Post on 24-Feb-2016
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SISTEMAS MULTIAGENTE E ORGANIZAÇÕESPatricia Tedesco
MANEIRAS DE PROJETAR SMAUm pequeno parêntese
UM SISTEMA MULTIAGENTE
Ambiente
Esfera de Influência
Organização
Agentes
Interação
Recurso
DEFININDO SMA
Um SMA é um sistema que possui os seguintes elementos:Um ambiente, EUm conjunto de objetos OUm conjunto de Agentes, A (AO)Um conjunto de relações R, que liga objetosUm conjunto de operações OpOperadores que representam os resultados das
operações em Op e as reações do ambiente a eles.
TROCANDO EM MIÚDOS...
Um Sistema Multiagentes ... Consiste de uma coleção de componentes autônomos,
com objetivos particulares Que se interrelacionam
De acordo com uma Organização Interagindo, negociando e coordenando esforços para
resolver tarefas
DUAS FORMAS DE PROJETO
Organização
Agentes
InteraçãoRestrições e Objetivos
Emergência dePropriedades
CONSIDERAÇÕES NO PROJETO DE SMA
Três Grandes Grupos... Aspectos Fundamentais
Como podemos garantir compatibilidade de ações? Aspectos Arquiteturais
Características a serem providas pela arquitetura Aspectos Ambientais
Como é o ambiente onde funciona o SMA?
ESTRUTURA
Padrão de Relações entre os agentes e sua distribuição de habilidades Cobertura: as habilidades necessárias para resolver
problemas devem ser possuídas por pelo menos um agente;
Conectividade: Agentes devem interagir de forma que suas habilidades possam ser integradas
COMUNICAÇÃO
Habilita os agentes a intercambiar informações. Percepção Ação
Modelada sobre a comunicação humana Atos de Fala Blackboard
Tem esforços de padronização!
ORGANIZAÇÃO
Conjunto de Compromisso Globais, Crenças e intenções comuns aos agentes que querem atingir um objetivo comum.
Definem...Um conjunto de diretrizes...Uma política de interação.
Muitos exemplos!O CInSua Família
NEGOCIAÇÃO
Esforço para solução de conflitos e cooperação Grupo de agentes “self-interested” que consegue
chegar a uma decisão conjunta. Envolve..
Linguagem Protocolo – ex. Contract Net Processo de Decisão
COORDENAÇÃO
Fundamental para o trabalho conjunto. Um SMA pressupõe coordenação entre seus
agentes! Porque...Há dependências entre as açõesNenhum indivíduo pode resolver o problema
sozinhoDeve-se respeitar as restrições globaisDeve-se garantir a harmonia na execução
conjunta de tarefas!
COORDENAÇÃO... II
Então coordenação é...O processo pelo qual um agente raciocina sobre
suas ações locais e as de outros agentes para garantir que a comunidade funcione coerentemente.
Visa garantir que...Todas as partes necessárias existam na sociedade. Interação que possibilite a execução das
atividades.Que todos atuem consistentementeQue tudo seja feito com dos recursos disponíveis
COORDENAÇÃO... III
Para coordenar com sucesso é preciso... Uma estrutura... Flexibilidade nas interações
Comunicação! Negociação!
Conhecimento e raciocínio Para reconhecer interações potenciais entre planos de ação!
ENTÃO... O FUNDAMENTAL É...
Interagir!!! Com quem? Quando? Qual o conteúdo? Como? Que processos e recursos? Por que? Como estabelecer a compreensão mútua?
ORGANIZANDO AS INTERAÇÕES Recordar é Viver... Organizações Formas de Organizar Algumas Arquiteturas Clássicas Cenas dos Próximos Capítulos
SITUAÇÕES DE INTERAÇÃO
Uma situação de Interação então é...Um conjunto de comportamentos que resulta
do agrupamento de agentes que devem atuar no ambiente para atingir seus objetivos, e que dependem de recursos limitados.
COMPARANDO INTERAÇÕES
Uma interação depende de... Objetivos
Os agentes têm objetivos compatíveis? Recursos Disponíveis
Quem pode acessar o que? Habilidades de cada agente
O que cada um sabe fazer?
