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
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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?
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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
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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
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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
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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
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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.