Sistemas Multiagentes

Roteiro Objetivos do Módulo Revisitando a Noção de Agente Sistemas Multiagentes Características Capacidades Desafios Coerência Conclusões Sistemas Multiagentes

Objetivos do Módulo Levar o aluno a entender e utilizar sistemas multiagentes para a modelagem de sistemas do mundo real. Desenvolver estudos sobre os aspectos conceituais e formais em sistemas multiagentes Pesquisar as principais ferramentas empregadas na programação sistemas multiagentes, ilustrando-as com aplicações específicas. Sistemas Multiagentes

Revisitando a Noção de Agente Sistemas Multiagentes

Agentes São sistemas que podem decidir por si próprios o que é necessário fazer para satisfazer o objetivo para o qual foram projetados. Tais sistemas: Estão situados em algum ambiente Possuem controle parcial sobre o ambiente São capazes de ação autônoma Exemplos: Sistemas de controle: termostato Triggers, daemons, etc. Sistemas Multiagentes

Agentes Inteligentes Agentes que operam em ambientes imprevisível, abertos e em constante mudança, onde há elevada possibilidade de que ações possam falhar. Agentes que são capazes de ação autônoma flexível, incluindo reatividade, aprendizado, proatividade e habilidade social. Sistemas Multiagentes

AGENTE AMBIENTE Agentes Inteligentes Racionalidade Sensores Atuadores Sistemas Multiagentes

Agentes e Objetos Objetos são entidades computacionais que encapsulam algum estado, são capazes de executar algumas ações (métodos) sobre este estado e se comunicam por passagem de mensagens. A programação orientada a objetos pode ser empregada para implementar agentes, com algumas modificações. Sistemas Multiagentes

Sistemas Multiagentes

O que é um Sistema Multiagente (SMA)? ...uma rede fracamente acoplada de solucionadores de problemas que interagem para solucionar problemas que estão além das capacidades ou conhecimento de cada solucionador de problemas individualmente. Estes solucionadores de problemas são agentes... Sistemas Multiagentes

Por que Sistemas Multiagentes? Problemas reais são muito grandes e complexos para serem resolvidos por um único agente Agentes individuais são limitados por seu conhecimento, recursos computacionais e perspectivas Sistemas multiagentes são modulares Problemas reais envolvem sistemas dinâmicos distribuídos Sistemas Multiagentes

Características de SMA Cada agente possui informação e/ou capacidades incompletas. Não há um sistema de controle global. Dados descentralizados Computação assíncrona Sistemas Multiagentes

SMA Abertos e Fechados Sistemas Abertos Sistemas Fechados Os agentes são projetados por diferentes pessoas com intenções variadas. Sistemas Fechados Os agentes são tipicamente projetados para atender um objetivo comum. Sistemas Multiagentes

Desempenho em SMA Eficiência computacional Confiabilidade Estensibilidade Robustez Mantenibilidade Flexibilidade Reuso Sistemas Multiagentes

Questões e Desafios - 1 Como formular, descrever, decompor, alocar problemas e sintetizar os resultados em um grupo de agentes inteligentes? Sistemas Multiagentes

Questões e Desafios - 2 Como habilitar os agentes a se comunicar e interagir? Linguagens e protocolos de comunicação Interoperação de agentes heterogêneos Descoberta de agentes úteis previamente existentes. Sistemas Multiagentes

Questões e Desafios - 3 Como assegurar que os agentes irão agir coerentemente nas ações e tomadas de decisão? Qual o efeito de ações locais no sistema global Evitar comportamentos instáveis no sistema Sistemas Multiagentes

Questões e Desafios - 4 Como habilitar os agentes individuais a raciocinar sobre os demais agentes? Ações planos e conhecimento Ações coordenadas Sistemas Multiagentes

Questões e Desafios - 5 Como conciliar diferentes visões e objetivos conflitantes de diferentes agentes tentando coordenar ao mesmo tempo o sistema. Sistemas Multiagentes

Questões e Desafios - 6 Como é a engenharia dos sistemas multiagentes?

