Interações SMA Ou... Como tratar com muita gente influenciando o mesmo espaço?

Ao final desta aula a gente deve... Entender o conceito de interação e sua influência no projeto de SMA Conhecer os vários tipos de interação existentes Entender como agentes devem raciocinar frente a diferentes situações de interação - i.e. como tomar a melhor decisão possível?

Plano de Aula Recordar é Viver... Interação – definições ◦ Componentes ◦ Tipos Formas de Cooperação ◦ Métodos E quando não tem conversa? Conflitos ◦ Alguns Exemplos famosos...

RECORDAR É VIVER...

Recordar é viver... Até agora vimos... ◦ SMA = metáfora da Inteligência Social ◦ Implica em...  Comunicação, com infraestrutura e linguagem comuns  Organização,  Agentes tem papeis, direitos e deveres  Interação  Que depende diretamente da Comunicação  É regulada pela Organização  Negociação  De tarefas e recursos  Coordenação  De esforços.

Assim... SMA... ◦ Realiza a decomposição das tarefas ◦ Tem conflitos...ou junta esforços ◦ Pode se reorganizar.... Como isso acontece?? Interação é a chave...

QUAL É MESMO A IMPORTÂNCIA DA INTERAÇÃO?? Parte I

Um Sistema Multiagente Ambiente Esfera de Influência Organização Agentes Interação Recurso

Definindo 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.

Trocando 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

Podemos também concluir... Que agentes podem ter esferas de influência que se sobrepõem... ◦ O que implica em relações de dependência entre eles!  Independência  Dependência Unilateral  Dependência Mútua  Dependência Recíproca...  E mais algumas que a gente vai ver na seqüência

Um Cenário... Imagine que você vai construir uma casa em Porto de Galinhas... Contrata arquiteto, engenheiro, peões (agentes variados)... A casa construída resulta da integração do comportamento de todos, agindo conforme seus objetivos e habilidades, respeitando os recursos disponíveis.

Interação Acontece ◦ Quando agentes se vêem em uma relação dinâmica, trocando ações que influenciam reciprocamente seus comportamentos. Possui... ◦ Uma série de eventos  Os encontros ◦ Contato (direto ou indireto) Gera/é regulada por ◦ Organizações Sociais.

O conceito de Interação Pressupõe: ◦ A presença de agentes que se comunicam ◦ Situações de “encontro” deste agentes ◦ Elementos dinâmicos – e.g. comunicação ◦ Uma certa flexibilidade nas relações Gera/Resulta de ◦ Organizações “Um grupo é mais que a soma de seus componentes”

Situações de Interação 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.

Comparando Interações Uma interação depende de... ◦ Objetivos  Os agentes têm objetivos compatíveis? ◦ Recursos Disponíveis ◦ Habilidades de cada agente  O que cada um sabe fazer?

ENTÃO... COMO ESCOLHER O QUE FAZER?

Um conceito importante... Utilidade Agentes terão preferências sobre estados do mundo, representadas por um número. Assim... Seja Ω = {w 1, w 2,...} o conjunto de estados do mundo, podemos definir uma função de utilidade assim... µ i : Ω ℝ A função de utilidade é uma função de ordem (reflexiva, transitiva e anti- simétrica)

E daí? Se os agentes i e j atuam no ambiente simultaneamente O comportamento do ambiente, então é o produto cartesiano das ações possíveis de i e j O ambiente pode: ◦ Responder às ações de ambos ◦ Responder às ações de um dos dois ◦ Não responder a nenhum

20 Vamos então supor o seguinte cenário... Suponha que agentes i e j (capazes de duas ações C ou D) têm a seguinte função de utilidade:  i (D,D) = 1  i (D,C) = 1  i (C,D) = 4  i (C,C) = 4  j (D,D) = 1  j (D,C) = 4  j (C,D) = 1  j (C,C) = 4 O que você faria no lugar de i? E de j?

21 Matriz de Recompensa i j DC D C 1

22 Estratégias Dominantes Que ações tomar? ◦ Uma estratégia s 1 domina s 2 para o agente i se todo o elemento de s 1 é preferido a todos os elementos de s 2.  Ou seja, não importa o que j faça, a recompensa de i vai ser sempre maior ou igual do que com as outras ações.

23 Equilíbrio de Nash Duas estratégias estão em EN se: ◦ Considerando que agente i executa S 1 agente j não pode fazer melhor que executar S 2. ◦ Considerando que o agente j vai executar S 2 i não pode fazer melhor que S 1 ◦ No equilíbrio, os agentes não têm incentivo de se desviar... O problema é que nem todas as situações tem EN. Ou tem mais de um... ◦ Mas sempre há equilibrio qdo há aleatoriedade.

24 Pensando mais um pouco... Interações Competitivas... ◦ Suponha que temos dois agentes i e j, onde um i prefere um estado  1 sss j prefere  2. ◦ Interações de soma Zero.  Quando a  i (  1 ) +  j (  1 ) = 0  Ex. um jogo de xadrez

Em resumo... O segredo é encontrar quais os melhores resultados (de maior utilidade) Viável de calcular com poucos agentes – e também na tomada de decisões hierárquicas

QUE TIPOS DE INTERAÇÕES POSSO ENFRENTAR?

