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Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes1 SISTEMAS MULTIAGENTES Fred Freitas

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Apresentação em tema: "Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes1 SISTEMAS MULTIAGENTES Fred Freitas"— Transcrição da apresentação:

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2 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes1 SISTEMAS MULTIAGENTES Fred Freitas

3 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes2 Índice w IA e SD w Agentes w Inteligência centralizada x distribuída w Motivações w Noções fraca e forte de agente w Resolução distribuída de problemas - RDP w Sistemas Multiagentes - SMAs w SMAs Reativos w SMAs Cognitivos w Teoria dos Atos da Fala w KSE:KQML,KIF e Ontolingua w Sistemas Híbridos w Problemas em IAD w Aplicações

4 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes3 Sociedade de Objetos w Evolução de Objetos Distribuídos : Objetos Concorrentes. w Objetos concorrentes = objetos distribuídos + processador w Inspiração biológica : células de um corpo. w Como manter controle de versões e mudanças transparentes e robustas para todas as classes de usuários?

5 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes4 Sociedade de objetos w Solução: Noção de tempo => Agentes. w Mais atividade e menos passividade. w Sobrevivência ligada à satisfação dos usuários (timeout). w Apertos (91!) : Hosts completamente móveis através de VIP (Virtual IP) como uma subcamada do IP, migração e nomeação distribuída, implementados a nível de sistema.

6 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes5 Modelo de Campo Computacional w Metáfora : Objetos concorrentes flutuando no mar (Campo Computacional). w Forças em jogo : Gravitação - comunicação freqüente atrai objetos Repulsão - Balanceamento de carga Fricção - Objetos maiores tendem a não se mover Novo, atraído pela gravitação Forças de Repulsão

7 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes6 Arquiteturas Distribuídas

8 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes7 IA e SD w Resolução de Problemas w Aprendizado Simbólico Conexionista w Dedução e inferência w Planejamento w Processamento de Linguagem Natural w Sistemas Especialistas w Agentes w Interconexão de máquinas, sistemas, redes, etc w Heterogeneidade w Comunicação w Concorrência w Compartilhamento de recursos w Objetos Distribuídos w Escalabilidade w Transparência

9 O que é um agente w Agente é qualquer entidade que: percebe seu ambiente através de sensores (ex. cameras, microfone, teclado,mensagens de outros agentes,...) age sobre ele através de efetuadores (ex. video, auto-falante, impressora, braços, ftp, mensagens para outros agentes,...) w Medida de desempenho: Critério que define o grau de sucesso das ações sensores Agente efetuadores a m b i e n t e Raciocinador modelo do ambiente

10 Propriedades w Autonomia (IA) raciocínio, comportamento guiado por objetivos reatividade w Adaptabilidade & aprendizagem (IA) w Comunicação => Cooperação ou Colaboração (IA) w Personalidade (IA) w Continuidade temporal w Mobilidade

11 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes10 Inteligência : Centralizada ou Distribuída ? w Cada um fa(e)z um pouco, e... somos UM! w Não aproveitamos muito o trabalho alheio. w A Internet nos faz trabalhar de forma mais inteligente (nenhum componente é crítico). w Resolução de problemas : Há alguns cuja solução é inerentemente distribuída ou fica mais fácil distribuindo! w Somos centralizados ou distribuídos ??

12 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes11 Histórico w HEARSAY II [Corkill et al.73] Arquitetura de quadro-negro. w Sociedade da Mente [Minsky78] Distribuição, independência e emergência. w Contract Net [Smith82] Leilão de tarefas. w Robôs reativos [Brooks 86] Arquitetura de subsunção (taxonomia).

13 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes12 w Uma porção de agências por mente! w Ações e soluções emergem: conflitos, metas(prazer,dor), diferentes representações neurais e simbólicas,mecanismos de controle e vias, garis, ativadores,memória de agentes,reuso criativo,hierarquias de sociedades,scripts,habilidades construídas a partir de somas, teias de RNAs. w Aceitam-se ambiguidades e erros! Sociedade da Mente [Minsky]

14 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes13 Exemplo w O Quebra-cabeça dos N(8) números é um NP-completo. w A*-3x3 peças w IDA*-4x4 peças w RTA*-5x5 peças w Sem escalabilidade w RDP-testes c/30x30! w Cd peça:ag.reativo. w A solução emergiu das interações entre eles. w Primitivas de satisfação, fuga e agressão, c/ pontuação por distância, restrições de trancamento, loops e pontas. H E A B F D C G

