S ISTEMAS M ULTIAGENTE E O RGANIZAÇÕES Patricia Tedesco

M ANEIRAS DE P ROJETAR SMA Um pequeno parêntese

U M S ISTEMA M ULTIAGENTE Ambiente Esfera de Influênci a Organização Agentes Interação Recurso

D EFININDO SMA Um SMA é um sistema que possui os seguintes elementos: Um ambiente, E Um conjunto de objetos O Um conjunto de Agentes, A (A O) Um conjunto de relações R, que liga objetos Um conjunto de operações Op Operadores que representam os resultados das operações em Op e as reações do ambiente a eles.

T ROCANDO EM MIÚDOS... Um Sistema Multiagentes... Consiste de uma coleção de componentes autônomos, com objetivos particulares Que se interrelacionam De acordo com uma Organização Interagindo, negociando e coordenando esforços para resolver tarefas

D UAS F ORMAS DE P ROJETO Organização Agentes Interação Restrições e Objetivos Emergência de Propriedades

C ONSIDERAÇÕES NO P ROJETO DE SMA Três Grandes Grupos... Aspectos Fundamentais Como podemos garantir compatibilidade de ações? Aspectos Arquiteturais Características a serem providas pela arquitetura Aspectos Ambientais Como é o ambiente onde funciona o SMA?

E STRUTURA Padrão de Relações entre os agentes e sua distribuição de habilidades Cobertura: as habilidades necessárias para resolver problemas devem ser possuídas por pelo menos um agente; Conectividade: Agentes devem interagir de forma que suas habilidades possam ser integradas

C OMUNICAÇÃO Habilita os agentes a intercambiar informações. Percepção Ação Modelada sobre a comunicação humana Atos de Fala Blackboard Tem esforços de padronização!

O RGANIZAÇÃO Conjunto de Compromisso Globais, Crenças e intenções comuns aos agentes que querem atingir um objetivo comum. Definem... Um conjunto de diretrizes... Uma política de interação. Muitos exemplos! O CIn Sua Família

N EGOCIAÇÃO Esforço para solução de conflitos e cooperação Grupo de agentes self-interested que consegue chegar a uma decisão conjunta. Envolve.. Linguagem Protocolo – ex. Contract Net Processo de Decisão

C OORDENAÇÃO Fundamental para o trabalho conjunto. Um SMA pressupõe coordenação entre seus agentes! Porque... Há dependências entre as ações Nenhum indivíduo pode resolver o problema sozinho Deve-se respeitar as restrições globais Deve-se garantir a harmonia na execução conjunta de tarefas!

C OORDENAÇÃO... II Então coordenação é... O processo pelo qual um agente raciocina sobre suas ações locais e as de outros agentes para garantir que a comunidade funcione coerentemente. Visa garantir que... Todas as partes necessárias existam na sociedade. Interação que possibilite a execução das atividades. Que todos atuem consistentemente Que tudo seja feito com dos recursos disponíveis

C OORDENAÇÃO... III Para coordenar com sucesso é preciso... Uma estrutura... Flexibilidade nas interações Comunicação! Negociação! Conhecimento e raciocínio Para reconhecer interações potenciais entre planos de ação!

E NTÃO... O FUNDAMENTAL É... Interagir!!! Com quem? Quando? Qual o conteúdo? Como? Que processos e recursos? Por que? Como estabelecer a compreensão mútua?

O RGANIZANDO AS I NTERAÇÕES Recordar é Viver... Organizações Formas de Organizar Algumas Arquiteturas Clássicas Cenas dos Próximos Capítulos

S ITUAÇÕES DE I NTERAÇÃO Uma situação de Interação então é... Um conjunto de comportamentos que resulta do agrupamento de agentes que devem atuar no ambiente para atingir seus objetivos, e que dependem de recursos limitados.

C OMPARANDO I NTERAÇÕES Uma interação depende de... Objetivos Os agentes têm objetivos compatíveis? Recursos Disponíveis Quem pode acessar o que? Habilidades de cada agente O que cada um sabe fazer?

