Roteiro Agentes Trabalhando Juntos Coordenação em SMA Resolução Cooperativa de Problemas Distribuídos Compartilhamento de Tarefas e Resultados Compartilhamento de Tarefas Usando Contract-Net Funcionamento do Contract-Net Coordenação em SMA O Que é Coordenação Quando Ações Devem Ser Coordenadas Relações Entre Ações Algumas Formas de Coordenação

Agentes Trabalhando Juntos Como desenvolver agentes que podem trabalhar juntos de maneira eficiente? O conceito de cooperação de SD é suficiente? Não ! Agentes devem agir de maneira “estratégica”: agentes heterogêneos, interesses próprios (diferentes objetivos), etc. Autonomia dos agentes ! Agentes que trabalham juntos devem compartilhar Tarefas, Informações e Coordenar Atividades

Resolução Cooperativa de Problemas Distribuídos Agentes com diferentes habilidades trabalhando juntos de maneira a resolver problemas que estão além das suas capacidades individuais Assume existência de agentes benevolentes: Sempre compartilham mesmos objetivos (não há espaço para conflitos) Ajudam sempre que necessário No entanto, a área de sistemas multi-agentes estuda sociedade de agentes autônomos, com interesses próprios ! Pergunta chave: por que e como agentes cooperam?

Resolução Cooperativa de Problemas Distribuídos Decomposição do problema Decomposição hierárquica até atingir granularidade desejada Escolher mecanismo de decomposição Capacidade dos agentes deve ser conhecida Solução do sub-problema Sub-problemas resolvidos individualmente Agentes podem compartilhar informações Síntese da solução Soluções individuais integradas hierarquicamente em apenas uma

Compartilhamento de Tarefas e Resultados Problema decomposto em sub-problemas menores alocados para agentes diferentes Alocação das tarefas depende da arquitetura dos agentes: Caso mais simples: agentes com mesmas habilidades e sem autonomia Estabelecimento de acordos: agentes com habilidades distintas e autônomos Agentes compartilhando informações relevantes para resolução de sub-problemas Pró-ativa: Agente envia informação por acreditar que essa informação auxiliará outro agente Reativa:Agente envia informação como resposta a uma solicitação

Exemplo: Construção de Edifício Construtor Analisador de solo Solicita análise de solo para construção apropriada das fundações Carregador de material

Exemplo: Construção de Edifício Construtor Analisador de solo Resultado da análise de solo Carregador de material

Exemplo: Construção de Edifício Construtor Analisador de solo Solicita material Carregador de material

Exemplo: Construção de Edifício Construtor Analisador de solo Entrega material Carregador de material

Compartilhamento de Tarefas Usando Contract-Net Protocolo de alto nível voltado para obtenção de uma estratégia de cooperação eficiente Desenvolvido por R. G. Smith em 1979 e baseado em protocolos de mercado público Visa o compartilhamento de tarefas entre vários agentes Composto por 4 etapas: Anuncio da tarefa, encaminhamento de proposta, análise das propostas e emissão do “contrato”

Funcionamento do Contract-Net (1) Agente reconhece existência de tarefa que não pode desempenhar sozinho

Funcionamento do Contract-Net (2) Agente anuncia a tarefa para os demais agentes

Funcionamento do Contract-Net (2) Agentes enviam suas propostas

Funcionamento do Contract-Net (3) Propostas recebidas são analisadas e a melhor é escolhida (4) Uma proposta é escolhida e o contrato é emitido

Coordenação em SMA O que acontece quando agentes possuem ações inter-dependentes? Necessário gerenciar inter-dependências ! Mecanismos de coordenação são essenciais quando agente possuem atividades que interagem entre si Exemplos de atividades: Duas pessoas tentando sair de uma sala por uma porta estreita Funcionário precisa de assinatura de gerente para enviar um documento Aluno A encontra artigo de interesse de B e encaminha-o (atividade pró-ativa)

Então, O Que é Coordenação? Quando agentes trabalham juntos é necessário gerenciar algumas tarefas complementares Tarefas de coordenação: Fazem parte do sistema organizacional e possibilitam a execução das tarefas produtivas Então, coordenação é o conjunto de tarefas suplementares que devem ser executadas em um SMA, as quais não seriam necessárias caso existisse apenas um único agente

Quando Ações Devem Ser Coordenadas? Informações e resultados disponíveis apenas através de outros agentes Ex.: Agente construtor precisa que alguém lhe forneça material Recursos limitados Tempo, espaço, dinheiro, ferramentas ... Otimização de custos Eliminação de tarefas desnecessárias e redundantes Agentes com objetivos inter-dependentes cooperando entre si Ex.: Dois agentes trabalhando no mundo dos blocos (sem competição!)

