Agentes e Sistemas Especialistas Similaridades entre agentes e SE´s Sistemas Especialistas Não interagem diretamente com o ambiente Não agem neste ambiente: sugestões ao usuário Não possuem comportamento reativo e pro-ativo Não possuem habilidade social Agentes: evolução dos SE´s DIMAP/UFRN

Sistemas Multi-agentes Agentes Intelientes Professores: Anne Magály P Canuto

Introdução Características Fundamentais: reatividade, adaptabilidade, mobilidade e comunicabilidade Agente Ambiente Representação interna Atuação Foco Cognitivo Reativo Estrutural Comporta- mental Isolada Social Desktop Móvel DIMAP/UFRN

Visão Abstrata de um Agente Dado: S = {s1,s2, ...}: Estados de um ambiente A = {a1,a2, ...}: Ações do agente Agente: função S*  A Fator importante: História (sequencia de estados encontrados até então) Agente: decide que ação executar baseado na sua história Agentes equivalentes: histórias iguais Agentes Reativos: Psicologia Comportamental Com ou sem referência de sua história Baseada no presente Respondem diretamente a seu ambiente (S* A) Hipótese de Simon: “A complexidade do comportamento de um agente pode ser o reflexo do seu ambiente em vez do seu complexo projeto interno” DIMAP/UFRN

Visão Abstrata de um Agente Agente com percepção Que tal dividirmos a função de decisão em dois subsistemas? Visão: Observar seu ambiente (câmera de vídeo, sensor,etc.) Ação: tomada de decisão Saída do módulo Visão = Percepção Visão: S  P Ação: P*  A Agentes com estado: Esquema mais natural Visão: S  P Próximo: I x P  I Ação: I  A Funcionamento Começa num estdo inicial i0 Observa o estado de seu ambiente: gera uma percepção O estado interno do agente é alterado Uma ação é selecionada A ação é executada DIMAP/UFRN

Agentes Deliberativos Agentes Cognitivos: Hipótese: Sistemas de símbolos físicos “Agentes mantém uma representação interna do seu mundo e que existe um estado mental explicítio que pode ser modificado por alguma forma de raciocínio simbólico” Onde é colocada essa representação: Estado Formas de representação: Várias (BDI) Tipos: Agentes de raciocínio dedutivo Agentes de raciocínio prático DIMAP/UFRN

Arquitetura geral de um agente Decisão: como atuar Objetivos Perfil de atuação Ambiente Modelo de decisão: Teoria da racionalidade Limitada do agente Agente sabe: Identificar as alternativas, avalia-las, ordena-las, escolher a melhor Planejador de ações: Mundo: em termos de estados (iniciais e finais) eum conjunto de operações que podem provocar mudanças de estado Controlador: Cognitivos Ordem de ativação de seus processos internos Configurador: Objetivos: reconfiguráveis (outros agentes ou ele mesmo) Configurador Decisão Con Tro La dor In Ter Fa ce DIMAP/UFRN

Agentes de Raciocínio Dedutivo Abordagem tradicional (IA Simbólica) Comportamento inteligente: representação simbólica de seu ambiente + seu comportamento desejado Sistematicamente manipular essa representação Formalismo de representação: lógica Manipulação: dedução lógica ou prova de teorema Exemplo: Ralph Robô que navega num ambiente coletando o lixo Lógica de primeira ordem DIMAP/UFRN

Agentes de Raciocínio Dedutivo Para a construção de Ralph, é necessário resolver: Problema de tradução: traduzir o mundo real numa descrição simbólica que seja proveitosa Trabalhos nas áreas de: visão, PLN, aprendizagem, etc.. Problema de representação/manipulação: formas de representação e manipulação  resultado seja proveitoso Representação do conhecimento, raciocínio automático, planejamento Agentes: provadores de teoremas Dado uma teoria de agentes (explica como um agente deveria se comportar para otimizar algumas medidas) Provador: essa teoria é vista como uma especificação executável Diretamente executada para produzir o comportamento do agente DIMAP/UFRN

Agentes de Raciocínio Dedutivo Estados internos: database de fórmulas lógicas Informações do ambiente Similar as crenças dos humanos L: o conjunto de sentenças D = (L) o conjunto de L databases Estado interno do agente: elemento de D () Processo de tomada de decisão: regras de dedução ()   : Fómula provada usando o database e as regras A ação de um agente: Regras de dedução D  A Prova de teorema: melhor ação para executar Caso nenhuma ação seja prova-da: acha-se uma consistente Cuja negação não possa ser derivada Comportamento do agente: Regras de dedução e database DIMAP/UFRN

