Sistemas Multi-Agentes

Comunicação e Cooperação

Motivação O uso de agentes individuais pode

não ser adequado para todas as situações de problemas que ocorrem na prática.

Um único agente pode causar sérias restrições.

Requer uma enorme quantidade de conhecimento para resolver situações complexas.

Motivação Muitos problemas, por causa de sua

natureza distribuída, requerem unidades que resolvam o problema distribuído.

Sistemas Multi-Agentes evitam as situações de problemas descritos.

Um determinado número de agentes autônomos e independentes são ativos dentro de um sistema multi-agentes.

Cooperação em Sistemas Multi-Agentes

Cooperação

Estratégias

Protocolos

Estratégias de Cooperação

São compostas de módulos.

Estratégias de Negociação. Princípios de Matchmaking e

Brokering.

Comunicação em Sistemas Multi-Agentes

Comunica-ção

QuadroNegro

Diálogos

Mensagens

Protocolos

Processo de Resolver Problemas Distribuídos

.......

.......

OVERALL PROBLEM

OVERALL PROBLEM

SUBPROBLEM 1 SUBPROBLEM 2 SUBPROBLEM n

SUBSOLUTION nSUBSOLUTION 1 SUBSOLUTION 2

Problem division

Solution of the

subproblems

Combining the

subsolutions

Métodos de Comunicação

Diferenciados em: - sistemas com quadro-negro, - sistemas baseados em

mensagens - sistemas baseados em diálogos.

Método do Quadro-Negro

Quadro Negro

Agente

Agente Agente

Agente

Quadro-Negro

O quadro-negro provê a todos os agentes dentro de um sistema multiagentes, uma área de trabalho comum, na qual eles podem trocar informação e conhecimento.

Quadro-Negro

Um agente inicia uma ação de comunicação escrevendo um ítem de informação no quadro. Esta informação é então disponível para todos os outros agentes no sistema.

Quadro-Negro

Todo agente pode, em qualquer tempo acessar o quadro, para ver se alguma informação tem chegado desde seu último acesso. Se sim, ele pode ler essa informação.

Estrutura Estendida de Quadro-Negro

Subproblemas

Moderador

AgenteAgente

Agente Dispatcher

KSARs

Conhecimento de Controle

Moderador O conceito de quadro-negro original não tem

qualquer instância para verificar contribuições ou parar agentes de armazenar informação para subproblemas que não são parte de sua área de responsabilidade.

Assim, um moderador publica no quadro os próximos subproblemas a serem resolvidos e verifica quais agentes se aplicam para a solução das tarefas associadas.

O moderador realiza a atribuição de um subproblema a um agente.

KSAR Qualquer agente pode usar o quadro

para ler subproblemas em aberto.

Se ele tem interesse em subproblemas específicos, ele usará uma base de dados por criar um Knowledge Source Ativation Record (KSAR) na base de dados.

Dispatcher

Um dispatcher tem a tarefa de informar aos agentes, registrados no quadro, de mudanças feitas no quadro. Por exemplo, se novas mensagens surgem e novos subproblemas são oferecidos, o dispatcher pode contactar aqueles agentes que ele considera que podem ter interesse na nova informação.

Modelo BBI

DomainBlackboard

ControlBlackboard

Agent Agent Agent Agent

Choose-KSAR Execute-KSAREnumerate-KSAR

Domain

KSARsControlKSARs

Princípio de Transmissão de Mensagem

Agent A(Sender)

Agent B(Receiver)

Message

Estrutura de Diálogo

Agent A Agent B

Agent C

Ask-about

reply

Ask-aboutreply

Protocolos KQML (Knowledge and Query

Manipulation Language) representa o mais amplamente usado protlocolo para comunicação em sistemas multi-agentes.

KQML foi desenvolvida como parte do projeto American Knowledge Sharing Efforts (KSE) na University of Maryland [Finin 1993, Labrou/Finin 1997].

KQML KQML define um formato de

mensagem e um sistema de transmissão de mensagens para a comunicação e cooperação em sistemas multi-agentes.

KQML define um grupos de protocolos para identificação, estabelecimento de conexão e troca de mensagens.

KQML O conteúdo semântico de uma

mensagem não é especificado em detalhe em KQML.

Porque o padrão é aberto, várias linguagens podem ser usadas para trocar conhecimento e podem ser integradas em uma mensagem KQML.

KQML KQML diferencia três níveis: - comunicação (protocolos para todos os parâmetros de comunicação técnica). - mensagens (define os tipos de ações de fala associados com uma mensagem). - conteúdo (especifica o conteúdo da mensagem,

embora KQML seja limitado para especificar somente um frame geral no qual os conteúdos reais podem se incorporados em alguma linguagem arbitrária)

KQML Toda mensagem de KQML tem a

seguinte estrutura: (<Performative> : content <statement/speechat> : sender <name> : receiver <name> : language <text> : ontology <text> )

KQML Performative são os tipos de ações

de fala.

