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DIMAp/UFRN Modelos Baseados em Agentes Prof. André Campos Aula #13 O que é de interesse coletivo de todos nem sempre interessa a ninguém individualmente.*

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Apresentação em tema: "DIMAp/UFRN Modelos Baseados em Agentes Prof. André Campos Aula #13 O que é de interesse coletivo de todos nem sempre interessa a ninguém individualmente.*"— Transcrição da apresentação:

1 DIMAp/UFRN Modelos Baseados em Agentes Prof. André Campos Aula #13 O que é de interesse coletivo de todos nem sempre interessa a ninguém individualmente.* Coordenação * Pérolas do ENEM – Exame Nacional de Ensino Médio.

2 DIMAp/UFRN Coordenação Coordenação = Coordenar ações –distribuição + planejamento Resolução Distribuída de Problemas –Problemas que requerem esforço coletivo –Distribuição de tarefas –Distribuição de conhecimento (resultados) Planejamento –Planejamento centralizado, distribuído, parcial...

3 DIMAp/UFRN Resolução Distribuída de Problemas Motivação –Velocidade da resolução do problema Ex.: distribuição de uma aplicação em várias máquinas –Especialização inerente ao problema Ex.: monitoramento de uma grande área geográfica –Necessidade de apenas uma visão local Ex.: controle de tráfego –Necessidade dos resultados serem distribuídos Ex.: Entrega distribuída Visão otimista de sistemas multi-agentes –Todos são benevolentes (pró-social) –Diferente de agentes centrados em si (self-interested)

4 DIMAp/UFRN RDP: Questões Como um problema pode ser dividido em menores para serem distribuídos? Como a solução de um problema pode ser sintetizada a partir de resultados de sub- problemas? Como a resolução dos sub-problemas pode ser otimizada de forma a maximizar a solução global? Que técnicas podem ser utilizadas para coordenar de forma eficiente as ações dos agentes?

5 DIMAp/UFRN Etapas e atividades Etapas da RDP –Decomposição do problema –Resolução dos sub-problemas –Síntese das soluções Atividades (provavelmente) envolvidas –Distribuição de tarefas –Distribuição de resultados Pró-ativamente Re-ativamente

6 DIMAp/UFRN Distribuição de tarefas Exemplo: Contract Net Olá !!! Preciso resolver A Faço por Y Faço por X Contrato feito Meu problema P pode ser dividido em A, B, C e D, mas não sei como resolver A Identificação do problema Lançamento de propostas Anúncio Contrato

7 DIMAp/UFRN Contract Net Tipos de anúncios –Geral (broadcast) –Restrito (focalizado em um grupo de agentes) –Direto (a um ou mais agente que o solicitante conhece) E se não houver proposta que atenda as necessidades? –Revisão do anúncio –Anúncio periódico –Inverter protocolo de interação Proponentes fazer o anúncio (Feira Livre)

8 DIMAp/UFRN Tarefas interdependentes Ao distribuir tarefas a diferentes agentes, nem sempre é possível resolvê-las de maneira independente. –Ex.: Engenharia de produtos Interdependência simples –O gerente solicita novas sub-tarefas a medida que suas dependências são resolvidas. Interdependência mais complexa –Distribuição de resultados

9 DIMAp/UFRN Distribuição de resultados Retorno em relação à performance do grupo: –Confiança Diferentes agentes chegando ao mesmo resultado reforça a confiança que aquele resultado está correto –Completude Resultados de sub-problemas cobrem o problema como um todo –Precisão Para refinar sua solução, um agente precisa saber mais sobre a solução de outros agentes –Rapidez Mesmo se um agente é capaz de resolver um problema sozinho, a resolução em paralelo pode agilizar a solução.

10 DIMAp/UFRN Functionally Accurate Cooperation Cooperação simples distribui tarefas –Todos agentes conhecem todas as informações necessárias e as especificações de suas sub- tarefas Cooperação mais complexa FAC –Os agentes possuem uma visão parcial –Functionnaly Accurate (vários inícios falsos) –Cooperativo (requer troca iterativa) Distração –Grande número de informações sendo trocadas

11 DIMAp/UFRN Limitando a comunicação na distribuição de resultados Reduzir o número de mensagens trocadas entre os agentes evitar distração Repositório compartilhado –Ex.: Blackboard Procura heurística distribuída com restrições –Agenda de recursos disponíveis Definição de estruturas organizacionais –Agentes trocam mensagens no seio de grupos