Exemplo de um agente de Raciocínio Dedutivo Versão similar do Ralph, só que caseiro: Aspirador de pó Orientações: N, S L, O Movimentos: um passo a frente ou rotacionar 90o Percepções: sujeira ou limpo Ação: Pra frente, limpe ou vire Objetivo: Mover-se pelo ambiente buscando e removendo sujeira Predicados: Em(x,y) Sujeira(x,y) Direcionando(d) Função próximo: Analisa percepção Gera uma nova D, incluindo percepção Remoção de informações velhas Descobrir a nova posição e orientação do agente DIMAP/UFRN

Exemplo de um agente de Raciocínio Dedutivo Vantagens da abordagem Semantica clara e elegante Desvantagens: Função Visão: representação do ambiente em fórmulas lógicas Ex: imagens e info temporal Complexidade da prova Situações com restrição temporal Tomada de decisão: racionalidade calculativa O mundo não mudará muito do início ao fim do processo de tomada de decisão Regras de dedução: predicados(variáveis)  ações(..) Primeira regra: prioridade Em(x,y) Sujeira(x,y)  Faça(limpe) Outras regras: mover no ambiente Exemplo: Em(0,0)  Direção(N)  Faça(frente) Em(0,1)  Direção(N)  Faça(frente) Em(0,2)  Direção(N)  Faça(vire) Em(0,2)  Direção(L)  Faça(frente) DIMAP/UFRN

Agentes de Raciocínio Prático Lógica: tem seu papel Maioria das vezes: impraticável Modelo: inspiração dos processos necessários quando nós decidimos o que fazer Raciocínio prático: Direcionado a ações (descobrir o que fazer) Raciocínio prático X Raciocínio teórico Sócrates mortal (baseado em crenças) Pegar um onibus ou trem (baseado em ações) DIMAP/UFRN

Agentes de Raciocínio Prático Raciocínio prático humano, dois passos: O que deseja-se alcançar Deliberação Como devemos alcançar Raciocínio meio-fins (means-ends) Exemplo: um aluno recém-formado Deliberação: que carreira seguir Plano ou receita de como realizar: raciocínio Existem limitações de tempo, com as implicações: Uso eficiente dos recursos computacionais Não é possível deliberar para sempre Objetivos escolhidos e comprometidos: intenções DIMAP/UFRN

Agentes de raciocínio prático Intenções: alguns papéis no raciocínio prático Direcionam o raciocínio meio-fim (importante na produção de ações) Ex: Se tenho o objetivo de me tornar acadêmico, tenho de planejar ações para realizar e tentar realizar Aplicar para programas de mestrado Persistem Não desistirei sem uma boa razão As razões para se ter as intenções desaparecerem (Vida fácil: acadêmico) Obrigam deliberações futuras (restrigem o meu poder de escolha) Se quero ser um acadêmico, escolher intenções consistentes Influeciam nas crenças futuras Se tenho a intenção de ser um acadêmico, Devo acreditar que tenho chances me tornarei um acadêmico Conseguir um bom balanceamento entre os tópicos DIMAP/UFRN

Agentes de raciocínio prático BDI: Beliefs, desires and intentions Estado interno dos agentes: estados mentais (BDI) Crenças: o que se sabe sobre o estado do ambiente e dos agentes Intenções: estados do mundo que o agente quer atingir (contraditórios) Desejos: seqüência de ações para alcançar objetivo Base: tradição filosófica do entendimento do raciocínio prático processo de decidir, momento a momento, que ação executar para alcançar seus objetivos DIMAP/UFRN

Agentes de raciocínio prático Representação: crenças, desejos e intenções Deliberação: Função geradora de opções Função de filtragem Geração de opções: Novas alternativas de coisas a serem feitas (Bel) x (Int)  (Des) Deliberação: escolher a melhor opção: o desejo do agente Selecionar uma opção: filtragem Escolhe a melhor opção para o agente se comprometer (Bel) x (Des) x (Int)  (Int) Ele pode: Desistir do objetivo Persistir no objetivo Processo de alteração de crenças: Brf (belief revision function) Recebe a entrada e as crenças do agente: novo conjunto de crenças (Bel) x P  (Bel) DIMAP/UFRN

