Proposta de um Algoritmo para Problema de Satisfação

de Restrição Distribuída

Formando: Daniel Moser TralamazzaOrientador: Jomi Fred Hübner

Roteiro

• Introdução• Fundamentação• Desenvolvimento• Resultados• Conclusão

Contexto

• Problemas de satisfação de restrição• Algoritmos distribuídos• Sistemas Multiagentes (SMA)

Objetivos

• Implementar o algoritmo AWC proposto por Makoto Yokoo

• Criar um algoritmo derivado que utilize novas heurísticas

Constraint SatisfactionProblems (CSP)

• Simples representação (TSANG 1993):– Conjunto de variáveisvariáveisvariáveisvariáveis x1, x2,... xn com valoresvaloresvaloresvalores v1,

v2,... vn pertencentes à domíniosdomíniosdomíniosdomínios D1, D2,... Dnnão vazios;

– Conjunto de restriçõesrestriçõesrestriçõesrestrições C1, C2,... Cn sobre os valores das variáveis.

• Em geral NP-Completos (YOKOO 2001)• Capaz de modelar diversos problemas na IA:

– Alocação de recursos;– Coloração de grafos;– Agendamento de tarefas.

Exemplos

x2

x1

x4

x3

Distributed CSP (DCSP)

• Pioneiro: Makoto Yokoo• Distribuição da informação entre agentes• Paralelismo: vantagens e desvantagens

Asynchronous Backtracking(ABT)

• Assíncrono• Ordenação (estática) dos agentes• Completo

Asynchronous Weak Commitment (AWC)

• Derivado do ABT• Ordenação dinâmica dos agentes

(prioridade)• Heurística para escolha de valores

Funcionamento do AWC

0

0

2

1 1

2

0

0

1

0 0

0

0

0

0

0

Desenvolvimento

• Utilização de um framework específico para DCSP desenvolvido pelo Grupo de Pesquisa de DCSP da FURB

• Implementado em Java Sun ®

Framework

Classe BaseAlg

Desenvolvimento AWC

• Implementado a partir do pseudo-código original desenvolvido por Yokoo(2001)

Classe AWC

Heurística Min-Conflict

Funcionamento do protótipo: Criação de launchers

Execução distribuída

Funcionamento do protótipo: Criação de agentes

Avaliação do AWC

• Problema das n-Rainhas (40)• Número de computadores variando de

1 a 40• Configuração:

– Rede 100Mbit– Pentium 1GHz, 256 RAM– Conectiva Linux 9

Resultado AWC

Protótipo

• Heurísticas propostas:– Valores menos utilizados;– Ordenação de restrições.

• Não armazenamento de nogoods

Conclusão

• O AWC foi implementado com sucesso• A garantia de completude AWC causa

grande perda de desempenho• Novas heurísticas para escolha de

valores aumentaram o desempenho

Extensões

• DCSP dinâmicos• Domínios infinitos• Novos algoritmos e heurísticas• Segurança da comunicação e

exposição do problema• Tornar os agentes “menos” reativos

Referencias Bibliográficas• YOKOO, M. Distributed constraint satisfaction. Berlin:

Springer, 2001.

• TSANG, E.Foundations of constraint satisfaction.London: Academic Press, 1993.

Demonstração

• AWC– Uma máquina com 4-Rainhas– 20 máquinas com 40-Rainhas

• AWC sem nogood– 20 máquinas com 40-Rainhas

• AWC sem nogood e least used values– 20 máquinas com 40-Rainhas