A koordináció problémái és kérdései

A koordináció problémái és kérdései

Gulyás LászlóAITIA International Rt.

[email protected]

Ágensek és multi-ágens rendszerekKurzus az ELTE programtervező-matematikus hallgatóinak

2005. október 5. Ágensek és multi-ágens rendszerek 2

Napirend

A koordináció fogalma (ismétlés) A koordináció szükségessége (példák)

A közlegelő tragédiája (globális vs lokális) Fogolydilemma, Iterált Fogolydilemma (a kommunikáció

hiánya, globális vs lokális) Térbeli Iterált Fogolydilemma és függősége az interakciós

topológiától 3-személyes térbeli iterált fogolydilemma. A tőzsde és az El Farol Bar problémája (kommunikáció,

reflexivitás), a „Minority Game” fogalma. A Zero Intelligence (Plus) vita (szerkezet vagy intelligencia)


A MAS-ok céljának elérése

CCCCN Cooperation (Kooperáció) Conflict (Konfliktus) Coordination (Koordináció) Communication (Kommunikáció) Negotiation (Egyezkedés, Alku)


Cooperation (Kooperáció)Collaboration (Kollaboráció)

A kooperáció (együttműködés): az ágens olyan tevékenysége, amely egy másik ágenst a célja elérésében segít. Az ideális eset. Az együttműködésnek nem kell szándékosnak lennie. Segítheti a végrehajtó ágenst is céljai elérésében.

A kooperáció tehét véletlen mellékhatásként is létrejöhet (ld. külső és belső problémája).


Amikor nincs kooperáció…

Nyílt rendszerek esetén tipikusan nem a kollaboráció/kooperáció a fő „csapásirány”.

Példa: TAC (Trading Agent Competition) http://www.sics.se/tac/page.php?id=1 Egyedi ágenst tervezünk egy MAS-hoz

KAZAA, GNUtella, etc. Erőforrás-megosztás „kényszerítése”


Conflict (Konfliktus)

Ha nincs kollaboráció… Az ágensek céljai egymással (részben) ellentétesek,

illetve ha az ágensek cselekedeteikkel akadályozzák egymást.

A nyílt rendszerek és általában a MAS-ok fő problémaköre.


A közlegelő tragédiája I.

Optimális eset A legelő 12 tehenet tud eltartani. A faluban 12 gazda van, mindegyik 1 tehenet tart. Minden tehén maximálisan gyarapodik.

Egyéni optimum Az egyik gazda azonban vesz még egy tehenet. Mindkét tehén kisebb lesz az optimálisnál, de a gazdának összeségében több

húsa lesz, mint egy „optimális” tehénnel lenne. Viszont a többiek tehene is kisebb lesz, ami mindenkit 2 tehén tartására

ösztönöz. A tragédia

A végén mindenkinek (sokaknak) 2 tehene van, de összességében ezek már nem adnak annyi húst, mint egy „optimális” tehén.

Ráadásul a legelő is tönkremegy.


A közlegelő tragédiája II.

A globális vs lokális tipikus esete. Tipikus pl. környezetvédelmi problémák esetén – innen

származik a „modell” is.

A koordináció hiányáról van szó: Oka: az egyes ágensek számára a többiek "idegenek„. A koordinációt sokszor rendszerszintű korlátok (mint itt,

a legelő eltartóképessége) kényszerítik ki.


A közlegelő tragédiája III.

Egyéb „közlegelők”: Jatt az étteremben. Dopping. „Későn ébredő autósok” a lezárt sávban.


Coordination (Koordináció)

A koordináció a tevékenységek összehangolása a rendszer feladatainak megoldása, illetve a rendszerrel szemben támasztott korlátozások betartása érdekében.

Mechanizmus a lokális viselkedés szabályozására, valamely globális cél/állapot elérése érdekében.

Célja az anarchia és a káosz elkerülése. Olyan részfeladatokat foglal magába, mint

a rendszerrel szemben támasztott globális korlátozások betartása, az elosztott erőforrások megfelelő allokálása, az ágensek akciói közötti függőségi viszonyok felderítése a minél hatékonyabb megvalósítás.


