Tassonomia dei Sistemi Distribuiti

Antonio D'Angelo

Comportamento

definizione dell'elemento base del controllo di un robot autonomo

regolarità di interazione fra il robot e il proprio ambiente

legge di controllo per raggiungere e/o mantenere un particolare obiettivo assegnato

Comportamenti come Operatori

I comportamenti sono operatori che definiscono il:

raggiungimento di un obiettivo, se specificano stati terminali, per cui il robot si ferma nel mo- mento della loro realizzazione;

mantenimento di un obiettivo, se perdurano nel tempo e non sono rappresentabili come stati terminali perchè sono caratterizzati da equilibri dinamici da mantenere.

Significato degli Operatori

Raggiungimento: il robot si ferma nel mo- mento della realizzazione dell'obiettivo;

Mantenimento: non si tratta di uno stato terminale perchè è caratterizzato da un equilibrio dinamico da mantenere.

Comunicazione ed Interazione

Se sono presenti due o più robot nel medesimo ambiente, allora è necessario stabilire sotto quali condizioni le azioni dell'uno influiscono sul funzionamento dell'altro

interazione: mutua influenza sui comportamenti

Comportamento Collettivo

comportamento collettivo: ogni schema temporale di interazioni fra più agenti definiti da un osservatore esterno

Fra tutti i possibili comportamenti collettivi solo alcuni sono effettivamente rilevanti per il conseguimento di un obiettivo collettivo

Comunicazione

la comunicazione è il modo più comune attraverso il quale gli agenti intelligenti possono cooperare fra loro;

il risultato osservabile di un comportamento può essere interpretato come una forma di comunicazione;

Comunicazione Diretta

comunicazione diretta: atto comunicativo puro, con il solo obiettivo di trasmettere informazione (ad es. il parlato o la tras-missione di un messaggio radio);

non deve essere necessariamente simbolico;

che siano uno o a molti si richiede che i riceventi siano identificabili;

Comunicazione Indiretta

comunicazione indiretta: si basa sull'osservazione del comportamento di un altro agente;

questo tipo di comunicazione viene chiamato stigmergico in biologia;

si riferisce alla modifica dell'ambiente piuttosto che ad uno scambio messaggi diretto;

Cooperazione

cooperazione: forma di interazione basata sulla comunicazione.

alcuni modelli di comportamento collettivo richiedono una comunicazione diretta:

comportamenti collettivi dipendenti da qualche forma di negoziazione

richiedono l'assegnazione dei singoli compiti a tutti i partecipanti

Cooperazione Esplicita

cooperazione esplicita: si definisce come tale

un insieme di interazioni che coinvolgono uno scambio di informazioni o,

l'esecuzione di azioni a beneficio di altri agenti

Cooperazione Implicita

cooperazione implicita: si tratta di azioni che, pur essendo parte del repertorio di comportamenti per il conseguimento di obiettivi specifici di un singolo agente, possono avere nell'ambiente l'effetto di aiutare altri agenti a conseguire i propri obiettivi

Interferenza e Conflitto

interferenza: qualunque influenza che si oppone o blocca il comportamento di un agente verso il conseguimento di un obiettivo;

Nelle società costituite da agenti con gli stessi obiettivi, l'interferenza si manifesta con la competizione per risorse condivise;

Conflitti

Nelle società differenziate, dove i singoli individui possono avere obiettivi diversi fra loro, i conflitti si presentano in forme più complesse come

la discordanza fra obiettivi,

il deadlock, arrivando anche alla

presenza di oscillazioni

Competizione sulle Risorse

competizione sulle risorse: forma di interfe-renza dovuta alla molteplicità causata da gruppi di agenti che competono per l'ac-cesso a risorse comuni come

lo spazio libero,

le informazioni disponibili o

gli oggetti presenti nell'ambiente;

questa forma di interferenza compare sia in gruppi omogenei che eterogeni di individui.

Competizione sugli Obiettivi

competizione sugli obiettivi: dipende da conflitti dovuti alle relazioni esistenti fra gli stessi obiettivi

insorgono solamante in gruppi disomoge-nei dove gli individui perseguono sotto-obiettivi differenti

compatibili ad alto livello

conflittuali ai livelli più bassi

Modello Predittivo

La competizione sugli obiettivi può essere ridotta con tecniche DAI se

si assegna agli agenti capacità predittive sul comportamento degli altri agenti, con

un modello che ciascun agente deve mantenere sugli obiettivi e le intenzioni di ogni altro agente del gruppo.

Regole Sociali

l'approccio predittivo richiede risorse computazionali che non scalano con l'aumentare della dimensione del gruppo

l'uso di regole sociali è un modo meno costoso per eliminare o ridurre parzial-mente la competizione su obiettivi e/o risorse

Interferenza e Competizione

L'aumento della dimensione del gruppo provoca anche un aumento dell'interfe-renza dovuta alla competizione per l'acquisizione di risorse

il declinio della performance globale del gruppo dà luogo ad una sempre maggiore richiesta di regole sociali

Efficienza e Robustezza

Nei sistemi robotici coesistono due tipi diversi di valutazione della capacità di conseguimento degli obiettivi posti:

l'efficienza, che dipende essenzialmente dagli algoritmi implementati in ciascun robot per raggiungere l'obiettivo richiesto, e

la robustezza, che deriva dalla necessità di predisporre il sistema a superare eventuali fault locali.

Performance

performance: attitudine di un sistema robotico a rispondere adeguatamente sia sul lato dell'efficienza che della robustezza

sensibile riduzione nei gruppi di robot omogenei

predisposti a soddisfare obiettivi comuni, provocando

l'aumento dell'interferenza dovuta al tentativo di acquisire risorse comuni.

Benevolenza

le richieste di accesso a risorse comuni, effettuato dai singoli individui, sono governate da casualità e asincronicità.

proprietà di benevolenza: ciascun individuo non interferisce deliberatamente sul conse-guimento del compito di un altro individuo

l'aumento del numero di individui, a parità di risorse condivise, dà luogo ad un drasti-co declino della performance

Impatto delle Regole Sociali

grafico qualitativo dell'impatto delle regole sociali sul funzionamento complessivo del sistema multirobot.

Nessuna Regola Sociale

La prima curva mostra il comportamento del gruppo in assenza di regole sociali, evidenziando una quantità limitata di risorse accessibili

un incremento limitato della dimensione del gruppo riduce drasticamente la perfor-mance complessiva in seguito ad un'ele-vata interferenza per l'acquisizione di risorse.

Una Regola Sociale

la seconda curva mostra l'introduzione di una regola sociale

imponendo uno specifico protocollo per un eventuale utilizzo delle risorse.

riduzione della libertà d'azione del singolo individuo

evidenziata dalla possibile inattività in attesa che la risorsa si renda disponibile

la performance complessiva migliora notevolmente.

Due Regole Sociali

La terza curva mostra il comportamento dello stesso gruppo quando il suo accre-scimento raggiunge un limite superiore oltre il quale la singola regola sociale non è più sufficiente a mitigare l'impeto verso un schemi di interferenza più complessi.