Relações Entre Ações Algumas ações quando executadas simultaneamente podem levar a conflitos ou aumento da performance Relações negativas: impossibilitam a execução de algumas ações Incompatibilidade de objetivos, limitação de recursos Relações positivas: favorecem ações fazendo com que uma se beneficie de outra Maior eficiências do que se ações fossem executadas independentemente Em SMA, coordenação acontece em tempo de execução Agentes devem reconhecer relações e tratá-las quando elas ocorrem

Relações Entre Ações Relações Entre Ações Relações Negativas Relações Positivas Conflito de Recursos Incompatibilidade de Objetivos Relação de Igualdade Relação de Favor Relações de Conseqüência Recursos Consumíveis Recursos Não Consumíveis

Algumas Formas de Coordenação Coordenação via Sincronização Maneira mais simples e limitada de coordenação (originária de SD) Descreve precisamente a seqüência de ações concorrentes Coordenação via Planejamento Fases de elaboração de planos e execução do plano escolhido Limitados com relação a eventos não previstos e situações muito complexas Coordenação Reativa Não existe fase de planejamento, fazem uso do ciclo percepção-ação do agente Adequadas para situações onde é difícil prever o que irá acontecer

Sincronização de Ações Definir a relação de tempo existente entre as ações de modo que: Sejam executadas na ordem correta Produzam o resultado esperado Deve ser aplicada quando o objetivo é prover coerência e evitar interferência entre ações Situações típicas: Sincronização de movimentos Ex.: dois agentes andando de bicicleta Sincronização para acesso a recurso Ex.: controle de acesso a uma máquina

Coordenação via Planejamento Problema de planejamento em SMA é mais complexo do que o caso tradicional Ações de vários agentes devem ser levadas em consideração Maior necessidade de replanejamento Maior interdependência entre ações, dificultando ordenamento das ações, etc... Em SMA, planejamento pode se quebrado em 3 fases: Elaboração de planos, sincronização/coordenação e execução de planos

Modos de Planejamento Planejamento centralizado para múltiplos agentes Único agente responsável por elaborar plano Coordenação centralizada para planos parciais Tarefa de elaboração de plano distribuída Único agente responsável for sincronizar/coordenar sub-planos Coordenação distribuída para planos parciais Cada agente deverá ter a iniciativa de sincronizar seu sub-plano com os demais agentes

Planejamento Centralizado Para Múltiplos Agentes Apenas um agente capaz de planejar e organizar ações para todos os agentes Demais agentes são simplesmente executores de planos Construção do plano composta por 3 etapas: Encontrar um plano parcial geral Determinar pontos do plano que podem ser executados em paralelo (Identificação de sub-planos) Incluir pontos de sincronização Alocar os sub-planos para os demais agentes

Planejamento Centralizado Para Múltiplos Agentes Coordenador do plano Plano Plano Plano Plano Executor Executor Executor Executor

Coordenação Centralizada Para Planos Parciais Apenas a etapa de coordenação é centralizada Cada agente desenvolve seu próprio plano parcial e o encaminha para o coordenador Coordenador tenta sintetizar todos os sub-planos em um único plano coerente Identificar conflitos e eliminá-los via ordenação de ações ou inclusão pontos de sincronização Coordenador capaz de identificar tanto relações positivas quando negativas

Coordenação Centralizada Para Planos Parciais Coordenador Plano parcial Plano coordenado Obj. A Obj. D Obj. B Obj. C Planejador/ Executor Planejador/ Executor Planejador/ Executor Planejador/ Executor

Coordenação Distribuída Para Planos Parciais Não existe o papel de coordenador em nenhuma das etapas Cada agente planeja individualmente as ações que deseja executar de acordo com seus objetivos Maior dificuldade é identificar relações entre as ações que compõem os diversos sub-planos Agentes devem trocar informações sobre os seus planos e objetivos

Coordenação Distribuída Para Planos Parciais V. Lesser e E. Durfee desenvolveram o modelo Partial Global Planning (PGP) PGP é uma estrutura contendo informações sobre os planos do agente, seu objetivos, custos associados, resultados esperados, etc. Agentes trocam PGP e tentam identificar: Agentes cujos objetivos façam parte de um objetivo de grupo Planos que possam ser combinados

Coordenação Distribuída Para Planos Parciais Obj. C Obj. A Pedidos, informações e planos parciais Executor/ Planejador Executor/ Planejador Obj. B Executor/ Planejador