Vers une vision intégrale des systèmes multi-agents

John Tranier

LIRMM – Université Montpellier II – CNRS

Mardi 18 décembre 2007

Vers une vision intégrale des systèmes multi-agents

Contribution à l’intégration des concepts d’agent, d’environnement, d’organisation et d’institution

2

Soutenance de thèse – John Tranier

Contexte : système multi-agent ouvertIntroduction

SMA : agents autonomes en interaction dans un environnementSMA ouvert : agent conçus séparémentInspiré des systèmes sociaux réels

3


Concepts étudiés pour les SMA ouvertsIntroduction

Agent Comportement autonome

Environnement Cadre de l’autonomie

Organisation Structuration de l’interaction

Institution Coordination d’agents hétérogènes

Constat :Ces 4 concepts sont essentielsIls ont été considérés séparémentIl n’existe pas d’approche qui les intègre tous


4

Pré-requis : ne rien présupposer sur la structure interne des agents

Clarifier pour un SMA ouvert :La fonction de ces conceptsLes relations qu’ils entretiennent

Fournir un méta-modèle (MASQ) qui intègre de manière cohérente ces concepts

Nos objectifsIntroduction

5


5 Conclusion & Perspectives

Plan de la présentationIntroduction

3 Démarche fédératrice

4 Le méta-modèle MASQ

2 État de l’art

Environnement

Organisation

Institution

6

ENVIRONNEMENT


7

Le problème de l’action :Comment définir ce qu’un agent peut faire, tout en préservant son autonomie ?

Solution :Le principe de la séparation Esprit / CorpsLe principe Influence / Réaction

Problème : agent vs. environnementEnvironnement


8Séparation Esprit / CorpsEnvironnement

Partie décisionnelle

Délibère

État interne

Capacités cognitives

Agit

Partie activeÉtat physique

Capacités matérielles

Esprit Corps

Autonomie de l’agent Contraintes de l’environnement

2

2

2

)(exp

2

1

x

[MAGNIN 96], [MICHEL 04]

9


Le principe Influence / RéactionEnvironnement

Influence

1

Influence

2 Réaction

Perception

3

Perception

3

[FERBER & MÜLLER 96]

« Loi de l’univers »


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Délimiter le cadre de l’autonomie des agentsPermet d’empêcher un comportement indésirableRéduit l’adaptation

Donner une perspective publique à l’interactionToutes les interactions ont lieu dans l’environnementL’agent ne décide pas de qui en perçoit les traces

Apports de l'environnementEnvironnement

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ORGANISATION


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Caractéristiques :Pas de contraintes sur les interactionsPas de structure externe aux agents

Limites :Interaction non structurée

SécuritéCoûts de coordination

Complexité de conception

Pour dépasser ces limites :Notion d’organisation

Limites des systèmes « centrés agents »Organisation

Comment trouver un produit ?


13Illustration avec le méta-modèle AGROrganisation

Groupe Contrat

Client

Groupe Fournisseurs

Fournisseur

Groupe Client

Courtier

AcheteurVendeur

[FERBER & GUTKNECHT 98]

Agent : joue des rôles dans des groupes

Groupe : partitionnement de l’organisation

Rôle : fonction dans un groupe


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Structuration du système :SécuritéComplexité : « diviser pour mieux régner »

Abstraction du rôle :Favorise la coordination en guidant les agents dans leurs activités

Apports des organisationsOrganisation

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INSTITUTION


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Ouverture Agents conçus séparément hétérogénéité

Obstacles à la coordination des agents :Comportements imprévisiblesCompréhension mutuelleConfiance

Solution : métaphore sociale (les sociétés humaines sont « ouvertes »)

Régulation des comportements par la pression sociale (norme)Description institutionnelle du monde « à la Searle » (institution)

Problèmes liés à l'ouverture des SMAInstitution


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Norme : description d’un comportement attendu« il est interdit de … »« il est obligatoire de … »« il est permis de … »

Mise en application des normes :Contrôle a posteriori + sanctions / récompenses

Conséquence : établissement d’une pression socialeInfluence les agents dans leur comportementRend les comportements plus prévisiblesAccroît la confianceN’exclut pas les violations Préserve l’autonomie

Le concept de « norme »Institution

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Le concept d'« institution » (Searle)Institution[SEARLE 97],[SEARLE 05]

Réalité brute

Réalité institutionnelle Réalité institutionnelle

Institution Institution

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Exemple : le billet de banqueInstitution

5€règle constitutive

X counts as Y

statut institutionnel (fonction monétaire)

Billet de banqueBout de papier

[SEARLE 97],[SEARLE 05]

Statut collectivement

accepté

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Les règles constitutives/régulativesInstitution