TIPOS DE INTERAÇÃO (I) Independência
Objetivos CompatíveisCada agente tem recursos e habilidades
SuficientesEx. Duas pessoas pegando o Ceasa/Casa
AmarelaColaboração Simples
Objetivos compatíveis e Recursos Suficientes
Habilidades InsuficientesEx. eu chamo Aline para fazer um bolo
para o povo de Agentes Autônomos
TIPOS DE INTERAÇÃO (II)
ObstruçãoObjetivos Compatíveis e Habilidades SuficientesRecursos Insuficientes
Um corredor derruba outro na maratona Situação de Comércio
Colaboração CoordenadaObjetivos CompatíveisRecursos e Habilidades Insuficientes
Controle de Redes
TIPOS DE INTERAÇÃO (III)Competição Individual
Objetivos IncompatíveisRecursos e habilidades SuficientesMaratona
Competição ColetivaObjetivos Incompatíveis Recursos SuficientesHabilidades Insuficientes
pode causar a formação de CoalisõesEx. Jogo de Futebol
Competição entre fornecedores
TIPOS DE INTERAÇÃO (IV)
Conflitos Individuais sobre RecursosObjetivos incompatíveis e recursos insuficientesHabilidades SuficientesEx. Dois agentes querendo o “prato de
lasagna”Conflitos Coletivos
Objetivos IncompatíveisRecursos e Habilidades Insuficientes
Formação de Coalisões para se apossar dos recursos necessários.
Ex. quem já jogou “War”?
E A TAL DA ORGANIZAÇÃO?
NOÇÃO INTUITIVA DE ORGANIZAÇÃO [HUBNER 03] No nosso dia-a-dia, temos vários exemplos
de organizaçãoUma mesa de trabalhoUm formigueiroUm time de futebol
Perguntas:O que é organizaçãoQuais os tipos de organizaçãoPor que organizar?
ORGANIZAÇÕES DE AGENTES Uma definição rápida...
Uma organização consiste em um conjunto de restrições (regras de conduta) adotadas por um grupo de agentes para que possam atingir seus objetivos coletivos.
Daí... Temos sempre... Os agentes (agentes Patricia, Zé, Carlos) Os papéis (mediador, coordenador, participante) Uma organização (o todo)
UMA DEFINIÇÃO UM POUCO MAIS FORMAL… Fox [1980] define uma organização como um
padrão descrevendo como os seus membros estão em relação e interagem para atingir um fim comum.
E… que tipos de padrões existem?
MODELOS ORGANIZACIONAIS [BAEIJS 98]
Organização de membro único – é a mais simples das organizações
Grupo – permite uma coordenação cooperativa a fim de atingir um objetivo comum. Tomada de decisão coletiva.
Hierarquia simples – baseada na relação mestre/escravo
Hierarquia multinível – como o exército.
MODELOS ORGANIZACIONAIS [BAEIJS 98]
Organização descentralizada – a idéia aqui é a de uma federação – cada nível representa um organização por si só. A coordenação central só funciona para determinar estratégias de longo prazo.
Mercado – baseada na relação produtores/consumidores. Ex: contract net protocol.
POR QUE ORGANIZAR UM SMA? Para garantir a coerência do comportamento do grupo
de agentes autônomos. Em outras palavras, precisamos limitar a autonomia!
Exemplo: todos nós somos autônomos, mas quando assumimos o papel de aluno ou de professor, já não podemos mais fazer certas coisas e podemos fazer outras.
Na sociedade humana a noção de papel é muito usada para representar direitos e obrigações.
O QUE É ORGANIZAÇÃO [HUBNER 03] A organização de um SMA é um conjunto de
restrições ao comportamento dos agentes a fim de conduzi-los a um objetivo comum.
Essas restrições podem ser explícitas ou não e os agentes podem ou não estar conscientes delas
No caso de se desejar explicitar a organização (observada ou institucionalizada), como descrevê-la?
Que noções utilizar (grupos, papéis, tarefas, missões, autoridade, …)?
Qual o significado dessas noções? modelo organizacional
ORGANIZAÇÕES...DO PONTO DE VISTA DOS AGENTES Cada agente pode ter uma visão
subjetiva do todo, ou acesso a uma descrição institucionalEx. O CIn
Descrição total só via Observador ExternoEx. as formigas
Representação distribuída entre os agentesEx. Um grupo de amigos
DO PONTO DE VISTA DO PROJETO DA ORGANIZAÇÃO Descrição Objetiva
Um organograma! Organização Institucionalizada
Descrição Subjetiva Formada pelo observador a partir da observação
do sistema Tudo isto...
