Organização em Sistemas Multiagentes

Apresentação em tema: "Organização em Sistemas Multiagentes"— Transcrição da apresentação:

1 Organização em Sistemas Multiagentes
Raquel de Miranda Barbosa

2 Estrutura da Apresentação
Organização em SMA Paradigmas Organizacionais Modelos Organizacionais

3 Motivação Características coletivas do SMA Perguntas
Interação entre agentes Ambiente Organização Perguntas O que é uma organização exatamente? O que a constitui? Que aspectos são relevantes e devem ser modelados? Onde esta descrição é armazenada?

4 Organização em SMA Noção intuitiva (Hubner, 03) Propósito nos sistemas
Mesa de trabalho Formigueiro Time de futebol Seres vivos Propósito nos sistemas Fazer com que sua finalidade seja facilmente mantida

5 Por que organizar um SMA?
Se os agentes são autônomos (autonomia de funcionamento, objetivos, etc.), como o sistema vai atingir um objetivo global? A autonomia precisa ser “limitada”. Exemplo “todos nós somos autônomos, mas quando assumimos o papel de aluno, já não podemos mais fazer certas coisas e podemos fazer outras”. Na sociedade humana, a noção de papel é muito utilizada para representar direitos e obrigações que, de certa forma, controlam nossa autonomia.

6 Organizações de Agentes
Daí... Temos sempre... Os agentes Os papéis Que estabelecem relações (de autoridade ou não) entre os agentes Uma organização (o todo) TODOS os sistemas tem alguma forma de Organização! Uma organização consiste em um conjunto de restrições (regras de conduta) adotadas por um grupo de agentes para que possam atingir seus objetivos coletivos.

7 Organizações de Agentes
Organização Coletivo de agentes organizado Conjunto de padrões regulares e flexíveis que moldam ou restringem a atividade conjunta dentro de um grupo de agentes

8 Dois pontos de vista de organização

9 Tipos de Organização agentes sem conhecimento agentes com conhecimento
da organização agentes com conhecimento da organização centrado nos agentes centrado na organização

10 Tipos de Organização agentes sem conhecimento agentes com conhecimento
da organização agentes com conhecimento da organização centrado nos agentes centrado na organização

11 Tipos de Organização agentes sem conhecimento agentes com conhecimento
da organização agentes com conhecimento da organização centrado nos agentes centrado na organização

12 Tipos de Organização agentes sem conhecimento agentes com conhecimento
da organização agentes com conhecimento da organização centrado nos agentes centrado na organização

13 O que é uma organização? Estas restrições podem estar explícitas ou não e os agentes podem ser ou não conscientes delas. No caso onde se deseja explicitar a organização (observada ou institucionalizada), como descrevê-la? Que noções utilizar (grupos, papéis, tarefas, missões, autoridade, etc.)? Qual o significado destas noções? Modelos Organizacionais A organização de um SMA é um conjunto de restrições ao comportamento dos agentes a fim de conduzi-los a uma finalidade comum.

14 Paradigmas Organizacionais

15 Introdução Organizações de agentes
Guiam interações entre agentes Pode influenciar relações de autoridade, fluxos de dados, alocação de recursos, padrões de coordenação ou outras características do sistema. A forma, tamanho e características da estrutura organizacional pode afetar o comportamento do sistema.

16 Hierarquias Primeiro exemplo de projeto estruturado de SMA
Estrutura de árvores nível mais alto: visão global interação: nodos conectados Agente1 Agente 2 Agente 4 … Agente 3 Agente n Controle Informação

17 Hierarquias Autoridade: concentrada em um único agente (ou grupo) em cada nível da hierarquia Tipo mais simples – hierarquia de dois níveis. Hierarquias Simples: o indivíduo na raiz tem total autoridade Uniformes: autoridade distribuída (exército); as decisões são tomadas por quem tem o poder e a informação. Hierarquias múltiplas: esquema de departamentos.

