Modelagem de Estruturas Sociais em AML Menandro Ribeiro Santana Ricardo Roberto de Lima.

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1 Modelagem de Estruturas Sociais em AML Menandro Ribeiro Santana Ricardo Roberto de Lima

2 Roteiro Introdução Modelagem da Estrutura Social ASF: Agent Society Framework Considerações Finais Referências Bibliográficas CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1

3 Introdução

4 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Sistemas Multi-Agentes (SMAs) Fonte: [1], pág. 38

5 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Sistemas Multi-Agentes (SMAs) Aspectos Sociais –Relacionamentos –Interações –Mecanismos de coordenação –Atitudes sociais

6 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Sistemas Multi-Agentes (SMAs) Perspectivas Sociais –Estrutura social Sociedades envolvidas no sistema –Comportamento social Dinâmica social Interações sociais Atividades sociais –Atitudes sociais Tendência individuais e/ou coletivas

7 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Agent Modeling Language (AML) Extensão da UML 2.0 Em acordo com os frameworks da OMG –MDA –MOF –UML –OCL

8 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Agent Modeling Language (AML) Entidades –Definição Agents, Resource, Environment e Organization unit –UML Mecanismos de modelagem –AML Interações baseadas em atos de fala (speech act) Fornecimento e utilização de serviços Sensores e atuadores próprios Execução de papéis

9 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de Entidades

10 Meta-Model from AML Architecture

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12 Meta-Model from AML Architecture - Social Aspects

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14 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Tipos de Entidades AgentsEnvironment Fonte: [1], pág. 143 e 144 Fonte: [1], pág. 140 e 141

15 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Tipos de Entidades ResourceOrganization Unit Fonte: [1], pág. 142Fonte: [1], pág. 145 e 148

16 Modelagem da Estrutura Social

17 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelagem da Estrutura Social Social Entities Social Relationships Entity Roles Role Properties Play Associations

18 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Social Entities Habilidade social –Participam de sociedades e relacionamentos sociais –Manifestam comportamento social –Possuem atitudes sociais Tipos de social entities –Agents –Organization Unit

19 Social Entities Meta-Model

20 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Social Entities Exemplos Fonte: [2], pág. 7

21 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Social Entities Exemplo Fonte: [2], pág. 9

22 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Social Relationships Conexão existente entre entidades sociais (social entities) relacionadas ou que necessitam lidar uma com a outra. Relacionamentos da UML –Generalização –Agregação –Associação, etc.

23 Social Relationships –Social Role Kind Peer Superordinate Subordinate –Social Association Peer-to-peer Superordinate-to- subordinate CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Relacionamentos da AML Fonte: [1], pág. 153

24 Social Relationships Relacionamentos da AML –Social Property Fonte: [1], pág. 153

25 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Social Relationships Exemplos Fonte: [2], pág. 7

26 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Entity Roles Papéis sociais: Abstrações de atributos, comportamentos, atitudes, participação em interações e serviços requeridos ou disponibilizados por outro papel ou entidade social. –Estrutura social –Posições –Características estruturais, comportamentais e de atitudes dos seus constituintes

27 Entity Roles Meta Model

28 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Entity Roles Modelagem explícita de papéis sociais –Nível de classe –Nível de instâncias Notação do EntityRoleType Fonte: [1], pág. 157

29 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Entity Roles Exemplos Fonte: [1], pág. 7 Figura 7

30 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Entity Roles Exemplo Fonte: [2], pág. 9

31 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Role Properties Modela a habilidade de uma entidade social (social entity) desempenhar um determinado papel (entity role). Notação Fonte: [1], pág. 159 Figura 12 Fonte: [1], pág. 159 Figura 13

32 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Role Properties Exemplo

33 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Play Associations Associação especializada de UML, utilizada para especificar uma propriedade de papel (role property) em forma de associação. Notação Fonte: [1], pág. 161

34 Play Associations Meta Model

35 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Play Associations Exemplo Fonte: [2], pág. 9

36 ASF: Agent Society Framework

37 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Motivação Como implementar sistemas multi-agentes (SMA)? Como implementar os agentes, o ambiente, os papéis usando orientação a objetos? Como mapear agentes para classes, organizações para classes,...? Usar de plataformas, arquiteturas, frameworks orientados a objetos específicos para implementar SMA Exemplos: –Jade, Jadex, FIPAOS, ZEUS, KAoS e Desire

