and developed in this thesis proposes a solution to this problem. The implemented system offers the possibility to monitor the compliance or violation of rules created with the T-Norm model and translated into production rules with a simple process of translation. The proposed architecture introduces an innovation in the literature of Normative Multi-agent Systems, as it combines for the first time OWL reasoning with a forward chaining interpreter of production rules.

Nell'ultimo decennio, la tecnologia ha fatto enormi progressi in termini di capacità di calcolo e questo ha permesso la realizzazione di sistemi sempre più complessi che hanno la capacità di comunicare tra loro e con l'ambiente che li circonda. È quindi sempre più frequente che agenti autonomi, eterogenei e con interessi individuali interagiscano tra loro; pertanto, è estremamente importante poter definire delle regole per regolare l'interazione tra questi agenti. Il modello T-Norm, utilizzato come punto di partenza della tesi e perfezionato nel corso della stessa, cerca di soddisfare questa esigenza offrendo la possibilità di definire in modo indipendente dall'applicazione norme astratte governate da classi di azioni che devono o non devono essere eseguite in un determinato intervallo di tempo. Il modello permette la formalizzazione di obblighi, divieti e la possibilità di raffinarli introducendo permessi ed esenzioni. Questi componenti di base sono implementati utilizzando il sistema di produzioni Jena e OWL 2, il Web Ontology Language raccomandato dal W3C, permettendo così di utilizzare il ragionamento per dedurre l'effetto che certe azioni possono avere sulla violazione o l'adempimento delle regole. Oltre alla possibilità di definire regole su come gli agenti interagiscono tra loro, la capacità di monitorare le loro azioni per rilevare eventuali violazioni diventa cruciale. Il framework basato sul modello T-Norm e sviluppato in questa tesi propone una soluzione a questo problema. Il sistema implementato offre la possibilità di monitorare la conformità o la violazione di regole create con il modello T-Norm e tradotte in regole di produzione con un semplice ma estremamente logico lavoro di traduzione manuale. L'architettura proposta introduce un'innovazione nella letteratura dei NorMASs in quanto combina per la prima volta il ragionamento OWL con un interprete forward chaining per regole di produzione.