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Sistemas Multiagentes 1. Roteiro Sistemas Multiagentes 2 Objetivos do MóduloObjetivos do Módulo Revisitando a Noção de AgenteRevisitando a Noção de Agente.

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1 Sistemas Multiagentes 1

2 Roteiro Sistemas Multiagentes 2 Objetivos do MóduloObjetivos do Módulo Revisitando a Noção de AgenteRevisitando a Noção de Agente Sistemas MultiagentesSistemas Multiagentes CaracterísticasCaracterísticas CapacidadesCapacidades DesafiosDesafios CoerênciaCoerência ConclusõesConclusões Objetivos do MóduloObjetivos do Módulo Revisitando a Noção de AgenteRevisitando a Noção de Agente Sistemas MultiagentesSistemas Multiagentes CaracterísticasCaracterísticas CapacidadesCapacidades DesafiosDesafios CoerênciaCoerência ConclusõesConclusões

3 Objetivos do Módulo Sistemas Multiagentes 3 Levar o aluno a entender e utilizar sistemas multiagentes para a modelagem de sistemas do mundo real. Desenvolver estudos sobre os aspectos conceituais e formais em sistemas multiagentes Pesquisar as principais ferramentas empregadas na programação sistemas multiagentes, ilustrando-as com aplicações específicas.

4 Revisitando a Noção de Agente Sistemas Multiagentes 4

5 Agentes Sistemas Multiagentes 5 São sistemas que podem decidir por si próprios o que é necessário fazer para satisfazer o objetivo para o qual foram projetados. Tais sistemas: Estão situados em algum ambiente Possuem controle parcial sobre o ambiente São capazes de ação autônoma Exemplos: Sistemas de controle: termostato Triggers, daemons, etc.

6 Agentes Inteligentes Sistemas Multiagentes 6 Agentes que operam em ambientes imprevisível, abertos e em constante mudança, onde há elevada possibilidade de que ações possam falhar. Agentes que são capazes de ação autônoma flexível, incluindo reatividade, aprendizado, proatividade e habilidade social.

7 Agentes Inteligentes Sistemas Multiagentes 7 Sensores Atuadores

8 Agentes e Objetos Sistemas Multiagentes 8 Objetos são entidades computacionais que encapsulam algum estado, são capazes de executar algumas ações (métodos) sobre este estado e se comunicam por passagem de mensagens. A programação orientada a objetos pode ser empregada para implementar agentes, com algumas modificações.

9 Sistemas Multiagentes 9

10 O que é um Sistema Multiagente (SMA)? Sistemas Multiagentes 10...uma rede fracamente acoplada de solucionadores de problemas que interagem para solucionar problemas que estão além das capacidades ou conhecimento de cada solucionador de problemas individualmente. Estes solucionadores de problemas são agentes......uma rede fracamente acoplada de solucionadores de problemas que interagem para solucionar problemas que estão além das capacidades ou conhecimento de cada solucionador de problemas individualmente. Estes solucionadores de problemas são agentes...

11 Por que Sistemas Multiagentes? Sistemas Multiagentes 11 Problemas reais são muito grandes e complexos para serem resolvidos por um único agente Agentes individuais são limitados por seu conhecimento, recursos computacionais e perspectivas Sistemas multiagentes são modulares Problemas reais envolvem sistemas dinâmicos distribuídos

12 Características de SMA Sistemas Multiagentes 12 u Cada agente possui informação e/ou capacidades incompletas. u Não há um sistema de controle global. u Dados descentralizados u Computação assíncrona

13 SMA Abertos e Fechados Sistemas Multiagentes 13 Sistemas Abertos Os agentes são projetados por diferentes pessoas com intenções variadas. Sistemas Fechados Os agentes são tipicamente projetados para atender um objetivo comum.

14 Desempenho em SMA Sistemas Multiagentes 14 Eficiência computacional Confiabilidade Estensibilidade Robustez Mantenibilidade Flexibilidade Reuso

15 Questões e Desafios - 1 Sistemas Multiagentes 15 Como formular, descrever, decompor, alocar problemas e sintetizar os resultados em um grupo de agentes inteligentes?

16 Questões e Desafios - 2 Sistemas Multiagentes 16 u Como habilitar os agentes a se comunicar e interagir? Linguagens e protocolos de comunicação Interoperação de agentes heterogêneos Descoberta de agentes úteis previamente existentes.

17 Questões e Desafios - 3 Sistemas Multiagentes 17 Como assegurar que os agentes irão agir coerentemente nas ações e tomadas de decisão? Qual o efeito de ações locais no sistema global Evitar comportamentos instáveis no sistema

18 Questões e Desafios - 4 Sistemas Multiagentes 18 Como habilitar os agentes individuais a raciocinar sobre os demais agentes? Ações planos e conhecimento Ações coordenadas

19 Questões e Desafios - 5 Sistemas Multiagentes 19 Como conciliar diferentes visões e objetivos conflitantes de diferentes agentes tentando coordenar ao mesmo tempo o sistema.