T IPOS DE I NTERAÇÃO (I) Independência Objetivos Compatíveis Cada agente tem recursos e habilidades Suficientes Ex. Duas pessoas pegando o Ceasa/Casa Amarela Colaboração Simples Objetivos compatíveis e Recursos Suficientes Habilidades Insuficientes Ex. eu chamo Aline para fazer um bolo para o povo de Agentes Autônomos

T IPOS DE I NTERAÇÃO (II) Obstrução Objetivos Compatíveis e Habilidades Suficientes Recursos Insuficientes Um corredor derruba outro na maratona Situação de Comércio Colaboração Coordenada Objetivos Compatíveis Recursos e Habilidades Insuficientes Controle de Redes

T IPOS DE I NTERAÇÃO (III) Competição Individual Objetivos Incompatíveis Recursos e habilidades Suficientes Maratona Competição Coletiva Objetivos Incompatíveis Recursos Suficientes Habilidades Insuficientes pode causar a formação de Coalisões Ex. Jogo de Futebol Competição entre fornecedores

T IPOS DE I NTERAÇÃO (IV) Conflitos Individuais sobre Recursos Objetivos incompatíveis e recursos insuficientes Habilidades Suficientes Ex. Dois agentes querendo o prato de lasagna Conflitos Coletivos Objetivos Incompatíveis Recursos e Habilidades Insuficientes Formação de Coalisões para se apossar dos recursos necessários. Ex. quem já jogou War?

E A TAL DA O RGANIZAÇÃO ?

N OÇÃO INTUITIVA DE ORGANIZAÇÃO [H UBNER 03] No nosso dia-a-dia, temos vários exemplos de organização Uma mesa de trabalho Um formigueiro Um time de futebol Perguntas: O que é organização Quais os tipos de organização Por que organizar?

O RGANIZAÇÕES DE A GENTES Uma definição rápida... Uma organização consiste em um conjunto de restrições (regras de conduta) adotadas por um grupo de agentes para que possam atingir seus objetivos coletivos. Daí... Temos sempre... Os agentes (agentes Patricia, Zé, Carlos) Os papéis (mediador, coordenador, participante) Uma organização (o todo)

U MA DEFINIÇÃO UM POUCO MAIS F ORMAL … Fox [1980] define uma organização como um padrão descrevendo como os seus membros estão em relação e interagem para atingir um fim comum. E… que tipos de padrões existem?

M ODELOS ORGANIZACIONAIS [B AEIJS 98] Organização de membro único – é a mais simples das organizações Grupo – permite uma coordenação cooperativa a fim de atingir um objetivo comum. Tomada de decisão coletiva. Hierarquia simples – baseada na relação mestre/escravo Hierarquia multinível – como o exército.

M ODELOS ORGANIZACIONAIS [B AEIJS 98] Organização descentralizada – a idéia aqui é a de uma federação – cada nível representa um organização por si só. A coordenação central só funciona para determinar estratégias de longo prazo. Mercado – baseada na relação produtores/consumidores. Ex: contract net protocol.

P OR QUE ORGANIZAR UM SMA? Para garantir a coerência do comportamento do grupo de agentes autônomos. Em outras palavras, precisamos limitar a autonomia! Exemplo: todos nós somos autônomos, mas quando assumimos o papel de aluno ou de professor, já não podemos mais fazer certas coisas e podemos fazer outras. Na sociedade humana a noção de papel é muito usada para representar direitos e obrigações.

O QUE É ORGANIZAÇÃO [H UBNER 03] A organização de um SMA é um conjunto de restrições ao comportamento dos agentes a fim de conduzi-los a um objetivo comum. Essas restrições podem ser explícitas ou não e os agentes podem ou não estar conscientes delas No caso de se desejar explicitar a organização (observada ou institucionalizada), como descrevê-la? Que noções utilizar (grupos, papéis, tarefas, missões, autoridade, …)? Qual o significado dessas noções? modelo organizacional

O RGANIZAÇÕES... DO PONTO DE VISTA DOS AGENTES Cada agente pode ter uma visão subjetiva do todo, ou acesso a uma descrição institucional Ex. O CIn Descrição total só via Observador Externo Ex. as formigas Representação distribuída entre os agentes Ex. Um grupo de amigos

D O P ONTO DE V ISTA DO P ROJETO DA O RGANIZAÇÃO Descrição Objetiva Um organograma! Organização Institucionalizada Descrição Subjetiva Formada pelo observador a partir da observação do sistema Tudo isto... Não exclui as visões locais de cada agente

T IPOS DE O RGANIZAÇÃO [H UBNER 03]