15 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes14 Quebra-cabeça dos N(8) números

16 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes15 E B C A H F D G Quebra-cabeça dos N(8) números Bloqueado Ativo

17 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes16 E B C A H F D G Quebra-cabeça dos N(8) números Bloqueado Ativo

18 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes17 B C E A H F D G Quebra-cabeça dos N(8) números Ativo

19 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes18 B C H A G E F D Quebra-cabeça dos N(8) números Ativo

20 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes19 A B C G H EF D Quebra-cabeça dos N(8) números Bloqueado Ativo

21 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes20 IA Clássica w Metáfora psicológica: uma pessoa ou entidade resolve o problema. w Inteligência atomizada, restrita aos micro aspectos de sua própria racionalidade.

22 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes21 IA Distribuída - Sistemas Multiagentes w Complementa a metáfora psicológica com uma sociológica. w As soluções emergem de ações e interações produtivas entre agentes autônomos. w Relacionada aos macro aspectos dos agentes :agentes enquanto sociedade. w Inspirada tb em linguística, sociologia, economia,filosofia, biologia e... Redes Neurais!

23 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes22 IA Distribuída (IAD) w Não é IA paralela, nem Sist.Distribuídos. w Resolução grupal de problemas, através de cooperação ( diferente de colaboração). w Grande interatividade e capacidade de comunicação. w Organização - meios que garantam a convergência: Estruturas de autoridade e controle divididos. w Divisão de conhecimento e recursos.

24 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes23 Motivações de Multiagentes w Avanços científicos: grandes redes heterogêneas abertas, concorrência, sistemas distribuídos, bibliotecas digitais Interdependências complexas Não há controle global w Limitação de recursos e de racionalidade w Problemas grandes e complexos, experimentação w Domínios distintos w Recuperação de informações(IR), Mineração de Dados e Mediação de alto nível. w Internet! w Simulação de sistemas naturais e sociais, jogos

25 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes24 Noção fraca de agente w Racionalidade restrita a si próprio ( egoísmo ou autismo). w Autonomia restrita : controle de seu estado interno. w Sociabilidade autista ou consciente através de uma Linguagem de Comunicação de Agentes (Ex:KQML, Arcol). w Reatividade.

26 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes25 Noção Forte de Agente w Noções mentalísticas : postura intencional, não- mecanicista e útil, pelo emprego de crenças, desejos e intenções/escolhas (BDI). w Honestidade e senso de equipe. w Racionalidade e aprendizado/adaptação social. w Resolução de problemas complexos e exploração. w Programação Orientada a Agentes[Shoham]: Consistência interna (crenças,obrigações,...) Persistência de estado mental Capacidade de desincumbir a si e a outros, se não há capacidade de cumprir as metas.

27 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes26 Noção Forte de Agente - Lógicas w Difícil formalização : crenças exigem lógicas mais complexas, porque Acredita(Zé,Melhor-ponta(Garrincha)) e Mané=Garrincha não quer dizer que Acredita(Zé,Melhor-ponta(Mané)) ! w Lógicas modais normais/ lógicas de conhecimento e crença. w Mundos possíveis, crenças(KD45), lógicas que combinam atitudes diferentes.

28 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes27 Divisão de soluções em IAD w Resolução Distribuída de Problemas - RDP w Sistemas Multiagentes - SMAs Reativos Cognitivos

29 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes28 Resolução Distribuída de Problemas - RDP w Ênfase no global: modelo, problema e critérios de sucesso. w Objetivos da sociedade. w Colaboração entre agentes distribuídos. w E:Tarefas,ambiente. w S:modelo dos agentes e esquema de resolução das tarefas.

30 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes29 RDP Problema Projeto das Organizações Projeto das Interações Projeto dos Agentes Divisão em subproblemas Concepção Resolução

31 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes30 Sistemas Multiagentes - SMA w Ênfase no local: modelo, problema e critérios de sucesso. w Objetivos dos agentes. w Coordenação entre agentes num mesmo ambiente. w E:agentes,ambiente. w S:tarefas resolvíveis e esquema de resolução das tarefas.

