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Planejamento em Sistemas MultiAgentes Professores: Geber Ramalho Patrícia Tedesco Alunas: Adeline Silva Manuela Xavier Talita Menezes.

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1 Planejamento em Sistemas MultiAgentes Professores: Geber Ramalho Patrícia Tedesco Alunas: Adeline Silva Manuela Xavier Talita Menezes

2 Tópicos IntroduçãoIntrodução SDP x SMASDP x SMA Solução Distribuída de ProblemasSolução Distribuída de Problemas Planejamento MultiagentePlanejamento Multiagente Projetos ExistentesProjetos Existentes ConclusõesConclusões ReferênciasReferências

3 Introdução Sistemas de Solução Distribuída de Problemas: – –Os agentes envolvidos são projetados para serem Cooperativos Sistemas Abertos: – –Os agentes não são necessariamente cooperativos, – –Agentes podem ingressar e sair do sistema de maneira dinâmica Dentro desta segunda classificação, estão inseridos os Sistemas Multiagentes: – –Conjunto de agentes autônomos – –Possivelmente pré-existentes – –Solução de um problema que está além da capacidade de um único indivíduo.

4 Relação entre SDP e SMA SDP:SDP: –ênfase na solução de um ou mais problemas, com o esforço de múltiplos agentes com interesse em propriedades extrínsecas como: CompetênciaCompetência RobustezRobustez Uso eficiente de recursosUso eficiente de recursos SMA:SMA: –Ênfase na existência de múltiplos agentes com interesse em propriedades intrínsecas como: Revelação da verdadeRevelação da verdade ManipulaçãoManipulação CoerênciaCoerência

5 Solução Distribuída de Problemas Enfatiza o trabalho conjunto de agentes para melhor resolver problemas que precisam de um esforço coletivo.Enfatiza o trabalho conjunto de agentes para melhor resolver problemas que precisam de um esforço coletivo. Presume a existência de problemas que precisam ser resolvidos e expectativas sobre o que constitui soluções.Presume a existência de problemas que precisam ser resolvidos e expectativas sobre o que constitui soluções.

6 Solução Distribuída de Problemas Na solução distribuída de problemas:Na solução distribuída de problemas: –coerência (querer trabalhar em grupo ) –competência (saber como trabalhar bem em grupo ) Algumas vezes, o problema que os agentes estão resolvendo é construir um plano.Algumas vezes, o problema que os agentes estão resolvendo é construir um plano. Planejamento distribuído é fortemente mesclado com Solução Distribuída de Problemas.Planejamento distribuído é fortemente mesclado com Solução Distribuída de Problemas.

7 Compartilhamento de tarefas IdéiaIdéia –Quando um agente tiver muitas tarefas para fazer, ele deve solicitar ajuda Principais passos:Principais passos: –Decomposição da tarefa –Alocação da tarefa –Realização da tarefa –Síntese do resultado

8 Exemplo 1: Figuras Escondidas Problema:Problema: –Encontrar figuras escondidas em uma determinada área Tarefa simples de busca:Tarefa simples de busca: –Como você pode trabalhar como parte de um time para resolvê-la?

9 Exemplo 1: Discussão Decomposição: dividir a área ou as figuras para a buscaDecomposição: dividir a área ou as figuras para a busca Alocação: distribuir as sub-tarefas entre os agentesAlocação: distribuir as sub-tarefas entre os agentes Execução: cada agente deve procurar as figuras atribuídas a ele, ou fazer uma busca na área destinada a ele.Execução: cada agente deve procurar as figuras atribuídas a ele, ou fazer uma busca na área destinada a ele. Síntese: cada agente apresenta as figuras encontradas.Síntese: cada agente apresenta as figuras encontradas.

10 Compartilhamento no problema do ToH 1) Decomposição: se preocupa em sempre mover o maior disco para o seu destino; 2) Alocação: escolha randômica dos agentes; 3) Execução: As tarefas são recursivamente decompostas até que o estado inicial e final sejam o mesmo; 4) Síntese dos Resultados: Quando um agente resolve um problema, ele passa a solução para o de cima, que irá utilizá-la para encontrar sua própria solução.

11 Compartilhamento em Sistemas Heterogêneos Aplica-se quando atribuições de subproblemas para agentes não são simplesAplica-se quando atribuições de subproblemas para agentes não são simples –agentes podem ter diferentes capacidades; –subproblemas precisam de diferentes capacidades As decisões precisam ser baseadas em informações mais dinâmicas.As decisões precisam ser baseadas em informações mais dinâmicas. Contract Net ProtocolContract Net Protocol E quando os agentes não estiverem disponíveis para executar sub-tarefas?E quando os agentes não estiverem disponíveis para executar sub-tarefas?