Fogolydilemma I.

Oszlop:

C D

C 3,3 0,5

Sor:

D 5,0 1,1


Fogolydilemma II.

A globális vs lokális megint. Ugyancsak ismert környezetvédelmi analógia.

A kommunikáció hiánya.


Fogolydilemma III.

Két benzinkút van egymás mellett. Mindkettőnek megvan a lehetősége, hogy leszállítsa a benzin árát, hogy aláígérjen a másiknak. Ám, ha mindketten ezt teszik, akkor csak a vásárlók járnak jól. (A már leszállított árat újra felemelni kínos, illetve feltételezhetjük, hogy a reggel beállított árakkal kell egész nap üzemelni.)

Üzletkötés levelezés útján, amiben mindkét fél érdekelt. Megegyeznek, hogy a vevő a pénzt egy bizonyos (K1) helyen hagyja, míg az eladó az árut K2-be viszi. Aztán kölcsönösen elmennek a másik helyre. Kérdés: jó-e, ha a résztvevők csalnak.

Tűz a moziban (mindenki egyszerre akar kimenni, s így senki nem jut ki — no jó, kevesebben jutnak ki).

Koncerten (az előttem levő lábujjhegyre áll, hogy jobban lásson, ezért én is azt teszem – végül mindenki lábujjhegyen áll, de csak az lát jobban, aki egyébként is látott volna…)

Doppinghasználat (a végén az esélyek egyformák, de mindenki halálos veszélyben van)

V.ö. A közlegelő tragédiája.


Emlékeztetőül: iterált fogolydilemma

Ld. Mérő László: „Mindenki másképp egyforma”

Axelrod és az ő versenye. A Tit-for-tat meglepő sikere. A TFT ismételt sikere.


Térbeli iterált fogolydilemma

Ld. szimuláció. Tanulság:

A koordináció eredménye függhet az interakciós topológiától.

Figyelem! Még nincs szó kommunikációról.


Térbeli iterált fogolydilemma – 3 szereplővel

3 szereplő játszmája: C-CC, C-CD/C-DC, C-DD,

D-CC, D-CD/D-DC, D-DD (R, S’, S’’, T’, T’’, P) (3, 1.5, 0, 5, 3, 1)

Stratégiák: ALLC, TFT-1, TFT-2, ALLD Bonyolultabb interakciós topológia. „Hullámzás”


Az El Farol / Santa Fe Bar problémája

Még egy példa a kommunikáció hiányára, (Brian Arthur és társai). Az El Farol egy népszerű bár Santa Fé-ben. Az SFI mind a 100 tudósa oda szeretne menni péntek esténként, de a bár

csak 70 személyes. Ha többen vannak, mindenki „boldogtalan”. Mindenki egyszerre jelenik meg a bárnál. Ha 70-nél tóbben vannak, akkor

mindenki hazamegy – s akkor sem érzi jól magát. Az optimális rendszerviselkedés nyilván az lenne, ha biztosítanánk, hogy

mindig 70 ember jelenjen meg, mivel így csak 30 marad majd boldogtalan. A tudósok nem beszélnek egymással.

Viselkedés Először: mindenki megjelenik a bárban, és mindenki haza is megy. Memória: így oszcillációkhoz jutunk. Stb.


Az El Farol Bar tanulságai I.

A kommunikáció fontos. (Már megszoktuk.) Az egyik kulcstulajdonság, hogy kisebbségben kell lenni.

Eredetileg tőzsdemodellnek találták ki. A tőzsde zárt rendszer, aki nyer, az valaki veszteségét viszi haza.

Nyilván, akkor lehet sokat nyerni, ha pont az ellentétét csinálom annak, amit a tömeg.

Általánosítás: minority game. Egy másik kulcstulajdonság (a tőzsdén is) a reflexivitás.

Azaz, ha valakinek van egy nyerő stratégiája, akkor a többiek eltanulják (reagálnak rá), megváltoztatva a rendszert, s azon tulajdonságait, amin a stratégia alapult.