Règles constitutives

Statut institutionnel

Interprétations collectivesNouvelles activités

Règles régulativesRégulation

d’activités existantes

Permission, Interdiction, Obligation

Ex : jouer au football

Ex : obligation de rouler à droite sur la route


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Sémantique institutionnelle du langage

Institution : une application aux SMAInstitution

sendMessage(Bill, Joe, inform, « il pleut »)counts-as

makeCommitment(Bill, Joe, « il pleut »)

Boss(bill) sendMessage(Bill, Joe, request « fait ça »)counts-as

makeCommitment(Joe,Bill, « fait ça »)

Assertion (inform) :

Relation d’autorité (request) :

[FORNARA et al. 07]


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Interprétation collective de l’interaction :Renforce la compréhension mutuelleFavorise la coordination

Régulation de l’interaction :Influence les agents dans leur comportementRend les comportements plus prévisiblesAccroît la confianceN’exclue pas les violations Préserve l’autonomie

Apports des institutionsInstitution


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Tous ces concepts sont nécessaires à la conception d’un SMA ouvert

Besoin de les intégrer

Démarche :Approche fédératrice inspirée des quadrants de la vision intégrale [WILBER 01]Méta-modèle formel MASQ

État de l'art : constat général

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APPROCHE FÉDÉRATRICE : LES QUADRANTS

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Les quadrants : 2 axes d'analyseApproche fédératrice : les quadrants

Individuel

Collectif

Interne Externe

2

2

2

)(exp

2

1

x

Ce qu’il pense(subjectif)

Ce qu’il fait(objectif)


Les quadrants appliqués aux SMA 26

Approche fédératrice : les quadrants

Subjectivité Objectivité

Individuel

Collectif

Inte

rne Externe

« JE » « IL »

« ILS »

Interobjectivité« NOUS »

Intersubjectivité

états mentaux, émotions, croyances, désirs, intentions

cognition

comportement agent, objet, processus, ressource,

manifestation

interférences, relations,structures sociales réifiées,

organisations

culture, normesconnaissances partagées,interprétations collectives

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Les quadrants et les concepts SMAApproche fédératrice : les quadrants

Utiliser les quadrants pour analyser les concepts

et leurs relations

Environnement InstitutionOrganisation

? ? ?

Individuel

Collectif

Inte

rne Externe

Agent

?

28



Esprit :Structure interneChoix comportement

Corps :Attributs objectifsCapacités matérielles

Environnement InstitutionOrganisation

? ? ?

• Individuel

• Collectif

•In

tern

e •Externe

• Agent• (esprit)

Agent(corps)

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Manifestations individuellesRéalité objectiveContexte d’activitéMet en relation objets et agents

InstitutionOrganisation

? ?

• Individuel

• Collectif

•In

tern

e •Externe

• Agent• (esprit)

Environnement

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Structures collectives

Contraint ou permet l’interaction

Institution

?

• Individuel

• Collectif

•In

tern

e •Externe

• Agent• (esprit) Environnement

Organisation(structure)

31


Institution


Interprétation collectiveRégulation

Subjectif et collectif

Individuel

Collectif

Inte

rne Externe

Agent(esprit) Environnement


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Institution

Une clarification importanteApproche fédératrice : les quadrants

Unification entre :Activité physiqueActivité sociale

Distinction entre :Système socialCulture

Individuel

Collectif

Inte

rne Externe

Agent(esprit) Environnement


Système socialCulture

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Notion de groupe :Groupe comme contexte d’interaction

Forum de discussion, Laboratoire, Entreprise

Groupe culturel Nation, Langage, Mode vestimentaire

Distinguer système social / cultureLe méta-modèle MASQ

Notion de rôle :Un ensemble de capacités d’action (dans un groupe social)Comportement attendu

Corps socialStatut Rôle

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Les relations entre les concepts SMAApproche fédératrice : les quadrants

Individuel

Collectif

Inte

rne Externe

Passage à l’acte

PerceptionImmergence

FusionInterprétation culturelle

Influence culturelle

?