38 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Frameworks e Arquiteturas OO Objetivo: prover classes orientadas a agentes reutilizáveis que possam ser estendidas e customizadas para implementar sistemas de domínio específico Definem classes orientadas a objetos, os relacionamentos entres as classes e a maneira como estas classes interagem

39 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Framework É um conjunto de classes relacionadas capaz de gerar diferentes aplicações sobre um mesmo domínio Captura os conceitos gerais de um domínio de aplicação Grande potencial de especialização: –conjunto de classes abstratas e concretas

40 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Framework Define partes que são fixas, i.e., não podem ser estendidas Define partes que são flexíveis, i.e., passíveis de extensão e customização As diferentes aplicações são geradas através da extensão das partes flexíveis Todas as aplicações possuem em comum o que estiver definido na parte fixa do framework

41 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Framework Partes fixas: frozen-spots Partes flexíveis: hot-spots Hot-spots Frozen-spots

42 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Aplicações do Framework Uma aplicação é gerada através da instanciação do framework A instanciação do framework é a implementação dos pontos flexíveis (hot-spots) Implementação dos hot-spots: extensão das classes abstratas e implementação dos métodos abstratos * * framework white-box

43 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Aplicações do Framework

44 ASF Framework

45 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Agenda Sociedade de agentes Aspectos estruturais do ASF Aspectos dinâmicos do ASF –Modelo de ciclo de vida das entidades Trabalhos em andamento

46 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Estrutura do ASF

47 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Sociedade de Agentes Sociedade = grupo = organização Não são compostas apenas por agentes mas também por organizações, papéis, ambientes e objetos Agentes podem desempenhar vários papéis em diferentes organizações Agentes desempenham pelo menos um papel em uma organização

48 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Entidades Objects –Attributes, methods Agents –Goals, beliefs, plans and actions Organizations –Goals, beliefs, plans, actions e axioms Agent Roles –Goals, beliefs, duties, rights e protocols Object Roles –Attributes and methods Environment –Passive or active environment

49 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Aspectos Estruturais do ASF Objetivo: dar suporte à implementação de agentes, organizações, papéis e ambientes Como implementar... –as entidades, –suas propriedades, –seus relacionamentos, –a interação entre as entidades e –a execução interna das entidades?

50 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Aspectos Estruturais do ASF Fornece um conjunto de módulos que devem ser estendidos para implementar a aplicação Cada módulo representa uma entidade do SMA Instanciação da aplicação: –para implementar uma classe de agente da aplicação estende-se o módulo Agent –para implementar uma classe de organização da aplicação estende-se o módulo Organization –...

51 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Agente Agent –Thread (entidade autônoma) Messages –Enviadas e recebidas (entidade interativa) Goals –Nome, tipo, valor –Está associado a planos que podem atingir o goal Beliefs –Nome, tipo, valor

52 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Agente Plans –Define uma ordem de execução de um conjunto de ações –Está relacionado a goals que pode atingir Actions –Define a execução interna do agentes (entidade adaptativa) –Possui pré e pós-condições

53 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Módulo Agent

54 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Organização –Thread (entidade autônoma) Main-organization –Não desempenha papéis –Pode definir sub-organizações (Sub-)Organization –Desempenha papéis em organizações –Pode definir sub-organizações Goals, beliefs, plans, actions and messages Axiom: –Nome, tipo, valor

55 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Módulo Organization

56 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Agent Role Goals, Beliefs Duties –Define ações que são obrigações Rights –Define ações que são direitos Protocols –Define ordem de envio e recebimento de mensagems

57 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Módulo Agent Role

58 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Módulo Object Role Atributos Métodos

59 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1

60 Relação entre as entidades

61 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida X Modelo computacional Modelo de ciclo de vida –Define o conjunto de estado possíveis e as suas transições Modelo computacional. –Descreve a execução da entidade nos estados definido no modelo de ciclo de vida

62 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida de Objeto Start: –Criação do objeto Registrar objeto no ambiente Running: –Execução do objeto Death: –Destruição do objeto Cancelar o registro do objeto no ambiente