O Objetivo de Coerência Coerência é uma propriedade global de um sistema multiagente É medida pela eficiência, qualidade e consistência da solução global. Sistemas Multiagentes

O Problema da coerência Garantir coerência em SMA é muito difícil. Por sua própria natureza os SMA não apresentam: Perspectiva global Dados globais Controle global Sistemas Multiagentes

Organizações As organizações oferecem frameworks para a interação de agentes por meio de: Papéis Comportamentos esperados Relações de autoridade Sistemas Multiagentes

Visões Organizacionais Em geral: Vistas em termos de estrutura (padrões de informação) e relações de controle. Teoria da Organização: Um conjunto de agentes com compromissos mútuos, objetivos e crenças globais Sistemas Multiagentes

Organização Hierárquica Um único agente detém toda a autoridade A comunicação ocorre verticalmente Sistemas Multiagentes

Comunidade de especialistas O agente é um expert na sua atividade. A organização é plana. Exemplo: arquiteturas blackboard Controladas por “regras de ordem” Sistemas Multiagentes

Market-based Os agentes competem por recursos através de leilões e contratos contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor contractor manager manager manager Sistemas Multiagentes

Alocação de tarefas Como atribuir responsabilidades e recursos para melhorar a eficiência e a coerência das soluções? Exemplos Método Armadura Método Dinâmico Método Planejado Sistemas Multiagentes

Alocação de Tarefas - Hardwired O projetista toma todas as decisões Eficiente Típico “projeto de sistema” Muito inflexível Sistemas Multiagentes

Alocação de Tarefas - Dinâmica Alocação dinâmica de tarefas Exemplo - contract net protocol (CNP) Gerente Contratador manager contractor Step 5 – manager notifies winner (& losers) manager contractor Step 4 – manager selects winner manager contractor Step 3 – contractors respond with bid manager contractor Step 1 – manager send request for bids manager contractor Step 2 – contractors deliberate Sistemas Multiagentes

Alocação de Tarefas - Planejada O planejamento multiagente deve considerar: Restrições que as ações de outros agentes impõem sobre a ação de cada agente. Restrições que os compromissos assumidos por um agente impõem sobre suas ações. Evolução imprevisível do mundo, causada pela ação de outros agentes. Sistemas Multiagentes

Abordagens ao Planejamento Multiagente Coordenação central – controla todos os subplanos Esquemas de controle distribuído Conhecimento parcial dos planos de outros agentes Planejamento Global Negociado Compartilhamento de todos os planos Ajuste local para a realização de objetivos comuns Modelagem Explícita da Equipe de Agentes Compromissos cconjuntos Crenças, desejos e intenções comuns Sistemas Multiagentes

Conflitos A detecção e correção de disparidades e inconsistências é difícil. A principal abordagem para a correção de conflitos tem sido a negociação: Assume agentes auto- interessados, com racionalidade limitada e informação incompleta. Agentes trocam propostas e contra-propostas. Sistemas Multiagentes

Comunicação Para melhorar a coerência, um SMA deve planejar o conteúdo, a quantidade, o tipo e o tempo de cada comunicação. Questões em sistemas abertos: Interoperabilidade KQML, FIPA Ontologias Localizando outros agentes Agentes intermediários Brokers Sistemas Multiagentes

Gerenciamento de Recursos Abordagens baseadas em pesquisa operacional Satisfação de restrições distribuídas Assume que todos os agentes estão trabalhando por um objetivo comum Sistemas Multiagentes

Gerenciamento de Recursos Estratégias de Mercado Os agentes são auto-interessados Controlam recursos escassos Problemas: Desequilíbrio na distribuição de recursos entre os agentes, Comportamento oscilante ou caótico, Agentes egoístas e sem escrúpulos. Sistemas Multiagentes

Conclusões - 1 Projetar e construir sistemas multiagentes é uma tarefa difícil: Apresenta todos os problemas já conhecidos dos sistemas distribuídos e concorrentes. Dificuldades adicionais surgem da flexibilidade e complexidade das interações. Sistemas Multiagentes

Conclusões - 2 Dois principais impedimentos técnicos: Inexistência de uma metodologia sistemática para claramente especificar e estruturar aplicações SMA. Inexistência de ferramentas e ambientes de desenvolvimento de SMA com qualidade industrial. Sistemas Multiagentes