18 Hierarquias Problemas:
organização excessivamente rígida ou frágil, propensa a um ponto de falha com conseqüências globais Ex. se o agente raiz falhar, toda a coesão da estrutura poderá ficar comprometida gargalo Ex. se o agente raiz receber todos os dados produzidos por um grande grupo abaixo dele

19 Holarquias Semelhantes às hierarquias, mas as unidades podem ser agrupamentos que por sua vez, têm relações hierárquicas Os agrupamentos encapsulam a forma de executar tarefas, o que facilita adaptação É possível acrescentar comunicação entre holons da mesma organização, o que resulta numa estrutura mais horizontal.

20 Coalisões Coalisão: aliança/acordo/união
Subgrupos da sociedade de agentes que se formam para atingir um objetivo temporário. Tipicamente possuem estruturas horizontais Um agente pode participar de mais de uma coalisão ao mesmo tempo. Às vezes tem um representante, que negocia objetivos/tarefas com outras coalisões.

21 Coalisões Cada agente tenta maximizar a sua própria utilidade
Não possui característica hierárquica mas é possível aninhando um grupo dentro do outro Obstáculos gerar estrutura de coalisões como resolver o objetivo apresentado para a coalisão recompensa incerta agentes “egoístas”

22 Times Consistem de um número de agentes cooperativos que trabalham por um objetivo comum (maximizar a utilidade do time) Cada agente assume um ou mais papéis. Agentes coordenam-se para que suas ações individuais sejam consistentes com os objetivos do time

23 Times Normalmente contam com representações explícitas de objetivos, crenças e planos do time. Construção do time: off-line (no design do sistema) agentes podem ser dinamicamente descobertos e avaliados para pertencer ao time (através do uso de técnicas – Ex. redes de contrato) Desafios: determinar alocação dos agentes manter consistência entre estes agentes durante a execução revisão do time quando ocorrem mudanças

24 Congregações Grupos de indivíduos que unem-se em uma organização para extrair benefícios adicionais Ex. limitar interações Formadas a partir de interesses/habilidades comuns. Formações de longo prazo. Outras abordagens conhecidas na literatura podem acabar resultando em congregações também.

25 Congregações Agentes precisam tirar vantagens da congregação
tempo e energia investida na formação do grupo < benefícios Comunicação somente entre agentes da mesma congregação

26       Sociedades Sistemas abertos, flexíveis Agentes:
agentes heterogêneos entram e saem do grupo. Agentes: diferentes objetivos variados níveis de racionalidade capacidade heterogênea podem estar sub-organizados dentro de outras organizações      

27 Sociedades Impõem uma série de restrições ao comportamento, chamadas de leis sociais. Limitam protocolos de comunicação Limitam comportamentos aceitáveis. Tratam reputação e confiança, para reforçar o emprego das normas sociais. Agentes formalizam suas interações através de contratos, que são verificados pela sociedade.

28 Federações Grupo de agentes coordenados por um delegado (facilitador/mediador) Membros do grupo interagem somente com o mediador atua como intermediário entre o grupo e o mundo comunicando-se com os delegados de outros grupos O delegado pode também servir como “alocador” de tarefas. delegado

29 Mercados Semelhantes às federações, contando com mediadores.
Mercados podem ser usados para alocar tarefas, negociar valores, etc… Mecanismo de Leilão é muito usado. vendedores compradores

30 Mercados Relação produtor/consumidor Agentes são competitivos
Compradores: ofertar, dar um lance Vendedores (leiloeiros): processam os lances e determinam o vencedor Agentes são competitivos competição por tarefas, recursos, serviços ou produtos

31 Considerações Não existe um modelo que seja aplicável para todos os sistemas multiagentes todos têm diferentes características mais adequadas para alguns problemas e menos para outros