20 Questões e Desafios - 6 Sistemas Multiagentes 20 Como é a engenharia dos sistemas multiagentes?

21 O Objetivo de Coerência Sistemas Multiagentes 21 Coerência é uma propriedade global de um sistema multiagente É medida pela eficiência, qualidade e consistência da solução global.

22 O Problema da coerência Sistemas Multiagentes 22 Garantir coerência em SMA é muito difícil. Por sua própria natureza os SMA não apresentam: Perspectiva global Dados globais Controle global

23 Organizações Sistemas Multiagentes 23 As organizações oferecem frameworks para a interação de agentes por meio de: Papéis Comportamentos esperados Relações de autoridade

24 Visões Organizacionais Sistemas Multiagentes 24 Em geral: Vistas em termos de estrutura (padrões de informação) e relações de controle. Teoria da Organização: Um conjunto de agentes com compromissos mútuos, objetivos e crenças globais

25 Organização Hierárquica Sistemas Multiagentes 25 Um único agente detém toda a autoridade A comunicação ocorre verticalmente

26 Comunidade de especialistas Sistemas Multiagentes 26 O agente é um expert na sua atividade. A organização é plana. Exemplo: arquiteturas blackboard Controladas por regras de ordem

27 Market-based Sistemas Multiagentes 27 Os agentes competem por recursos através de leilões e contratos manager contractor manager

28 Alocação de tarefas Sistemas Multiagentes 28 Como atribuir responsabilidades e recursos para melhorar a eficiência e a coerência das soluções? Exemplos Método Armadura Método Dinâmico Método Planejado

29 Alocação de Tarefas - Hardwired Sistemas Multiagentes 29 O projetista toma todas as decisões Eficiente Típico projeto de sistema Muito inflexível

30 Alocação de Tarefas - Dinâmica Sistemas Multiagentes 30 Alocação dinâmica de tarefas Exemplo - contract net protocol (CNP) Gerente Contratador manager contractor Step 1 – manager send request for bids manager contractor Step 2 – contractors deliberate manager contractor Step 3 – contractors respond with bid manager contractor Step 4 – manager selects winner manager contractor Step 5 – manager notifies winner (& losers)

31 Alocação de Tarefas - Planejada Sistemas Multiagentes 31 O planejamento multiagente deve considerar: Restrições que as ações de outros agentes impõem sobre a ação de cada agente. Restrições que os compromissos assumidos por um agente impõem sobre suas ações. Evolução imprevisível do mundo, causada pela ação de outros agentes.

32 Abordagens ao Planejamento Multiagente Sistemas Multiagentes 32 Coordenação central – controla todos os subplanos Esquemas de controle distribuído Conhecimento parcial dos planos de outros agentes Planejamento Global Negociado Compartilhamento de todos os planos Ajuste local para a realização de objetivos comuns Modelagem Explícita da Equipe de Agentes Compromissos cconjuntos Crenças, desejos e intenções comuns

33 Conflitos Sistemas Multiagentes 33 A detecção e correção de disparidades e inconsistências é difícil. A principal abordagem para a correção de conflitos tem sido a negociação: Assume agentes auto- interessados, com racionalidade limitada e informação incompleta. Agentes trocam propostas e contra-propostas.

34 Comunicação Sistemas Multiagentes 34 Para melhorar a coerência, um SMA deve planejar o conteúdo, a quantidade, o tipo e o tempo de cada comunicação. Questões em sistemas abertos: Interoperabilidade KQML, FIPA Ontologias Localizando outros agentes Agentes intermediários Brokers

35 Gerenciamento de Recursos Sistemas Multiagentes 35 Abordagens baseadas em pesquisa operacional Satisfação de restrições distribuídas Assume que todos os agentes estão trabalhando por um objetivo comum

36 Gerenciamento de Recursos Sistemas Multiagentes 36 Estratégias de Mercado Os agentes são auto-interessados Controlam recursos escassos Problemas: Desequilíbrio na distribuição de recursos entre os agentes, Comportamento oscilante ou caótico, Agentes egoístas e sem escrúpulos.

37 Conclusões - 1 Sistemas Multiagentes 37 Projetar e construir sistemas multiagentes é uma tarefa difícil: Apresenta todos os problemas já conhecidos dos sistemas distribuídos e concorrentes. Dificuldades adicionais surgem da flexibilidade e complexidade das interações.

38 Conclusões - 2 Sistemas Multiagentes 38 Dois principais impedimentos técnicos: Inexistência de uma metodologia sistemática para claramente especificar e estruturar aplicações SMA. Inexistência de ferramentas e ambientes de desenvolvimento de SMA com qualidade industrial.


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