12 DIMAp/UFRN Técnicas de coordenação Problema –Gerenciamento de interdependências entre as atividades dos agentes Técnicas –Estruturas organizacionais –Planejamento Global Parcial (PGP) –Coordenação baseada em trabalho em equipe Intenções conjuntas Modelagem mútua –Normas e leis sociais –Planejamento multi-agente

13 DIMAp/UFRN Estruturas organizacionais Define um padrão de tomada de decisão e comunicação entre agentes –Ex: Indústria projetistas, engenheiros, vendas etc. Responsável por modelar os tipos de interações entre agentes Ajuda a coordenação especificando quais ações um agente em capaz de tomar Estruturas organizacionais podem ser –Espaciais –Funcionais –Centralizadas –Descentralizadas

14 DIMAp/UFRN Estruturas Organizacionais (1) Hierarquia Espacial (do problema) Designer Gerente do produto A VendasEngenheiroDesigner Gerente do produto B VendasEngenheiro

15 DIMAp/UFRN Estruturas Organizacionais (2) Hierarquia funcional Gerente de projetos Designers Gerente de designers Vendas Gerente de vendas Engenheiros Gerente de engenharia Gerentes funcionais

16 DIMAp/UFRN Estrutura Organizacional (3) Mercado centralizado Gerente de projeto A Designers Gerente de designers Vendas Gerente de vendas Engenheiros Gerente de engenharia Gerente de projeto B Gerente de projeto C

17 DIMAp/UFRN Estrutura Organizacional (4) Mercado descentralizado Gerente de projeto A Designers Vendas Engenheiros Gerente de projeto B Gerente de projeto C

18 DIMAp/UFRN Discussão sobre as estruturas Custo da coordenação –Hierarquia espacial: + –Hierarquia funcional: ++ –Mercado centralizado: +++ –Mercado descentralizado: ++++ Útil quando há uma relação de mestre/escravo entre os agentes Pressupõe que, no mínimo, um agente possui uma visão geral do problema –Nem sempre ocorre isso em SMA

19 DIMAp/UFRN Planejamento Global Parcial Agentes cooperativos trocam informação de forma a chegarem a conclusões comuns sobre o processo de resolução do problema Porque é parcial? –O sistema não gera um plano para o problema geral Porque é global? –Agentes expandem seus planos a partir da troca de planos locais com outros agentes

20 DIMAp/UFRN PGP Assume que –As tarefas são passíveis de serem decompostas –Um agente com uma tarefa a ser planejada pode não ter conhecimento das tarefas que outros agentes estão planejando, nem como elas se relacionam com a sua –Agentes não possuem necessariamente conhecimento de tarefas globais Objetivo dessa técnica de coordenação –Expandir a visão dos agentes

21 DIMAp/UFRN Estágios do PGP Estágios –1) Cada agente decide por si mesmo quais são seus objetivos e gera planos de curto-prazo para alcançá-los –2) Agentes trocam informação entre si para determinar se planos e objetivos interagem –3) Agentes alteram planos locais de forma a melhor coordenar suas atividades Para evitar incoerência no processo (estágios) –Definição de uma meta-estrutura especifica quais agentes um agente deve trocar informações e em quais situações ele o fará

22 DIMAp/UFRN Representação de um PGP PGP –Uma estrutura de dados gerada cooperativamente contendo as ações e interações de um grupo de agentes A estrutura possui –Objetivo O objetivo global do grupo –Mapa de atividades O que cada agente está fazendo e seus resultados –Grafo de construção da solução Representação da interação dos agentes

23 DIMAp/UFRN Coordenação baseada em trabalho em equipe Modelos baseados em equipes humanas –Modelagem de estados mentais intenções Como uma intenção individual para alcançar determinado objetivo se distingue de uma equipe (uma intenção coletiva)? –Responsabilidade em relação a outros membros da equipe –Ex.: Duas pessoas carregando um objeto pesado –Objetivo/visão individual responsabilidade de equipe

24 DIMAp/UFRN Coordenação através de modelagem mútua Cada agente modela os demais agentes – suas crenças e intenções –Se coloca no lugar do outro Coordenação das atividades de um agente baseado no que ele acredita sobre os objetivos e intenções dos demais Cooperação sem comunicação –Teoria dos jogos pode ser utilizada (Dilema do prisioneiro)