32 Modelos Organizacionais

33 Modelo Organizacional
Pode ser entendido como uma linguagem de modelagem utilizada para se criar especificações de organizações de agentes que irão compor um SMA (Coutinho, 09) Provê aos projetistas um arcabouço conceitual e uma ou mais sintaxes

34 Níveis da Organização Estrutura Organizacional Organização Concreta
Persiste quando os componentes ou indivíduos entram ou saem da organização Organização Concreta Possível instanciação de uma estrutura organizacional

35 Dimensões de Modelagem (Coutinho, 09)
Funcional Especificação de metas (objetivos, tarefas) e decomposição de metas (planos conjuntos, inter-relacionamento de metas) Estrutural Especificação de papéis, grupos e relacionamentos entre eles Dialógica Especificação de estruturas de interação direta entre papéis por troca de mensagens

36 Dimensões de Modelagem (Coutinho, 09)
Normativa Definição de normas (permissões, obrigações, etc) que inter-relacionam e regulamentam elementos funcionais, estruturais e dialógicos Ontológica Definição de estruturas conceituais compartilhadas (ontologias de domínio)

37 TÆMS (Decker, 1998)

38 TOVE (Fox et al., 1998) Definição mais detalhada para organizações no contexto empresarial Várias divisões e subdivisões Conjunto de agentes alocados nestas divisões Conjunto de papéis que os agentes assumem Conjunto de metas

39 TOVE (Fox et al., 1998)

40 AALAADIN (Ferber e Gutknecht, 1998)
Organização é um conjunto de grupos com uma determinada estrutura Cada grupo contém um conjunto de papéis necessários ao seu funcionamento e agentes membros Os papéis são representações abstratas para as funções que os agentes disponibilizam Nenhuma restrição é feita quanto à arquitetura interna dos agentes

41 AALAADIN (Ferber e Gutknecht, 1998)
Agente é membro assume Grupo contém Papel

42 AGR (Ferber et al., 2003)

43 AGR Cheeseboard Diagram

44 AGR Reviewing Process of papers

45 AGR

46 AGR

47 Modelo Moise+ (Hubner, 03)
Estrutura: o que os agentes podem fazer

48 Modelo Moise+ Funcionamento: como os agentes podem fazer

49 Modelo Moise+ Deôntica: o que os agentes devem fazer

50 Especificação Estrutural (Moise+)
Exemplo 1

51 Especificação Funcional (Moise+)
Plano m4 aceito .7 m1 m2 m5 m1 docPrazo(Dt) docOk aprovado formPree m1 m5 insSub projAval .85 m1 m1 m1 m1 m3 m4 temDoc temOri subEle subCor reuniaoOk relatorOk missão meta taxa de sucesso

52 Especificação Deôntica (Moise+)
A relação entre estrutura e funcionamento é estabelecida no nível individual: papel  missão tipo: permissão ou obrigação restrições temporais perm(p,m,tc) obl(p,m,tc)

53 Especificação Deôntica (Moise+)
Papel Relação Deôntica Missão Restrições Temporais presidente per schingresso.m4 [feb/02 feb/28] secretário schingresso.m2 Any schingresso.m3 membro schingresso.m5 candidato schingresso.m1 aluno obl schprova1.m43 professor schprova1.m42 Periodic 3

54 Entidade Organizacional (Moise+)
estrutura funcionamento especificação organizacional grupos papéis esquemas missões relações deônticas grType scType instância de grupo papel instanciado instância de esquema missão instanciada organizacional entidade agRole agMis agentes finalidade

55 ISLANDER (Esteva et al., 02)
Baseado em instituições eletrônicas Instituições definem os papéis participantes, as interações válidas entre os participantes e as normas que irão governá-las. Composta por: Framework de Diálogos Cenas Estrutura Performativa Normas