63 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida de Papel de Objeto Start: –Criação do papel de objeto Registrar o objeto no papel (objeto não conhece o papel) Registrar a papel na organização Running: –Execução do papel do objeto Death: –Destruição do papel do objeto Cancelar o registro no papel na organização

64 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida de Papel de Agente Start –Criação do papel Registrar o papel na organização Active –Execução do papel Inactive –Execução interrompida Death –Destruição do papel Cancelar o registro do papel na organização

65 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida de Agente Agente executa no contexto dos papéis Para cada papel que o agente desempenha uma thread de agente é criada Start –Criação do agente Registrar o agente no ambiente –Criação de um papel de agente Associar papel ao agente e vice-versa Running –Execução do agente

66 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida de Agente Frozen –Todos os papéis do agente estão desativados Agente existe mas não está executando Migrating –Migração do agente de um ambiente para outro Cancelar/desativar todos os papéis no ambiente origem Criar/ativar pelo menos um papel no ambiente destino Death –Destruição do agente Cancelar o registro do agente no ambiente –Destruição do papel de agente Cancelar associação entre agente e papel

67 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida de Agente

68 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida de Sub-organização Start –Igual ao de agentes Frozen –Igual ao de agentes Migrating –Entidades devem papar de desempenhar papéis dentro da sub-organização (cancelar/desativar papéis) –Cancelar/desativar todos os papéis no ambiente origem –Criar/ativar pelo menos um papel no ambiente destino –Entidades podem se mover também para continuar a desmpenhar os papéis

69 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida de Sub-organização Death –Destruição da sub-organização Cancelar o registro da sub-organização no ambiente –Destruição do papel de agente Cancelar associação entre sub-organização e papel –Destruição dos papéis desempenhados dentro da sub- organização

70 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida de Sub-organização

71 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida de Main-organização Start –Criação da main-organização Registrar da main-organização no ambiente Running –Execução da main-organização Death –Destruição da main-organização Cancelar o registro da main-organização no ambiente

72 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo de ciclo de vida de Ambiente Start –Criação do ambiente Running –Execução do ambiente Death –Destruição do ambiente Destruição de todos os agentes, organizações e objetos

73 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Modelo computacional das Entidades Identifica o comportamento entre todas as entidades de um determinado tipo associado a um determinado estado Define o comportamento independente do domínio das entidades em um determinado estado

74 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1

75 Considerações Finais Definimos desta forma a importância da utilização de uma abordagem Multi-Agente para construção de modelos sociais de agentes inteligentes. Para isso, não basta apenas definir as características organizacionais, entidades e agentes, mais o importante também é trabalhar utilizando um Framework para modelagem de agentes sociais do tipo ASF, AML.

76 CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1 Referências Bibliográficas [1] The Agent Modeling Language: A Comprehensive Approach to Modeling Multi-Agent Systems. Cervanka, R. and Trencansky, I. Birkhäuser. 2007. [2] Modeling Social Aspects of Multi-Agent Systems. Cervanka, R., Trencansky, I. Birkhäuser and Calisti, M., 2005. [3] Artificial Intelligence: A Modern Approach (2nd Ed.) Russell, S. & Norvig, P. Prentice-Hall. 2003. Site: http://aima.cs.berkeley.edu/.http://aima.cs.berkeley.edu/ [4] Introduction to Multi-Agent Systems. Wooldridge, M. Wiley. 2002. Site: www.csc.liv.ac.uk/~mjw/pubs/imas/ www.csc.liv.ac.uk/~mjw/pubs/imas/ [5] UML 2 Toolkit. Eriksson, H.E., Penker, M., Lyons, B. & Fado, D. Wiley. 2004 [6] The Object Constraint Language: Getting Your Models Ready for MDA (2nd Ed.) Warmer, J. & Kleppe, A. Addison-Wesley. 2003. [7] Component-based product line engineering with UML. Atkinson, C., Bayer, J., Bunse. C., Kamsties, E., Laitenberger, O., Laqua, R., Muthig, D; Paech, B. Wüst, J. and Zettel. J. Component Software Series. Addison-Wesley. 2002.