12 Compartilhamento em Sistemas Heterogêneos Adaptações do Contract NetAdaptações do Contract Net –Contratação publicada –Tentar novamente –Revisão de anúncio –Decomposições alternativas

13 Compartilhamento de Resultados Uma mesma tarefa pode ter resultados diferentes se executada por agentes diferentes.Uma mesma tarefa pode ter resultados diferentes se executada por agentes diferentes. Solucionadores de problemas podem aumentar o desempenho do grupo se combinarem as seguintes características:Solucionadores de problemas podem aumentar o desempenho do grupo se combinarem as seguintes características: –Confiança –Completude –Precisão –Conveniência

14 Compartilhamento de Resultados Complicações:Complicações: –os agentes precisam conhecer o que fazer com os resultados compartilhados –a comunicação de um grande volume de resultados pode ser custoso. Técnicas :Técnicas : –Cooperação funcionalmente precisa –Repositórios compartilhados e busca negociada –Estruturação organizacional

15 Planejamento Multiagente (MAP) Estende o planejamento clássico para domínios onde vários agentes podem planejar e agir juntos.Estende o planejamento clássico para domínios onde vários agentes podem planejar e agir juntos. Suas aplicações incluem:Suas aplicações incluem: –Ambientes multi-robôs –Agentes cooperativos na internet –Logística –Produção –Tarefas militares

16 Planejamento distribuído Existem três classes de planejamento distribuído:Existem três classes de planejamento distribuído: –Planejamento centralizado de planos distribuídos –Planejamento distribuído de planos centralizados –Planejamento distribuído de planos distribuídos

17 Planejamento centralizado de planos distribuídos Contexto:Contexto: –Um problema a ser resolvido e vários agentes disponíveis –Agente coordenador Objetivo:Objetivo: –Encontrar, dentro de todos os planos possíveis, aquele que pode ser decomposto e distribuído mais eficientemente

18 Planejamento centralizado de planos distribuídos Dado a descrição do objetivo, um conjunto de operadores e um estado inicial, o coordenador deve:Dado a descrição do objetivo, um conjunto de operadores e um estado inicial, o coordenador deve: –Gerar um plano parcialmente ordenado –Decompor este plano em sub-planos Restrições de ordenação devem ficar dentro e não entre os sub-planosRestrições de ordenação devem ficar dentro e não entre os sub-planos –Inserir sincronização –Atribuir sub-planos a agentes

19 Planejamento centralizado de planos distribuídos Algumas consideraçõesAlgumas considerações –Nem sempre o plano que pode ser mais decomposto e mais distribuído é o melhor –A infra-estrutura de comunicação tem grande impacto na decisão de como os planos são decompostos e distribuídos

20 Planejamento distribuído de planos centralizados Contexto:Contexto: –Tarefa muito complexa que requer o auxílio de especialistas em cada sub-tarefa ObjetivoObjetivo –Utilizar a expertise de cada agente para formular sub- planos especializados

21 Planejamento distribuído de planos centralizados Planejamento pode ser feito de forma síncrona ou assíncronaPlanejamento pode ser feito de forma síncrona ou assíncrona Síncrona:Síncrona: –A ordenação é feita durante o processo de planejamento AssíncronaAssíncrona –Somente durante o compartilhamento de resultados os conflitos com relação à ordem são resolvidos

22 Exemplos Manufatura:Manufatura: –especialistas em geometria, encaixe, pintura, etc. Logística:Logística: –especialistas em planejamento de caminho, carregamento de veículos e despache Comunicação fim-a-fim:Comunicação fim-a-fim: –especialistas no roteamento de mensagens

23 Planejamento distribuído de planos distribuídos Não existe um plano global da tarefa em nenhum ponto do sistema, apenas planos parciais de relevância localNão existe um plano global da tarefa em nenhum ponto do sistema, apenas planos parciais de relevância local Compatibilidade global entre esses planos parciais deve ser mantidaCompatibilidade global entre esses planos parciais deve ser mantida –evitar conflitos durante a execução –fomentar ajuda mútua Troca de mensagens e/ou temporização são usados para resolver interações negativas entre os agentesTroca de mensagens e/ou temporização são usados para resolver interações negativas entre os agentes

24 Técnicas para planejamento distribuído de planos distribuídos Fusão de planosFusão de planos Construção iterativa de planosConstrução iterativa de planos Negociação de planejadores distribuídosNegociação de planejadores distribuídos

25 Fusão de Planos Cada agente, individualmente, formula planos, que podem ser executados separadamente sem conflitosCada agente, individualmente, formula planos, que podem ser executados separadamente sem conflitos Um agente coleta os planos individuais e analisa os planos para descobrir que seqüências de ações podem levar a conflitosUm agente coleta os planos individuais e analisa os planos para descobrir que seqüências de ações podem levar a conflitos Consiste de três estágios:Consiste de três estágios: –Análise de interação –Análise de segurança –Resolução de interação

26 Construção iterativa de planos Problema das abordagem anterior: às vezes, decisões locais dependem das ações de outros agentesProblema das abordagem anterior: às vezes, decisões locais dependem das ações de outros agentes Espaço de planos x Plano ÚnicoEspaço de planos x Plano Único Cada agente, ao invés de propor um único passo, propõe um conjunto de alternativas e, a cada iteração, escolhe-se a que melhor se ajusta para o bem de todosCada agente, ao invés de propor um único passo, propõe um conjunto de alternativas e, a cada iteração, escolhe-se a que melhor se ajusta para o bem de todos

27 Busca por Combinação de planos Dadas proposições iniciais sobre o mundo: Agentes formam estado sucessores propondo mudanças causadas por uma açãoAgentes formam estado sucessores propondo mudanças causadas por uma ação É escolhido o melhor estado sucessor e esta escolha é expandida (heurística A*)É escolhido o melhor estado sucessor e esta escolha é expandida (heurística A*) O processo é repetido até que nenhum agente queira propor mais mudanças.O processo é repetido até que nenhum agente queira propor mais mudanças.