T IPOS DE O RGANIZAÇÃO

U MA C LASSIFICAÇÃO DE AGENTES EM RELAÇÃO ÀS O RGANIZAÇÕES Agentes que não Representam a Organização Não há descrição da organização Formigueiro Agentes que não representam a organização institucionalizada Agentes tem seu comportamento determinado/regulado pela organização Organização é utilizada pelo projetista Típico de casos RDP

U MA P RIMEIRA C LASSIFICAÇÃO... II Agentes que guardam a Representação da Organização Agentes constroem um modelo a partir da interação – modelo parcial E usam o dito para tirar melhor proveito da interação Agentes que Representam a Organização e Tiram Proveito dela Agentes conhecem a organização Seu comportamento é influenciado por ela A Organização ajuda os agentes a modelarem seus colegas

E STRUTURAS E O RGANIZAÇÕES C ONCRETAS Estrutura Não varia, é o que caracteriza a organização no plano conceitual. Organização Concreta É uma instanciação de uma estrutura organizacional.

C OMO OS A GENTES SE O RGANIZAM ? Cada agente precisa ter... Representações e mecanismos de Inferência Individuais Sociais Para que o agente possa raciocinar sobre coalisões, e estratégias Organizacionais Para que o agente conheça os modelos de organização Como implementar as relações?

O RGANIZAÇÕES E O... Agente Incorporação dos modelos de outros agentes Incorporação de Regras de comportamento. Tratamento de conflitos entre objetivos: Individuais Coletivos

O RGANIZAÇÕES E... As Interações Evitam interações caóticas Possibilitam o alcance dos objetivos São baseadas na noção de dependência Possibilitam coalisões

S OBRE OS P APÉIS... Papéis: protótipos de funções a serem desempenhadas pelos agentes.A cada um são associadas: Um conjunto de metas. Um conjunto de processos. Um conjunto de direitos (ou autoridades) Um conjunto de restrições na execução dos processos. Um conjunto de recursos necessários ao papel.

M ODELOS DE O RGANIZAÇÕES Modelos estáticos ( top-down ) - RDP Agentes têm problemas a resolver a priori. Cooperação é preestabelecida. Modelos dinâmicos( bottom-up ) - SMA Interações são estabelecidas dinamicamente. Modelos Baseados em Utilidade É bom para o agente participar? Modelos Baseados em Complementaridade Se não participar, não realiza a tarefa

C OMO ESTUDAR O RGANIZAÇÕES ? Funcionalmente Descreve as funções do SMA em suas diferentes dimensões Estruturalmente Descreve parâmetros de hierarquia e suas relações Via Parâmetros de concretização Lida com a transição de estrutura para organização concreta.

F UNÇÕES DE UMA O RGANIZAÇÃO Representacional Compreende as funcionalidades presentes para modelar outras organizações e ambientes Papel do Arquivista Organizacional Gerenciamento da organização, em especial as funções de coordenação e alocação de tarefas Papéis de mediador, planejador, cliente, coordenador Conativa Como escolher e determinar as atividades da organização Papel do decision-maker

F UNÇÕES DE UMA O RGANIZAÇÃO Interativa Gerencia a interação da organização com seu ambiente e com outras organizações Papéis de observador, executivo e comunicador Produtiva Compreende as atividades básicas da organização Preservativa Como manter a organização em bom estado de funcionamento?

D IMENSÕES DE U MA O RGANIZAÇÃO Física lida com implementação, arquitetura e recursos da Organização Como isto é implementado na organização? Social lugar ocupado pela organização em outra de mais alto nível Como responder às necessidades da organização superior?

D IMENSÕES DE U MA O RGANIZAÇÃO Relacional preocupa-se com as interações como, quando e porque a nossa organização interage com outras? Ambiental preocupa-se com a relação organização- ambiente Como podemos interagir com o mundo? Pessoal Preocupa-se com as questões de auto-avaliação

A NÁLISE F UNCIONAL DE O RGANIZAÇÕES FísicoSocialRelacionalAmbientalPessoal Repres.Estrutura de Rep. Papéis, Grupo Repres. de outrosRepresentaç ão do mundo Repres. De Si Organiz.ControlePlanej. De ações sociais Controle de comunic. Planej. De ações Meta-planej. ConativaObj., restriçõesObj. coletivos demandasFontes de prazer, etc Desejos, restrições internas InterativaComunicaçãoDescrições, protocolos Primitivas de comunicação Descrição de percepção Auto comunicação ProdutivaArquit. De tarefas Gerenciame nto da organiz. Funcionalidades de Coordenação, negociação Tarefas relacionadas com o Amb. aprendizado Preserv.ImplementaçãoReproduçãoRede de contatosrecursosreparos