Uma primeira Classificação Cooperação Indiferença Antagonismo – ou Conflito Região de Conflito Agente A Agente B

Tipos de Interação (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

Tipos de Interação (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

Tipos de Interação (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

Tipos de Interação (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”?

Ainda mais Interação... Comensalismo ◦ Interação beneficia apenas um dos agentes, sem prejudicar o outro. Proto-Cooperação ◦ Interação otimiza a obtenção das metas. Simbiose ◦ A interação entre os agentes é obrigatória, cada um cedendo serviços ao outro.

Explorando mares nunca dantes navegados... Uma forma mais explícita de interação... Resolução cooperativa de problemas Ocorrem quando um grupo de agentes se junta para atingir um objetivo comum. ◦ Negociação em dois níveis  Qual o objetivo?  Como coordenar ações?

Cooperar = Colaborar? Cooperar ◦ Agentes tem mesmo objetivo ◦ Mas tem sub-objetivos diferentes em um instante no tempo. Colaborar ◦ Mesmos objetivos e sub-objetivos todo o tempo.  “A gente faz junto”

Formas de Cooperação Como Postura Intencional ◦ Agentes estão engajados em um plano, após ter adotado um objetivo comum.  E quando o cooperador só atrapalha?  1000 pessoas tentando ajudar na minha mudança ◦ Pode também ser vista como o benefício que advém da cooperação entre agentes  As formigas não planejam a cooperação

Como avaliar a Cooperação? Do ponto de Vista do Observador: ◦ Coordenação de Ações  O plano parece coerente? ◦ Grau de Paralelismo das ações  Como foi a distribuição? E a execução? ◦ Robustez do Sistema

Alguns Critérios de Cooperação ◦ Compartilhamento de Recursos  Bom uso de recursos e habilidades ◦ Não Redundância de Ações  Devido a qualidade da cooperação ◦ Não Persistência de Conflitos Alguns destes critérios podem ser conflitantes Alguns destes critérios podem ser conflitantes... O que fazer?

Definindo Cooperação... Diz-se que um grupo de agentes coopera, quando uma das duas condições se verifica ◦ A adição de um novo agente melhora o desempenho do grupo ◦ A ação dos agentes serve para evitar (ou resolver) conflitos.

Modelando o processo... Uma situação de cooperação pode ser analisada em 4 estágios: ◦ Reconhecimento  Agente não consegue fazer a tarefa sozinho  Prefere fazer acompanhado ◦ Formação de Times  Agente pede ajuda

Modelando o Processo... II ◦ Formação de um plano de ação  Agentes negociam um plano que deve...  Ser coerente e eficiente! ◦ Execução do plano  Agentes então executam as tarefas alocadas  Mantendo-se em contato durante o processo.

Mas... Como reconhecer? Não pode resolver sozinho Solução cooperativa melhor que a individual Existe alguém que pode ajudar...

Formando Times... Duas etapas básicas... ◦ O agente deve convencer o grupo de que aquele objetivo é válido ◦ E que o grupo é capaz de fazê-lo  Envolve necessariamente um processo de negociação!

Formando Planos Negociação fundamental ◦ Grupo se compromete a agir conforme acordado; ou ◦ Pelo menos 1 agente propôs uma ação e o grupo explora aquela possibilidade Lembrando ◦ Agentes querem suas preferências ◦ O grupo deve monitorar o processo

Como saber se funcionou? Três indicadores básicos ◦ Aumento da capacidade de sobrevivência  Sobrevivência individual vs Sobrevivência de grupo ◦ Melhoria da Performance ◦ Aumentos Quantitativos e/ou Qualitativos

Como Possibilitar a Cooperação ? Agrupamento e Multiplicação ◦ Arranjo dos agentes e aumento de seu número. Comunicação ◦ Indispensável... ◦ Via troca de mensagens ◦ Via difusão de um sinal

Como Possibilitar a Cooperação ?(II) Especialização ◦ Compromete a capacidade de resolução geral ◦ Não é necessariamente determinada a priori Divisão de Tarefas e Recursos ◦ Quem faz o que quando? ◦ Sistemas cognitivos  Mecanismos de fornecimento e demanda Coordenação de Ações ◦ Resolução de Conflitos via arbitração e negociação

Vantagens da Cooperação Realização de Tarefas impossíveis previamente Melhoria da relação n o de tarefas/tempo de execução Melhoria na organização dos recursos.

Recordando... InteraçãoObjetivosRecursosHabilidades IndependênciaCompatíveisSuficientes Colab. SimplesCompatíveisSuficientesInsuficientes Colab. CoordenadaCompatíveisInsuficientes ObstruçãoCompatíveisInsuficientesSuficientes Compet. Indiv.IncompatíveisSuficientes Compet. ColetivaIncompatíveisSuficientesInsuficientes Conflito RecursosIncompatíveisInsuficientesSuficientes Conflito ColetivoIncompatíveisInsuficientes

Cenas dos Próximos Capítulos Como chegar a consensos? ◦ De tarefas ◦ De recursos