56 Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Analisa 2 aspectos de SMA: População conjunto de agentes que o habitam, juntamente com o conjunto de todos os comportamentos que eles são capazes de executar e o conjunto de todos os processos de interação que eles podem estabelecer entre si Organização composta por papéis organizacionais e links organizacionais Níveis micro e macro-organizacionais Nível micro: onde ocorrem as interações organizacionais em caráter individual (constituído por trocas entre papéis individualizados) Nível macro: o nível das interações de caráter coletivo (trocas entre grupos de papéis)

57 Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Baseado na distinção entre aspectos intencionais e extensionais de um sistema Intencionais: funcionamento interno do sistema (representado através de normas, valores, etc) Extensionais: aspectos externos do sistema, ou seja, o que pode ser observado do ponto de vista externo ao sistema (ações executadas, objetos trocados, etc) O modelo PopOrg concentra-se na representação dos aspectos extencionais

58 Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
PopOrg = (Pop, Org, imp) Pop = (Ag, Act, Bh, Ep, bc, ec) Org = (Org , Org ) Org = (R, L, lc) Org = (G, L)

59 Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Pop = (Ag, Act, Bh, Ep, bc, ec) Ag é o conjunto de agentes chamado de população; Act é o conjunto de todas as ações (ações de comunicação e ações sobre objetos concretos); Bh  [T (Act)] é o conjunto de todos os comportamentos (seqüências de ações que os agentes são capazes de realizar); Ep  [T (Act)  (Act)] é o conjunto de todos os processos de troca que quaisquer dois agentes podem realizar; bc : Ag (Bh) é uma função de capacidade comportamental; ec : Ag  Ag (Ep) é uma função de capacidade de troca

60 Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Org = (R, L, lc) R (Bh), é o conjunto de papéis que os agentes podem desempenhar no sistema multiagente; L  R  R  Ep é o conjunto de micro-ligações que podem ser estabelecidas entre papéis, cada micro-ligação especificando um processo de troca que os agentes que desempenham os papéis ligados pela micro-ligação podem ter de realizar; lc : R  R (L) é a capacidade de micro-ligação dos pares de papéis, ou seja, o conjunto de micro-ligações que cada par de papéis pode estabelecer entre si;

61 Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Org = (G, L) G  (R)  (L) é o conjunto de grupos sociais do sistema multiagente, cada grupo social G = (R,L)  G sendo não-vazio e fechado para a sua estrutura micro-organizacional L  G  G  (L) é o conjunto de macro-ligações que podem ser estabelecidas entre os grupos sociais da estrutura macro-organizacional, cada macro-ligação (G0,G1,LG0,G1)  L respeitando a estrutura micro-organizacional dos grupos sociais que a constituem

62 Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Notação baseada em teoria dos conjuntos Modelo mínimo de organização AGR MOISE+

63 Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Notação baseada em teoria dos conjuntos Modelo mínimo de organização AGR MOISE+ PopOrg

64 Considerações A organização de um SMA é um conjunto de restrições ao comportamento dos agentes a fim de conduzí-los a uma finalidade comum. Organização observada Organização institucionalizada, descrita a partir de modelos Os agentes podem ou não ter capacidade de raciocinar sobre sua organização.

65 Exercício N agentes Dinheiro global: R$ 600,00 Objetivo:
Terminar as compras o mais rápido possível (quantidade de ciclos utilizada até que o último item seja comprado) A cada ciclo cada agente pode se movimentar uma casa na horizontal ou vertical Cada passo custa R$ 1,50 Só podem trocar dinheiro quando se encontrarem

66 Exercício Item Quant. Valor Loja 1 Loja 2 Loja 3 Loja 4 Loja 5 Loja 6
Livro 1 40 x CD 25 Calça 80 Flores 20 Óculos escuros 70 Bermuda de surfista Game Panela 55 TOTAL 400

67 Exercício (x,y) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Entrada Loja 9
Loja 9 Loja 5 Loja 10 Loja 7 Loja 3 Loja 1 Loja 4 Loja 2 Loja 8 Loja 6