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Clarification conceptuelle :Unification activités physique et socialeDistinction système social / cultureRelations entre les concepts

Formalisation : le méta-modèle MASQ

Bilan sur notre approche fédératriceApproche fédératrice : les quadrants

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Illustration : WarbotApproche fédératrice : les quadrants

[FERBER & MICHEL]

37

LE MÉTA-MODÈLE MASQ

38


Quels concepts primitifs ?Le méta-modèle MASQ

esprit corps / objet

espace brutespace culturel

Partie décisionnelled’un agent

Entité de l’environnement

Structures collectivesqui mettent en

relation les entités

Éléments subjectifspartagés par un

ensemble d’agents

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Le concept d'« esprit» Le méta-modèle MASQ

État interneDynamique propre

Percepts Influences

Délibération

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Le concept d'« objet » Le méta-modèle MASQ

Lois d’évolution : changement d’état en l’absence de perturbation extérieure

Rocket

Position : x,y Direction : 45° Speed : 10 m/s

Type

Étatdynamique

Loi d’évolutionDynamiqueindividuelle

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Le concept de « corps » : un corps physique Le méta-modèle MASQ

Un corps est un objetLoi de réaction : comment l’esprit peut influencer la dynamique de son corps

Explorer

Position : x,y Energy : 30% PerceptRange : 80

Move() Turn(angle) GetPercept()

influence

percept

Type

Étatdynamique

Capacités

Loi de réaction

, dans lequel un esprit peut s’incarner

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Le concept de « corps » : un corps socialLe méta-modèle MASQ

MadkitRole

roleName : member inBox outBox

sendMessage(msg) createGroup(groupName) requestRole(groupName, roleName) receiveMessage()

influence

percept

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Le concept d'« espace brut »Le méta-modèle MASQ

Contexte d’interaction pour objets / corpsRelations entre les objets / corpsLois d’interférences : détection & résolution

Relation de distance

Interférence

Arena

RocketLauncherBase

Explorer

Type

Lois d’interférences

Rocket

[HELLEBOOGH et al. 07]

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Différents espaces brutsLe méta-modèle MASQ

Arena

Explorer

BlueTeam DefenderBlueTeam

MadkitRoleMember

MadkitGroup MadkitRoleLeader

Activité « physique »

Activité « sociale »

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Dynamique d'un espace brutLe méta-modèle MASQ

Évolution locale

Évolution locale

Interférence

Influence

1 Réaction

2

3

3

2. Interférence3. Évolution

l’esprit asa propre

dynamique

chaque espace bruta sa propre dynamique

1. Réaction

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Le concept d'« espace culturel »Le méta-modèle MASQ

Mécanismes d’interprétation :Institution

(règles constitutives & régulatives)

Perception brute

Interprétationculturelle

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Interprétation personnelle vs. collectiveLe méta-modèle MASQ

Règles d’interprétation

Culture commerciale Culture Écologique

Perception

Personnel

A B

A

B


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Il faut interpréter les perceptions brutes :Ex : telles perceptions counts-as « la base est en danger »Ex : base détruite counts-as partie perdueEx : régulatif « il est obligatoire d’obéir au leader »

Pourquoi concevoir la culture séparément ?Différentes équipes peuvent utiliser la même culture (réutilisation)Une culture définie séparément peut être enrichie (évolutivité)Indispensable si les esprits sont conçus séparément

Espaces culturels pour WarbotLe méta-modèle MASQ

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Arena

RedTeam culture

BlueTeam culture

Base RocketLauncher

Explorer

Rocket

BaseRocketLauncher

MadkitRoleMember

MadkitGroup: Team-Blue

MadkitGroup: Red-Defender

MadkitRoleCoordinator

MadkitRoleMember

MadkitGroup: Team-Red

MadkitGroup: Red-Attack

MadkitRoleCoordinator

MadkitRoleMember

50


Implantation Warbot en MASQMASQ : Exemple de conception

1..*Body

1..10..*Mind

1..* 1..1Brute space

Rocket

Object

Robot Arena

MadkitRole MadkitGroup

Base MobileRobot

Explorer RocketLauncher

RedTeamMind

WarbotMind

RedTeamCulture

0..*

Cultural space

51

CONCLUSION ET PERSPECTIVES


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Cadre d’analyse qui permet de :Mieux séparer les conceptsClarifier les relations entre les concepts

Lever certaines ambiguïtés terminologiques (institution à la Searle institution ISLANDER)

Démarche fédératrice : BilanConclusion

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Besoins des SMA ouverts Concept MASQ

Intégrité des agents Esprit

Délimiter l’autonomie des agents Objet/Corps + Espace brut

Perspective publique de l’interaction Objet/Corps + Espace brut

Structuration du système (physique et sociale) Objet/Corps + Espace brut

Interprétation collective de l’interaction Espace culturel

Régulation de l’interaction Espace culturel

MASQ : BilanConclusion

MASQ permet de concevoir séparément chaque concept (esprit, objet/corps, espace brut, espace culturel)


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Implantation : Madkit v.5 basé sur MASQExpérimentation de techniques de coordination en milieu ouvert avec Warbot

Méthodologie de conception

Aspects culturels :Relation individu – cultureÉvolution culturelle

PerspectivesConclusion

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Merci de votre attention

Documents

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