32 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes31 SMA Projeto das Organizações Projeto das Interações Projeto dos Agentes Concepção Resolução

33 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes32 SMAs Reativos X SMAs Cognitivos w Conhecimento implícito w Não-histórico w Behaviorista ou positivista w Reativo w Comunicação indireta w Inspirado em coletivos de animais w Uma porção de agentes w Conhecimento explícito w Mentalista e histórico w Subjetivista (BDI) w Deliberativo w Comunicação direta w Inspirado nas sociedades humanas w Poucos agentes

34 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes33 SMAs Reativos w R. Brooks 86 - Arquitetura de subsunção (taxonomia) Controlar robôs físicos (dinamismo e desconhecimento). Inteligência pode ser gerada sem conhecimento explícito ou raciocínio abstrato! É uma propriedade emergente de certos sistemas complexos. A inteligência real está situada no mundo, e não em sistemas desincorporados ( especialistas, provadores, etc)! Comportamento inteligente emerge das interações com o ambiente. Competição entre camadas hierárquicas.

35 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes34 SMAs Reativos - Características w Não há representação explícita de conhecimento. w Não há representação do ambiente. w Não há memória das ações. w Os agentes possuem estados internos. w 3 modelos : Funcionalidade emergente Eco-resolução PACO (PAdrões de COordenação)

36 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes35 Eco-resolução w Solução é um estado estável de comportamentos. w Eco-agentes possuem : Objetivo : Estado de satisfação Estado interno, baseado em autômato finito: Satisfeito Em busca de satisfação Em fuga Ações elementares: comportamentos de satisfação e fuga Vontade de estar satisfeito Obrigação de fugir, quando atacado Percepção : Quem o incomoda

37 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes36 Tipos de SMAs Cognitivos w Agentes organizados Perspectivas múltiplas, leis e regras sociais w Agentes negociantes Resolução de conflitos por negociação w Agentes intencionais Intenções (ou escolhas), compromissos, planos parciais w Agentes cooperativos Representação mútuas, alocação de tarefas w Módulos com comunicação.

38 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes37 ED ECER RaciocínioDecisão Revisão Percepção RecepçãoEmissão Ação Descrição externaRaciocínio Social

39 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes38 Comunicação entre agentes w Troca de mensagens ou Quadro Negro. w Infra-estrutura de comunicação: Com ou sem conexão ( ) Ponto a ponto, multicast ou broadcast Síncrona ou assíncrona w Protocolos:KQML,HTTP,HTML,OLE,CORBA,DSOM. w Segurança : Selos / autenticações. w Mediação : Baseada em ontologias ou transacional.

40 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes39 SMAs Cognitivos - Teoria dos Atos de Fala w Os SMAs Cognitivos podem basear-se em Teoria da Decisão, Utilidade, Jogos ou Dependência w Mas devem basear-se na Teoria dos Atos de Fala. w Como uma ação, a comunicação deseja mudar o ambiente. w Atos de fala são assertivos(informativos), diretivos, comissivos, declarativos ou expressivos (emoções). w KQML e Arcol (FIPA) procuram implementar alguns destes atos, mas há críticas.

41 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes40 Knowledge Sharing Effort (KSE) w Desenvolver infra-estrutura para reuso e compartilhamento de conhecimento. w O KSE é organizado em três grupos de trabalho : Interlingua Group - tradução. Linguagem KIF. SRKB (Shared, Reuasable Knowledge Bases) Group - Construção de Ontologias Compartilháveis. External Interfaces Group - Linguagem KQML. Ontolingua - Tradução entre formalismos via KIF.

42 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes41 KQML - Knowledge, Query and Manipulation Language w KQML é uma linguagem e um conjunto de protocolos que dão suporte a agentes na identificação, conexão e troca de informação com outros agentes. w Mensagens KQML não enxergam o conteúdo das mensagens que elas transportam; w É dividida em três camadas : camada de comunicação - parâmetros de baixo nível da comunicação (sender, recipient, id,etc) camada de conteúdo - normalmente em KIF; camada de mensagem - determina o tipo de interações da comunicação( linguagem de conteúdo, ontologia, etc)

43 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes42 KQML - Executivas (atos de fala) w As executivas podem ser enquadradas nas seguintes categorias : Executivas de Conversação - trocas de informação e conhecimento na conversação de dois agentes (askif,ask-all;tell,advertise,insert,subscribe, recruiting) Executivas de Intervenção - intervenção do curso normal da conversação (error,sorry); Executivas de Facilitação e Rede - permitem que agentes achem outros agentes que podem processar suas consultas (register, unregister,transport-address, forward,broadcast,broker-one,recommend-one)