Raciocínio Meio-fins Dois componentes básicos Como realizar um fim (intenção) usando os meios disponíveis Planejamento Recebe: O objetivo a ser realizado Estado atual do ambiente Ações disponíveis para o agente Produz: Um plano de ações Primeiro planejador real: STRIPS Dois componentes básicos Modelo do mundo: Lógica Esquema de ações: pre-condições e efeito de todas as ações disponíveis Planejamento: Achar diferença entre o estado atual e objetivo Reduzir aplicando uma ação Exemplo: mundo dos blocos Tres blocos de mesmo tamanho Braço: mover um bloco por vez Mesa: blocos na mesa ou em cima do outro DIMAP/UFRN

Raciocínio Meio-fins (Mundo dos blocos) Formalismo do STRIPS: lógica On(x,y); OnTable(x); Clear(x); Holding(x), ArmEmpty Descrição de um estado atual {Clear(A), On(A,B), OnTable(B), OnTable(C), Clear(C)} Descrição de um objetivo: {OnTable(A), OnTable(B), OnTable(C) } Ações: pré-condições, deleção, adição Stack(x,y) Pre {Clear(y), Holding(x)} Del {Clear(y), Holding(x)} Add {ArmEmpty, On(x,y)} Descritor de uma ação:  = <P ,D ,A > Planejamento: <, , > Plano: sequencia de ações Sequencia de n+1 modelos do ambiente DIMAP/UFRN

Raciocínio Meio-fins(Planejamento) Plano (linear) aceitável: pre-condições de todas as ações são satisfeitas no modelo anterior Plano correto: Aceitável Objetivo alcançado no final Sistema de planejamento: Dado um problema de planejamento, ache um plano correto ou avise que não existe Definições: Plan: conjunto de todos os planos : planos Pre(), body(), empty(), execute(..), head(), tail(), sound(,I,B) Plan: (Bel) x (Int) x (Ac)  Plan Pode-se: Começar do nada Usar uma biblioteca de planos DIMAP/UFRN

Implementando un Agente de Raciocínio Prático Estrutura básica do processo de tomada de decisão, loop: Observa o mundo, atualiza suas crenças Decide que intenções realizar Acha um plano para realizar Executa o plano Primeiro problema: Compromisso aos fins e meios Compromisso  persistência temporal  Quão compromissado um agente deve ser? Estratégias de compromisso: Cega: manter até a realização Single-minded: manter até a realização ou impossibilidade de realização Open-minded: manter en-quanto acredita-se ser possível Compromisso aos meios Succeeded(I,B) e Impossible(I,B) Compromisso aos fins: intenções Possibilidade: reconsiderar sempre que realizar uma ação Pode-se tornar muito caro DIMAP/UFRN

Implementando un Agente de Raciocínio Prático Dilema: Nunca considerar: intenções ultrapassadas Considerar constantemente: nunca realizar as intenções Balanceamento: Meta-nível: Reconsider(I,B) Situação ótima: Base: deliberação e plano perfeitos Custo associado ao Reconsider Mudar as intenções todas as vezes que deliberar Situações: Não deliberou, não modificou as intenções e o mundo não mudou: perfeito Não deliberou, não modificou as intenções e o mundo mudou: imperfeito Deliberou, não modificou as intenções (o mundo não mudou): imperfeito Deliberou, modificou as intenções (o mundo mudou): perfeito Suposição: custo de Reconsider é menor que deliberar DIMAP/UFRN

Implementando un Agente de Raciocínio Prático Quando modificar as intenções durante a execução de um plano? Extremos: apenas quando o plano for executado ou após a execução de cada ação Ambientes estáticos: Agentes fortemente compromissados com suas intenções produzem melhores resultados Ambientes dinâmicos: Agentes que reconsideram suas intenções podem detectar melhor quando as intenções estão ultrapassadas Diferentes tipos de ambientes: diferentes estratégias de reconsideração e de compromisso Exemplo: HOMER robô submarino que planeja suas ações DIMAP/UFRN

Sistema de Raciocínio Procedural (PRS) Primeira arquitetura que absorve as idéias de BDIs Controle de tráfego aéreo, simulação, gerenciamento de processos Arquitetura: Utiliza uma biblioteca de planos Diferença: o corpo do plano pode ter ações e objetivos, ter disjunção de de objetivos ou ter loops, entre outros Início: Objetivo de alto-nível Pilha de objetivos Busca por um plano Caso tenha mais de um, escolha um (plano de alto-nível, utilidade) Execute plano: Caso tenha objetivos, coloque na pilha Caso um plano falhe, escolha outro Exemplo a ser estudado: mundo dos blocos (Pág.84-85) DIMAP/UFRN