25 DIMAp/UFRN Coordenação através de Intenções conjuntas Em uma atividade cooperativa, os agentes devem possuir um engajamento conjunto, bem como engajamentos individuais. Engajamento –Promessa junto ao grupo –Persistência de ações –Podem mudar ao longo do tempo (o grupo como um todo) –Convenção maneira de monitorar engajamentos Especifica em que circunstâncias um engajamento pode ser revisto ou abandonado

26 DIMAp/UFRN Convenções Razões para terminar um engajamento –Objetivo alcançado –Crença (coletiva) que o objetivo é impossível –Motivação/justificativa (coletiva) para alcançar o objetivo não mais existe Convenções sociais –Especifica como agir em relação aos outros membros da equipe

27 DIMAp/UFRN Normas e leis sociais Norma –Padrão de comportamento esperado Lei social –Similar a normas, porém estabelecido de forma autoritária –Pode ser especificado através de um conjunto de restrições (E, a) E E (conjunto de possíveis estados do ambiente) a A (conjunto finito de ações do agente) Se o ambiente se encontre em algum estado E, então ação a é proibida

28 DIMAp/UFRN Construção de normas e leis Pré-definidas –Autoritariamente definidas por quem projeta o sistema Emergentes –Surgem a partir do comportamento do grupo –Memória do grupo Ex.: Primatas Geração de normas emergentes –Como um grupo de agentes convergem para uma norma social usando apenas visões locais? Jogo da camisa: cada agente possui duas camisas, cada uma com uma cor diferente todos devem vestir a mesma cor.

29 DIMAp/UFRN Estratégias para normas emergentes Maioria simples –Agentes mudam para determinado comportamento se eles perceberem que a maioria age daquela maneira Maioria simples por tipo de agente –Agentes se comunicam entre si para estabelecer categorias (em geral duas), onde eles se enquadram e adotam a maioria da categoria Maioria simples com comunicação de sucesso –Agentes só compartilham suas estratégias quando há algo interessante a ser compartilhado Maior prêmio cumulativo –Agentes adotam um comportamento quando o retorno de tal para o grupo de agentes é o melhor até o momento.

30 DIMAp/UFRN Coordenação através de planejamento multi-agente Pode ser visto como uma especialização da Resolução Distribuída de Problemas –Problema = encontrar um plano para alcançar determinado objetivo

31 DIMAp/UFRN Tipos de planejamento distribuído Distribuição –Planejamento –Execução dos planos Planejamento centralizado para execução de planos de forma distribuída –Similar à distribuição de tarefas –Nem sempre planos centralizados encaixam na disponibilidade de execução dos demais agentes Planejamento distribuído para execução de planos de forma centraliza –Agentes planejadores especialistas em diferentes áreas Planejamento distribuído para execução de planos de forma distribuída –Complexo a gerenciar e interligar planos e ações

32 DIMAp/UFRN Combinação de planos Problemas de interdependência das ações de planos de diferentes agentes Algoritmo de Georgeff (1983) –A partir de um conjunto de planos iniciais gerar planos para vários agentes de forma que não haja conflitos entre eles. –1) Análise de interação –2) Análise de segurança –3) Resolução das interações –Utiliza o formalismo STRIPS aumentado

33 DIMAp/UFRN Formalismo STRIPS Utilizado para definir planos –Plano = seqüência de ações –Cada ação definida a partir de: Nome Lista de pré-condições (pre) Lista de fatos que não serão mais válidos após a execução da ação Lista de fatos que serão verdadeiros após a execução da ação –Georgeff + Lista de fatos que devem ser verdadeiros durante a execução da ação

34 DIMAp/UFRN Etapas do algoritmo Análise de interação –Detecta as interdependências de ações Comutativo Precedência Análise de segurança –Detecta que situações (ações em paralelo) não devem existir Resolução de interação –Resolve as situações problemáticas

35 DIMAp/UFRN Exemplo do algoritmo Plano de X = {a, b, c} e Plano de Y = {k, l, m, n} Análise de interação –(a,k) = comutativo; (b,m) = b precede m; etc. Análise de segurança –Remove todas ações comutativas (global) –Teorema da comutatividade A situação de iniciar a e b é problemática se um dos seus sucessores for problemático A situação de iniciar a e terminar b é problemática se a situação de terminar a e b é problemática A situação de terminar a e b é problemática se ambos sucessores são problemáticos Resolução de interação –Uso de semáforos para resolução de conflitos


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