Modelos Baseados em Agentes Sistemas Multi-Agentes Prof. André Campos Aula #7 DIMAp/UFRN

Motivação Motivação computacional Motivação para as aplicações Atualmente os sistemas são Cada vez mais complexos, sendo difícil de conceber uma solução global Em geral distribuídos Motivação para as aplicações Atualmente as aplicações apresentam Sub-sistemas heterogêneos e distribuídos Necessidade de Representação  modelos Compreensão e previsão  simulação Procura por soluções  resolução de problemas Integração  sistemas de informação abertos e distribuídos DIMAp/UFRN

IAD, RDP e SMA Inteligência Artificial Distribuída Porque distribuir? Visão 1 Inteligência Artificial Distribuída Resolução Distribuída de Problemas Sistemas Multi-Agentes Porque distribuir? Distribuição funcional dos sistemas Especializações Pontos de vistas diferentes Decomposição de problemas Distribuição física dos sistemas IAD RDP SMA Visão 2 IAD SMA DIMAp/UFRN

Fontes de inspiração Psicologia social, Sociologia,... Biologia, ecologia,... Sistemas complexos Sistema Multi-Agente Vida artificial Economia, Teoria dos jogos,... Sistemas Distribuído, Paralelismo DIMAp/UFRN

Sistema Multi-Agente Modelagem e definição de sistemas baseados em dois níveis: Entidade (micro) Organização (macro) Descrição sistemática das interações Suporte a distribuição de sistemas heterogêneos DIMAp/UFRN

SMA - Definição Ferber (1999)  Um sistema composto de: Um ambiente (E) Espaço onde haverá uma distribuição espacial dos outros componentes do sistema Um conjunto de objetos (O) Entidades “passivas” (recursos) do sistema Um conjunto de agente (A) Representam as entidades ativas do sistema Um conjunto de relações (R) Define as dependências entre objetos e agentes Um conjunto de operações (Op) Representam como os agente podem atuar sobre os objetos Um conjunto de operadores (O) Define a aplicação das operações sobre o mundo DIMAp/UFRN

Representação do SMA Agentes Relações Objetos Ambiente Operações Operadores DIMAp/UFRN

Problemática Dado um conjunto de agentes que atuam sobre um ambiente comum Identificar e gerenciar as interações Internas ao agente Entre os agentes Através do ambiente Através da organização, etc Identificar e gerenciar as situações de dependência entre objetos Entre agentes e objetos Entre agentes, etc Identificar e gerenciar ações locais e conseqüências globais DIMAp/UFRN

Exemplo de dependência (1) Tomadas de decisão local e conseqüência global Jogo de adivinhação Escolha um número de 0 a 100 tal que ele seja o mais próximo possível da metade da média dos números escolhidos pelos outros alunos. Ganha quem escolher o número mais próximo Ação individual, racional... porém sem cooperação. DIMAp/UFRN

Exemplo de dependência (2) Dilema do prisioneiro Clássico em Teoria dos Jogos teoria matemática que estuda interações entre agentes racionais centrados em si (“self-interested”) Duas pessoas foram acusados de um crime e separados em células diferentes. Se um confessa e o outro não confessa, o confessor será libertado e o outro pegará 3 anos de prisão Se ambos confessam, cada um pegará 2 anos Se nenhum confessa, cada um pegará 1 ano DIMAp/UFRN

Tipos de interação Colaboração Cooperação Competição “Coopetição” Mecanismos de distribuição de tarefas Cooperação Coordenação Planejamento e ações conjuntas Negociação Tomadas de decisões conjuntas Competição Existe quando os recursos são os mesmos para diferentes agentes “Coopetição” Competição cooperativa DIMAp/UFRN

Arquitetura Multi-Agente Define os mecanismos nos quais as interações serão realizadas “A set of services, conventions and knowledge that supports complex social interactions (e.g. negotiations, agree on commitments)” Sycara et al. Os agentes precisam desses serviços para Interagir Permitir encontrar uns aos outros Se comunicar DIMAp/UFRN

Estrutura SMA e Agente Ref: Sycara et. al., 2001 DIMAp/UFRN

Exemplo de Arquitetura Blackboard O blackboard – espaço de dados global Um conjunto de agentes (chamados fontes de conhecimento) que atuam sobre o blackboard Um mecanismo de controle blackboard DIMAp/UFRN

Arquitetura de blackboard (2) Nível n ... Nível 2 Nível 1 Solução Hipóteses Dados DIMAp/UFRN

Quando utilizar SMA? (1) SMA não é adequado para todos os tipos de problema Complexidade inerente da aplicação O problema é complexo o suficiente para ser resolvido por apenas um sistema Existência de vários componentes heterogêneos Mantendo vários tipos de dependência (ex: hierarquia) Trabalhando com recursos diferentes (ex: tempo) Falta de um solução global Modelagem de sistemas complexos (ex: naturais) DIMAp/UFRN

Quando utilizar SMA? (2) Distribuição inerente da aplicação Existência de diferentes domínios de conhecimento Distribuição de dados, controle, recursos etc. Requisitos da aplicação (necessidade de...) Soluções paralelas Segurança na execução (redundância) Adaptação às modificações do ambiente Sistemas abertos (inclusão de novos elementos dinamicamente) DIMAp/UFRN