Mestrando Gabriel G. Detoni Orientador Prof. Dante Barone Controle para Futebol de Robôs Utilizando Processamento Paralelo Seminário de Andamento

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Contexto Robocup – Small Size League (SSL) Processamento paralelo – Tipos de paralelismo de tarefas: temporal e espacial – Modelos de programação: troca de mensagens e variáveis compartilhadas 4

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Motivação Importância do processamento paralelo na atualidade. Evoluções no futebol de robôs. Complexidade da modelagem de sistemas orientados ao processamento paralelo. 6

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Trabalho Desenvolvido Utilizar processamento paralelo como uma forma para habilitar melhorias de desempenho Estabelecer um modelo de programação eficiente e com suporte a diferentes escalas Desenvolver um sistema de controle eficaz – Validar a hipótese e trazê-la ao mundo de futebol de robôs 8

Programação voltada ao paralelismo Problemas de software paralelos – Comunicação entre threads (sincronização) Troca de mensagens Variáveis compartilhadas – Gargalos de pipeline Evitado balanceando-se o processamento de cada tarefa – Escalabilidade 9

Modelagem do Sistema de Controle Como obter paralelismo evitando ao máximo os problemas da execução assíncrona? – Dividindo o sistema em tarefas independentes – Quando há dependência, balanceando-se as tarefas para evitar gargalos – Utilizando um mecanismo de comunicação eficiente – Utilizando um modelo de programação escalável 10

Modelagem do Sistema de Controle Divisão de tarefas inspirada em campeões da Robocup 1 1 KRIENGWATTANAKUL, A. Plasma-z 2008 Team Description Paper. Robocup,

Modelagem do Sistema de Controle Favorável ao Paralelismo Temporal (pipeline) – Divisão em níveis balanceados, dependentes uns dos outros 12

Modelagem do Sistema de Controle Favorável ao Paralelismo Temporal (pipeline) – Divisão em níveis balanceados, dependentes uns dos outros 13

Modelagem do Sistema de Controle Paralelismo Espacial – Divisão de cada nível em tarefas paralelizáveis com pouca interdependência Jogadas executadas por grupos de jogadores distintos Movimentos executados por jogadores individualmente Monitoramento do estado do jogo 14

Modelo EC Extensão do modelo de programação baseado em troca de mensagens ou coordenação Inspirado em modelos biológicos – Processamento paralelo distribuído 2 – Redes neurais Entidades Conexionistas (EC) Mensagens são também chamadas estímulos. 2 MCCLELLAND, J. L.; RUMELHART, D. E.; HINTON, G. E. The Parallel Distributed Processing Perspective 15

Modelo EC Diagrama de duas entidade e suas conexões W corresponde à influencia que uma conexão possui no estado de ativação da entidade. 16

Modelo EC: características da comunicação Blocking Receive – Executa apenas se houver dados para processar. Non-blocking Send – Envia dados produzidos e continua o processamento das entradas. Garantia de ordem Quanto a fairness – Todas as mensagens enviadas podem ser recebidas porém para garantir balanceamento da execução das tarefas, o buffer de entrada é limitado, de forma que mensagens antigas podem ser descartadas para dar lugar às novas. 17

Modelo EC: rotina de comunicação Modelo de dados utiliza tipos complexos. Mensagens são enviadas para todos os receptores vinculados ao transmissor. Cada receptor opta por aceitar ou rejeitar uma mensagem com base em seu tipo (W). 18 Mensagem Object : Dados String: Tipo

Sistema de controle EC Algoritmos de execução: 19

Sistema de controle EC Topologia de uma Jogada: 20

Plano de Testes Speedup e Eficiência do modelo EC – Execução em computadores com múltiplas CPUs variando a afinidade do processo. – Teste em uma maquina com SMT (Hyper- threading) Testes funcionais do sistema de controle baseado em EC – Validar autonomia do sistema e a eficácia da execução das jogadas desenvolvidas 21

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Trabalhos Relacionados KITANO, H.; HENDLER, J. (Eds.). Massivelly Parallel Artificial Intelligence. [S.l.]: AAAI Press, – Conecta o desempenho das maquinas paralelas disponíveis atualmente e as oportunidades disto para a Inteligência Artificial concluindo que o desempenho só é obtido se o sistema for pensado desde seu projeto para ser executado de forma paralela. 23

Trabalhos Relacionados GUNDOJU, V.; MINOURA, T. Distributed Observable/Observer: A Distributed Real- Time Object-Communication Mechanism. The First IEEE International Symposium on Object-Oriented Real-Time Distributed Computing p – Propõe um framework com características em comum com as propostas no modelo EC. 24

Trabalhos Relacionados MCCLELLAND, J. L.; RUMELHART, D. E.; HINTON, G. E. The Parallel Distributed Processing Perspective – Apresenta um modelo lógico generalizado de um sistema inteligente com várias semelhanças com a estrutura que foi desenvolvida para o sistema de controle de futebol de robôs em questão. 25

Trabalhos Relacionados KIELMANN, THILO. Objective Linda: A Coordination Model for Object-Oriented Parallel Programming – Propõe a implementação do modelo LINDA orientado a objetos sendo. Um framework que utiliza um mecanismo implícito de troca de mensagens. 26

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Situação e Resultados Testes em uma aplicação simplificada 28

Resultados Tempo de execução 29

Resultados Speedup e eficiência 30

Trabalhos Futuros Utilização do modelo EC com topologia dinâmica e adaptativa. – Aprendizado – Técnicas de redes neurais artificiais Aplicação do sistema de controle ao time de robôs da UFRGS. 31

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Cronograma Ação Revisão bibliográfica sobre o estado da arte em futebol de robôs. Revisão bibliográfica sobre o padrões técnicos recomendados para processamento paralelo de informações. Desenvolvimento de um simulador de futebol de robôs. Planejamento de uma arquitetura e sua subseqüente aplicação no desenvolvimento de um time de futebol de robôs. Coleta de resultados Reuniões Periódicas com o Prof. Orientador Seminário de Andamento Redação e revisão da dissertação Entregar a dissertação Defender a dissertação

Ação Revisão bibliográfica sobre o estado da arte em futebol de robôs. Revisão bibliográfica sobre o padrões técnicos recomendados para processamento paralelo de informações. Desenvolvimento de um simulador de futebol de robôs. Planejamento de uma arquitetura e sua subseqüente aplicação no desenvolvimento de um time de futebol de robôs. Coleta de resultados Reuniões Periódicas com o Prof. Orientador Seminário de Andamento Redação e revisão da dissertação Entregar a dissertação Defender a dissertação Cronograma 34

Perguntas e Respostas 35