Não exclui as visões locais de cada agente
TIPOS DE ORGANIZAÇÃO [HUBNER 03]
TIPOS DE ORGANIZAÇÃO
TIPOS DE ORGANIZAÇÃO
TIPOS DE ORGANIZAÇÃO
UMA CLASSIFICAÇÃO DE AGENTES EM RELAÇÃO ÀS ORGANIZAÇÕES
Agentes que não Representam a OrganizaçãoNão há descrição da organizaçãoFormigueiro
Agentes que não representam a organização institucionalizadaAgentes tem seu comportamento
determinado/regulado pela organizaçãoOrganização é utilizada pelo projetistaTípico de casos RDP
UMA PRIMEIRA CLASSIFICAÇÃO... II Agentes que guardam a Representação da
Organização Agentes constroem um modelo a partir da
interação – modelo parcial E usam o dito para tirar melhor proveito da
interação Agentes que Representam a Organização e
Tiram Proveito dela Agentes conhecem a organização Seu comportamento é influenciado por ela A Organização ajuda os agentes a modelarem seus
colegas
ESTRUTURAS E ORGANIZAÇÕES CONCRETAS
Estrutura Não varia, é o que caracteriza a organização no plano
conceitual. Organização Concreta
É uma instanciação de uma estrutura organizacional.
COMO OS AGENTES SE ORGANIZAM?
Cada agente precisa ter... Representações e mecanismos de Inferência
Individuais Sociais
Para que o agente possa raciocinar sobre coalisões, e estratégias
Organizacionais Para que o agente conheça os modelos de organização Como implementar as relações?
ORGANIZAÇÕES E O ... Agente
Incorporação dos modelos de outros agentes Incorporação de Regras de comportamento. Tratamento de conflitos entre objetivos:
Individuais Coletivos
ORGANIZAÇÕES E ... As Interações
Evitam interações caóticas Possibilitam o alcance dos objetivos São baseadas na noção de dependência Possibilitam coalisões
SOBRE OS PAPÉIS...
Papéis: protótipos de funções a serem desempenhadas pelos agentes.A cada um são associadas:Um conjunto de metas.Um conjunto de processos.Um conjunto de direitos (ou autoridades)Um conjunto de restrições na execução dos
processos.Um conjunto de recursos necessários ao papel.
MODELOS DE ORGANIZAÇÕES
Modelos estáticos (top-down) - RDPAgentes têm problemas a resolver a priori.
Cooperação é preestabelecida. Modelos dinâmicos(bottom-up) - SMA
Interações são estabelecidas dinamicamente.Modelos Baseados em Utilidade
É bom para o agente participar?Modelos Baseados em Complementaridade
Se não participar, não realiza a tarefa
COMO ESTUDAR ORGANIZAÇÕES? Funcionalmente
Descreve as funções do SMA em suas diferentes dimensões
Estruturalmente Descreve parâmetros de hierarquia e suas relações
Via Parâmetros de concretização Lida com a transição de estrutura para organização
concreta.
FUNÇÕES DE UMA ORGANIZAÇÃO Representacional
Compreende as funcionalidades presentes para modelar outras organizações e ambientes
Papel do Arquivista Organizacional
Gerenciamento da organização, em especial as funções de coordenação e alocação de tarefas
Papéis de mediador, planejador, cliente, coordenador Conativa
Como escolher e determinar as atividades da organização Papel do decision-maker
FUNÇÕES DE UMA ORGANIZAÇÃO Interativa
Gerencia a interação da organização com seu ambiente e com outras organizações
Papéis de observador, executivo e comunicador Produtiva
Compreende as atividades básicas da organização
PreservativaComo manter a organização em bom estado de
funcionamento?
DIMENSÕES DE UMA ORGANIZAÇÃO Física
lida com implementação, arquitetura e recursos da Organização
Como isto é implementado na organização? Social
lugar ocupado pela organização em outra de mais alto nível
Como responder às necessidades da organização superior?
DIMENSÕES DE UMA ORGANIZAÇÃO Relacional
preocupa-se com as interações como, quando e porque a nossa
organização interage com outras? Ambiental
preocupa-se com a relação organização-ambiente
Como podemos interagir com o mundo? Pessoal
Preocupa-se com as questões de auto-avaliação
ANÁLISE FUNCIONAL DE ORGANIZAÇÕES
Físico Social Relacional Ambiental Pessoal
Repres. Estrutura de Rep.
Papéis, Grupo
Repres. de outros
Representação do mundo
Repres. De Si
Organiz. Controle Planej. De ações sociais
Controle de comunic.
Planej. De ações
Meta-planej.