Egy megoldás: a véletlen (kevert stratégia). A pontos valószínűség megtalálásához globális ismeret kell. (Közelíthető csoportos tanulással.)


Az El Farol Bar tanulságai II.

Egy másik probléma a homogenitás. A célok és a viselkedések is egyformák. A randomizálás ezt is megoldja…

A homogenitás / heterogenitás általánosabb probléma. Ld. mini-erőforrás allokációs modell. Avagy a racionális „maximumkeresés” néha

„visszaüt”.


Communication (Kommunikáció)

Vagy van rá lehetőség vagy nincs. Általában jelentős költséggel jár.

Például, ha egy ágens viselkedése a környezetében fellelhető többi ágens számától függ. Ekkor elvben mindegyik másik ágenst „meg kell kérdezni”.

Megoldási utak:A környezet hatékony implementálása,Az interakciós topológia megváltoztatása,

Pl. Blackboard kommunikációs architektúra.


Kommunikáció a köznapi életben: közlekedés

Van KRESZ, elvileg kommunikálni is tudunk egymással (beszéljük egymás nyelvét, illetve a vizuális érzékelésnek minden autóvezető birtokában van), mégis milyen sok baleset van.

Például, mert mindenki a saját feje után megy — "Á, majd fékez egy kicsit…" —, de talán méginkább azért, mert az események gyorsabban, nagyobb hatáskörrel történnek, mint a kommunikáció. Nem látunk be olyan nagy távolságot, mint amekkorára az autó egységnyi idő alatt elvisz. (Elkiabálni meg pláne nem tudunk: "Vigyázz, jövök!"…)

Valószínűleg a közlekedés relatív működőképességét azért a szabályozás (lásd. másik órán az írott és íratlan szabályokat) mellett az indirekt kommunikáció (látás) biztosítja.


Az indirekt kommunikáció szerepe

Ld. pl. a vastapsot. A sok résztvevő spontán szinkronizálódik. Hozzátartozik, hogy lényegében mindenkinek van tudása a vastaps milyenségéről. Másrészt vannak szép modellek arról, h. milyen kevés adaptáció kell az ilyen

szinkronizációhoz.

Rovartársadalmak, ahol (a jelenlegi tudásunk szerint) nincs központi kontroll, nincs direkt kommunikáció, az egyedek egyszerűek (nem túl okosak).

Mégis, pl. „legrövidebb” út a fészektől a kajaforrásig. S az akadályt is a rövidebb úton kerülik meg.

Bővebben: jövő órán, stigmergia cím alatt.


Megjegyzés: „gyalogosfolyamok”

Vicsek professzor és társai.

Elég egyszerűen kijön Ütközések elkerülése

(„taszítás”) Egymás követése

(„vonzás”)


Wilson kommunikáció definíciója

„Action on the part of an organism that alters the probability pattern of behavior in another organism (…)” (E.O. Wilson)

Olyan cselekvés az organizmus részéről, amely megváltoztatja egy másik organizmus viselkedésének valószínűségi mintázatát. V.ö. Indirekt kommunikáció.


Szerkezet vagy Intelligencia?

Provokatív kérdés… A kommunikáció Wilson-i értelmezése

azonban felveti, hogy a „intelligens” globális viselkedés mennyiben függ a szereplők „intelligenciájától”.

Ld. a Zero Intelligence (Plus) vitát.


Zero Intelligence

“Piaci kontroll” (Market-based controll) Elosztott, robusztus, stb.

Közgazd. Elmélet szerint optimális – végtelen résztvevő esetén. Gode and Sunder: zero intelligencia elég az

„emberszerű”, „intelligens” globális piaci viselkedéshez (CDA, azaz folytonos dupla-aukció esetén).

A ZI ágensek véletlen árakat generálnak ajánlataikhoz, kivéve, hogy nem generálhatnak direkt veszteséget.


Zero Intelligence Plus

Cliff and Bruten: a ZI-eredmény csak speciális paraméter-tartományban áll.

Egyébként valamennyi (ám minimális) adaptivitás kell. (Vagy elég.) Pl. egy egyszerű induktív tanulási szabály.

Documents

A koordináció problémái és kérdései