44 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes43 KIF - Knowledge Interchange Format w Codifica o conhecimento a ser transportado em Lógica de 1a. Ordem com cálculo de predicados e teoria dos conjs. w Útil na definição de ontologias. (defrelation PHYSICAL-DIMENSION (class PHYSICAL-DIMENSION )) (defrelation UNIT-OF-MEASURE (=> (UNIT-OF-MEASURE ?u) (and(defined (unit.dimension ?u )) (physical-dimension (unit.dimension ?u ))))) (defunction QUANTITY.DIMENSION (=> (physical-quantity ?q) (and(defined (QUANTITY.DIMENSION ?q )) (physical-dimension (QUANTITY.DIMENSION ?q )))))

45 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes44 Comunicação via KQML e KIF Exemplo : O facilitador recebe a seguinte mensagem : (broker-one:sender C :receiver facilitador :reply-with id3 :language KQML :ontology kqml-ontology :content (ask-all :senderC :reply-withid4 :languageProlog :ontologyCampeonato Brasileiro :content Campeao(Flamengo,Y)))

46 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes45 Comunicação via KQML e KIF w Exemplo (cont.) : w Então, o agente facilitador depois de procurar pelas mensagens advertiseque tem sido recebidas por ele, decide enviar a seguinte mensagem para o agente A : (ask-all:senderfacilitador :receiverA :in-reply-toid1 :reply-withid4 :languageProlog :ontologyCampeonato Brasileiro :content Campeao(Flamengo,Y)))

47 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes46 Comunicação via KQML e KIF w Exemplo (cont.) : w E o agente A responde com a seguinte mensagem : (tell:senderA :receiverfacilitador :in-reply-toid4 :reply-withid5 :languageProlog :ontologyCampeonato Brasileiro :contentCampeao(Flamengo, 1980),..., Campeao(Flamengo, 1992))

48 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes47 Comunicação via KQML e KIF w Exemplo (cont.) :E então, o agente facilitador envia para o agente C : (forward:fromA :senderfacilitador :receiverC :in-reply-toid3 :reply-withid6 :languageKQML :ontologykqml-ontology :content(tell:receiver C :language Prolog :ontology C. Brasileiro :content Campeao(Flamengo, 1980),..., Campeao(Flamengo,1992))

49 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes48 Ontolingua Ontologias de prateleira Ontolingua LOOM Ontol. T-box Epikit Axiomas Express Modelo Inform. Prolog Regras backwar chaining CLIPS Regras forward chaining CORBA IDL KIF Lógica predic.1 ª ordem

50 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes49 Ontolingua Colaboradores remotos Escritores Leitores Aplicações remotas DB Aplic. GUI Aplicações stand-alone Aplic. BC KQ ML NGF P Servidor / Editor de Ontologias Editor Servidor HTT P NGF P Tradutores: LOOM,IDL,CLIPS... Bibl Transferência de arquivos (Batch)

51 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes50 Sistemas Híbridos w As camadas superiores são deliberativas e as inferiores são reativas, com maior precedência. w Problema: como gerenciar interações clean entre camadas. w InteRRaP - hierárquico : Interação com o mundo. Padrões de comportamento ativados com pré-condições Planos e cooperação Orientado por dados e metas

52 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes51 Problemas em IAD w Ausência de metodologias de projeto claras. w Incerteza e conflito. w Interação e linguagens ainda não sedimentadas. w Modelagem de outros agentes. w Chaveamento cognitivo/ reativo. w Quais informações devem ser globais e quais locais. w Quando executar, planejar e coordenar. w Principais : coerência e cooperação, através da coordenação (forte ligação com planejamento e escalonamentos).

53 Dilema do Prisioneiro

54 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes53 Classificação social de agentes SMA IndependenteCooperativo DiscretoCooperaçãoComunicativo Ñ-comunicativo emergente DeliberativoNegociador

55 Fred Freitas - -Sistemas Multiagentes54 Aplicações w Interpretação de dados e planejamento distribuídos w BDs distribuídos e SDs w Roteamento, equilíbrio de carga w CSCW e PDAs w CAD/CAM/CAE w Recuperação de informações w PLN w Tomada de decisão distribuída w Escalonamento w Diagnóstico e monitoração w Robótica : visão e trajetória w Produtos: General Magic, IBM, etc. w Transportes Tráfego urbano e aéreo w Controle de aceleração de partículas w Distribuição de eletricidade w Alocação de recursos em fábricas distribuídas w Sistemas de Telecomunicação w Assistência a pacientes w Controle de espaçonaves w Fabricação de aço w Simulação de comportamentos w Cinema w Mineração, cartografia, imagens


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