Conativa Obj., restrições
Obj. coletivos
demandas Fontes de prazer, etc
Desejos, restrições internas
Interativa
Comunicação Descrições, protocolos
Primitivas de comunicação
Descrição de percepção
Auto comunicação
Produtiva
Arquit. De tarefas
Gerenciamento da organiz.
Funcionalidades de Coordenação, negociação
Tarefas relacionadas com o Amb.
aprendizado
Preserv. Implementação
Reprodução
Rede de contatos
recursos reparos
RELAÇÕES ENTRE INDIVÍDUOS (OU CLASSES DELES)
Conhecimento A sabe que B existe e pode eventualmente mandar
msgs para ele. Comunicação
há um canal de mensagens entre A e B. Subordinação
Estática – senhor/escravo Dinâmica – provisão de serviços
MAIS RELAÇÕES...
Relações OperativasA depende de B para realizar uma tarefaDinamicamente, são chamadas de compromisso.
InformacionaisA precisa que B valide seus conhecimentos
Confidenciais indicam conflitos de recursos
CompetitivasUma maratona
ALGUNS MODELOS CLÁSSICOS
Organizações Emergentes Organização aparece a partir do comportamento do
sistema Modelo Manta (Drogoul et al.) Inspirado na gênese de colônias de Formigas Agentes não podem alterar o modelo da Organização
MAIS MODELOS... Representações Locais (Werner 1989)
Função da Organização é tornar a interação mais eficiente. Representa algumas formas de Cooperar
Organização definida a partir de um conjunto estruturado de papéis
<I,S,V> I = informações S = permissões – podem modificar as intenções
iniciais V = responsabilidades
MODELOS CENTRADOS NA ORGANIZAÇÃO
Organizações precedem os agentes Sua memória é preservada independente
destes... Falta de um modelo dificulta o raciocínio Separar a organização dos componentes eleva a
abstração. Ex. Aalaadin (Ferber e Gutknecht)
AALAADIN
Agente
PapelGrupo
É membroassume
contém
Não importa a ArquiteturaIndividual
Tem o conjunto de Papéis Necessários para Funcionar
Conjunto de Responsabilidades dos agentes
UM EXEMPLO... O TOVE Papel:
Conjunto de metasConjunto de estruturas de atividades que
permitem alcançar as metasConjunto de autoridades/permissõesConjunto de habilidades que o agente
deve possuirConjunto de restrições na execução dos
processosConjunto de Recursos
TOVE... II Hierarquia e Especialização de Papéis Agente:
membro de uma divisão Um ou mais papéis Realiza atividades Consome recursos Pode formar times...
TOVE... ESQUEMATICAMENTE
organização
metaSub-meta
habilidade
autoridade
papel
processos
restrição recurso
atividade
comunicação
timeagente
divisão Sub-divConsiste de
tem
tem
tem
temtem
É membro
É membro
Consiste de
consomeLimitado a
Formado por
requer
Decomposição de
TAEMS
Noção central é a de TarefaObjetiva: estrutura de tarefas realSubjetiva: visão dos agentesGenerativa: informação extra sobre como gerar
as outras visões SUBTAREFA
Função de qualidade das tarefas calculada a partir das subtarefas
Outra forma é analisar as dependências entre as tarefas
ORGANIZAÇÕES COMO ETAPA DE DESENVOLVIMENTO GAIA
Define organizações via interação e papéis Papel
Responsabilidade Permissões Atividades Protocolos
GAIA
Declaração de Requisitos
Modelo de Papéis
Modelo de Interações
Modelo de Conhecimento
Modelo de Serviços
Modelo de Agentes
GAIA Cada papel organizacional é formado por:
Responsabilidades: funções que o agente deve realizar para o sistema, definidas por meio de atividades e protocolos)
Permissões para a utilização de recursos
Atividades: ações que o agente pode realizar
Protocolos: como o agente deve interagir com os demais
CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MODELOS ORGANIZACIONAIS Foco nos Planos Globais
Especificação de planos Alocação de tarefas Coordenação Organização como conjunto de planos Memória das melhores práticas
CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MODELOS ORGANIZACIONAIS Foco nos papéis
Estrutura de relações Agentes pertencem a grupos Alguns modelos combinam as duas abordagens Organização como conjunto de normas O modelo Moise tenta combinar todos os
aspectos...
CENAS DOS PRÓXIMOS CAPÍTULOS
Até agora, pensamos um pouco sobre questões de SMA, e o que os diferencia dos outros sistemas.
Nas próximas aulas, veremos com mais detalhes o que SMA tem a nos dizer sobre comunicação, coordenação e negociação.