Sistemas Multiagentes

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Sistemas Multiagentes

Roteiro

Sistemas Multiagentes

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• Objetivos do MóduloObjetivos do Módulo

• Revisitando a Noção de AgenteRevisitando a Noção de Agente

• Sistemas MultiagentesSistemas Multiagentes

• CaracterísticasCaracterísticas

• CapacidadesCapacidades

• DesafiosDesafios

• CoerênciaCoerência

• Conclusões Conclusões

• Objetivos do MóduloObjetivos do Módulo

• Revisitando a Noção de AgenteRevisitando a Noção de Agente

• Sistemas MultiagentesSistemas Multiagentes

• CaracterísticasCaracterísticas

• CapacidadesCapacidades

• DesafiosDesafios

• CoerênciaCoerência

• Conclusões Conclusões

Objetivos do Módulo

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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.

Revisitando a Noção de Agente

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Agentes

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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.

Agentes Inteligentes

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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.

Agentes Inteligentes

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Sensores

Atuadores

AGENTE

Agentes e Objetos

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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

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O que é um Sistema Multiagente (SMA)?

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...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...

...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...

Por que Sistemas Multiagentes?

Sistemas Multiagentes

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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

Características de SMA

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Cada agente possui informação e/ou capacidades incompletas.

Não há um sistema de controle global.

Dados descentralizados

Computação assíncrona

SMA Abertos e Fechados

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Sistemas Abertos Os agentes são

projetados por diferentes pessoas com intenções variadas.

Sistemas Fechados Os agentes são

tipicamente projetados para atender um objetivo comum.

Desempenho em SMA

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Eficiência computacional

Confiabilidade

Estensibilidade

Robustez

Mantenibilidade

Flexibilidade

Reuso

Questões e Desafios - 1

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Como formular, descrever, decompor, alocar problemas e sintetizar os resultados em um grupo de agentes inteligentes?

Questões e Desafios - 2

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Como habilitar os agentes a se comunicar e interagir? Linguagens e protocolos de

comunicação Interoperação de agentes

heterogêneos Descoberta de agentes úteis

previamente existentes.

Questões e Desafios - 3

Sistemas Multiagentes

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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

Questões e Desafios - 4

Sistemas Multiagentes

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Como habilitar os agentes individuais a raciocinar sobre os demais agentes?

Ações planos e conhecimento

Ações coordenadas

Questões e Desafios - 5

Sistemas Multiagentes

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Como conciliar diferentes visões e objetivos conflitantes de diferentes agentes tentando coordenar ao mesmo tempo o sistema.

Questões e Desafios - 6

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Como é a engenharia dos sistemas multiagentes?

O Objetivo de Coerência

Sistemas Multiagentes

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Coerência é uma propriedade global de um sistema multiagente

É medida pela eficiência, qualidade e consistência da solução global.

O Problema da coerência

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Garantir coerência em SMA é muito difícil.

Por sua própria natureza os SMA não apresentam:

Perspectiva global

Dados globais

Controle global

Organizações

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As organizações oferecem frameworks para a interação de agentes por meio de:

Papéis

Comportamentos esperados

Relações de autoridade

Visões Organizacionais

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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

Organização Hierárquica

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Um único agente detém toda a autoridade A comunicação ocorre verticalmente

Comunidade de especialistas

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O agente é um expert na sua atividade.A organização é plana.

Exemplo: arquiteturas blackboard

Controladas por “regras de ordem”

Market-based

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Os agentes competem por recursos através de leilões e contratos

manager

contractorcontractor

contractorcontractor

contractorcontractor

contractorcontractor

contractorcontractor

contractorcontractor

contractorcontractor

contractorcontractor

contractor

contractorcontractor

contractorcontractor

contractorcontractor

contractor

managermanager

Alocação de tarefas

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Como atribuir responsabilidades e recursos para melhorar a eficiência e a coerência das soluções?

Exemplos Método Armadura Método Dinâmico Método Planejado

Alocação de Tarefas - Hardwired

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O projetista toma todas as decisões Eficiente Típico “projeto de sistema” Muito inflexível

Alocação de Tarefas - Dinâmica

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Alocação dinâmica de tarefas Exemplo - contract net protocol (CNP)

Gerente Contratador

manager

contractor

contractorcontractor

contractor

Step 1 – manager send request for bids

manager

contractor

contractorcontractor

contractor

Step 2 – contractors deliberate

manager

contractor

contractorcontractor

contractor

Step 3 – contractors respond with bid

manager

contractor

contractorcontractor

contractor

Step 4 – manager selects winner

manager

contractor

contractorcontractor

contractor

Step 5 – manager notifies winner (& losers)

Alocação de Tarefas - Planejada

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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.

Abordagens ao Planejamento Multiagente

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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

Conflitos

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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.

Comunicação

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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

Gerenciamento de Recursos

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Abordagens baseadas em pesquisa operacional Satisfação de restrições distribuídas

Assume que todos os agentes estão trabalhando por um objetivo comum

Gerenciamento de Recursos

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Estratégias de Mercado Os agentes são auto-interessados Controlam recursos escassos Problemas:

Desequilíbrio na distribuição de recursosentre os agentes,

Comportamento oscilante ou caótico,

Agentes egoístas e sem escrúpulos.

Conclusões - 1

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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.

Conclusões - 2

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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.