28 Negociação de planejadores distribuídos Principais ferramentas:Principais ferramentas: –A linguagem utilizada pelos participantes –O protocolo seguido durante a negociação –O processo de decisão usado para determinar suas posições, concessões e critérios

29 Atributos Ideais do Mecanismo de Negociação EficiênciaEficiência EstabilidadeEstabilidade SimplicidadeSimplicidade DistribuiçãoDistribuição SimetriaSimetria

30 Planejamento Distribuído Contínuo Planejamento e execução intercaladosPlanejamento e execução intercalados Um agente deve planejar continuamente quando:Um agente deve planejar continuamente quando: –Aspectos do mundo podem mudar dinamicamente –Aspectos do mundo são revelados incrementalmente –Pressão do tempo faz com que a execução comece antes do plano ter sido totalmente gerado –Os objetivos podem evoluir com o tempo

31 Planejamento distribuído e execução Coordenação pós-planejamentoCoordenação pós-planejamento –Planejamento de contingência Coordenação pré-planejamentoCoordenação pré-planejamento –Leis de sociabilidade Coordenação de planos em tempo de execução sem comunicaçãoCoordenação de planos em tempo de execução sem comunicação –Coordenação de planos baseada em observações Planejamento, coordenação e execução intercaladosPlanejamento, coordenação e execução intercalados –PGP: Planos Globais Parciais

32 Planejamento, coordenação e execução intercalados Decomposição de tarefasDecomposição de tarefas Formulação de planos locaisFormulação de planos locais Abstração de planos locaisAbstração de planos locais Identificação de objetivos globais parciaisIdentificação de objetivos globais parciais Ação em planos globais parciaisAção em planos globais parciais Modificação em andamentoModificação em andamento Re-alocação de tarefasRe-alocação de tarefas

33 Exemplos de projetos existentes Coordination of Distributed Activities (CODA)Coordination of Distributed Activities (CODA) –Disseminação de informações entre os agentes planejadores do sistema (coordena planejadores humanos) –Interação de usuários humanos durante todo o processo de planejamento –Três considerações dirigem a coordenação: SeletividadeSeletividade Conveniência (Timeliness)Conveniência (Timeliness) Não-intrusãoNão-intrusão

34 CODA

35 Exemplos de projetos existentes Multiagent Planning Architecture (MPA)Multiagent Planning Architecture (MPA) –Arquitetura para problemas sofisticados de planejamento –Provê protocolos para o compartilhamento do conhecimento e capacidades entre os agentes –Tem sido usada para desenvolver vários sistemas de solução de problemas de larga escala para o domínio do Air Campaign Planning (ACP)

36 MAP Agentes planejadores genéricos (PAs) provêem serviços específicosAgentes planejadores genéricos (PAs) provêem serviços específicos Capazes de reportar progressos incrementais provendo planos completos ou parciaisCapazes de reportar progressos incrementais provendo planos completos ou parciais Meta PAs coordenam as atividades destes agentes com conhecimento especializado em estratégias de:Meta PAs coordenam as atividades destes agentes com conhecimento especializado em estratégias de: –Divisão de tarefas –Resolução de conflitos –Fusão de planos(prevista)

37 Conclusão Há várias técnicas e ferramentas para Planejamento DistribuídoHá várias técnicas e ferramentas para Planejamento Distribuído Desafio é caracterizar ferramentas e aplicações.Desafio é caracterizar ferramentas e aplicações. Outro problema é administrar o vazio na especificação do termo planejamento distribuídoOutro problema é administrar o vazio na especificação do termo planejamento distribuído

38 Referências Wooldridge, M. J.: An Introduction to MultiAgent Systems. John Wiley and Sons, 2002.Wooldridge, M. J.: An Introduction to MultiAgent Systems. John Wiley and Sons, Weis, G.: Multiagent Systems – A Modern Approach to Distributed Artificial IntelligenceWeis, G.: Multiagent Systems – A Modern Approach to Distributed Artificial Intelligence A Multiagent Planning ArchitectureA Multiagent Planning Architecture CODA: MAP: Ferber, J.: Multi-Agent Systems – An Introduction to Distributed Artificial IntelligenceFerber, J.: Multi-Agent Systems – An Introduction to Distributed Artificial Intelligence Mardhana, E.: Overview of Distributed Collaborative Planning: Concepts and ApplicationsMardhana, E.: Overview of Distributed Collaborative Planning: Concepts and Applications


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