R ELAÇÕES ENTRE I NDIVÍDUOS ( OU CLASSES DELES ) Conhecimento A sabe que B existe e pode eventualmente mandar msgs para ele. Comunicação há um canal de mensagens entre A e B. Subordinação Estática – senhor/escravo Dinâmica – provisão de serviços

M AIS R ELAÇÕES... Relações Operativas A depende de B para realizar uma tarefa Dinamicamente, são chamadas de compromisso. Informacionais A precisa que B valide seus conhecimentos Confidenciais indicam conflitos de recursos Competitivas Uma maratona

A LGUNS M ODELOS C LÁSSICOS Organizações Emergentes Organização aparece a partir do comportamento do sistema Modelo Manta (Drogoul et al.) Inspirado na gênese de colônias de Formigas Agentes não podem alterar o modelo da Organização

M AIS MODELOS... Representações Locais (Werner 1989) Função da Organização é tornar a interação mais eficiente. Representa algumas formas de Cooperar Organização definida a partir de um conjunto estruturado de papéis I = informações S = permissões – podem modificar as intenções iniciais V = responsabilidades

M ODELOS C ENTRADOS NA O RGANIZAÇÃO Organizações precedem os agentes Sua memória é preservada independente destes... Falta de um modelo dificulta o raciocínio Separar a organização dos componentes eleva a abstração. Ex. Aalaadin (Ferber e Gutknecht)

A ALAADIN Agente Papel Grupo É membro assume contém Não importa a Arquitetura Individual Tem o conjunto de Papéis Necessários para Funcionar Conjunto de Responsa bilidades dos agentes

U M EXEMPLO... O TOVE Papel: Conjunto de metas Conjunto de estruturas de atividades que permitem alcançar as metas Conjunto de autoridades/permissões Conjunto de habilidades que o agente deve possuir Conjunto de restrições na execução dos processos Conjunto de Recursos

TOVE... II Hierarquia e Especialização de Papéis Agente: membro de uma divisão Um ou mais papéis Realiza atividades Consome recursos Pode formar times...

TOVE... ESQUEMATICAMENTE organização meta Sub-meta habilidade autoridade papel processosrestrição recurs o atividade comunicação time agente divisão Sub-div Consiste de tem É membro Consiste de consome Limitado a Formado por requer Decomposição de

TAEMS Noção central é a de Tarefa Objetiva: estrutura de tarefas real Subjetiva: visão dos agentes Generativa: informação extra sobre como gerar as outras visões SUBTAREFA Função de qualidade das tarefas calculada a partir das subtarefas Outra forma é analisar as dependências entre as tarefas

O RGANIZAÇÕES COMO E TAPA DE D ESENVOLVIMENTO GAIA Define organizações via interação e papéis Papel Responsabilidade Permissões Atividades Protocolos

GAIA Declaração de Requisitos Modelo de Papéis Modelo de Interações Modelo de Conhecimento Modelo de Serviços Modelo de Agentes

G AIA Cada papel organizacional é formado por: Responsabilidades: funções que o agente deve realizar para o sistema, definidas por meio de atividades e protocolos) Permissões para a utilização de recursos Atividades: ações que o agente pode realizar Protocolos: como o agente deve interagir com os demais

C ONSIDERAÇÕES S OBRE OS M ODELOS O RGANIZACIONAIS Foco nos Planos Globais Especificação de planos Alocação de tarefas Coordenação Organização como conjunto de planos Memória das melhores práticas

C ONSIDERAÇÕES S OBRE OS M ODELOS O RGANIZACIONAIS Foco nos papéis Estrutura de relações Agentes pertencem a grupos Alguns modelos combinam as duas abordagens Organização como conjunto de normas O modelo Moise tenta combinar todos os aspectos...

C ENAS DOS P RÓXIMOS C APÍTULOS Até agora, pensamos um pouco sobre questões de SMA, e o que os diferencia dos outros sistemas. Nas próximas aulas, veremos com mais detalhes o que SMA tem a nos dizer sobre comunicação, coordenação e negociação.