Para garantir o seu uso generalizado, KQML define uma ampla gama de tipos de ações de fala que podem ser usados para quase todas os propósitos de aplicações.

KQML –Tipos de Ações de Fala em

Tipo de Ações de Fala ou

Performativa

Significado

achieve S deseja que E torne verdadeiras algumas declarações em seu ambiente.

advertise S é particularmente adequado para realizar algum tipo de ação de fala particular.

ask-all S deseja que todos respondam na base de conhecimento de E.

broker-one S deseja que E encontre auxilio para sua ação de fala.

deny A ação de fala já não mais se aplica a S.delete S deseja que E remova certos fatos específicos de

sua base de conhecimento.

Performativas KQML

recommend-one S deseja o nome de um agente que pode responder a uma ação de fala.

recruit-one S deseja que um agente E execute uma ação de fala.

sorry S não possui o requerido conhecimento ou informação.

subscribe S deseja continuamente informação das respostas de E para uma ação de fala.

tell S transfere uma ação de fala.

KQML Os conteúdos de mensagens reais, tal como

uma ação de fala específica, são inseridos no campo de conteúdo.

A linguagem usada não é definida, e por esta razão, essa linguagem é especificada no campo de linguagem.

O receptor pode usar o campo de linguagem para determinar a linguagem usada para codificar os conteúdos de mensagens e então ler o campo de conteúdo.

KQML Obviamente, para este propósito, o

receptor deve,ser capaz de entender e interpretar a linguagem usada.

O campo Ontology define o dicionário ou vocabulário especial usado para os conteúdos de mensagem.

KQML Um exemplo de comando KQML

(ask-one :content(PRICE IBM ?price) :receiver stok-server :language LPROLOG :ontology NYSE-TICKS )

KQML O sender usa o tipo de ação de fala ask-

one para informar o receptor de seu desejo de receber uma resposta para a questão realizada.

O conteúdo real da mensagem neste exemplo é formulado na linguagem LPROLOG e a questão é o preço de um IBM share.

KQML O fato que o preço requerido se relaciona a

um share price resulta da ontologia usada, neste caso, os símbolos em New York Exchanger (NYSE) ticker.

Se, por exemplo, o receptor for um vendedor de computadores e a ontologia sobre sistemas de computação, o conteúdo da mensagem poderia ser interpretado diferentemente, por exemplo, como uma questão perguntando o preço de um sistema de computação IBM.

KQML Nem todo diálogoem KQML deve ser

modelado na forma de simples processos question/answer.

KQML introduz a função de um facilitador para também permitir o uso de estruturas de dados mais complexas.

KQML A principal tarefa de um facilitador

é trazer juntos aqueles agentes que estão buscando por informação e aqueles que estão provendo informação.

Uso de um Facilitador

AGENT1

AGENT 2 AGENT

1AGENT

2

FACILITATOR

ASK(X)

TELL(X)2.

BROKER(ASK(X))

5.TELL(X)

1.ADVERTIS

E(ASK(X))

4.TELL(X)

3.ASK(X

)

KQML Se um agente busca por informação

específica, mas não sabe quais outros agentes podem provê a informação, ele pode usar a performativa broker para fazer uso de serviços de um facilitador.

O facilitador aceita a consulta e tenta

encontrar um agente com o conhecimento apropriado.

KQML

Todo agente pode usar uma performativa advertise para registrar seu conhecimento com o facilitador.

Variantes de Comunicação em KQML

AGENT1

AGENT 2

FACILITATOR

AGENT1

AGENT 2

FACILITATOR

4.ask(X)

5.tell(X)

3.reply(X)

1.Advertise(ask(X))

2.Recommend

(ask(X))

1.subscr

ibe(ASK(

X))

2.tell(X)

3.tell(X)

Variantes em KQML O lado esquerdo da figura mostra um

processo similar ao do exemplo prévio, mas com a diferença que um recommend é usado no lugar de broker.

Neste caso, o facilitador supre somente o endereço de um agente adequado. A transferência do conhecimento toma lugar diretamente entre os dois agentes e não, como no exemplo anterior, mas por meio do facilitador.

Variantes em KQML

Um subscribe informa ao facilitador continuamente buscar respostas através de sua base de conhecimento para uma mudança específica. Se uma mudança ocorre, ela é passada ao agente questionador.

Integrando agentes

Existem dois possíveis conceitos para integrar agentes existentes em um sistema multi-agentes baseado em KQML:

- todo agente poderia ser estendido com a capacidade para processar mensagens KQML.

- ou um componente adicional poderia realizar esta tarefa para o agente.

Integrando agentes

Para tornar o sistema o mais flexível e aberto possível, é desejável considerar a segunda variante.

Uma possível arquitetura testada como parte de diversos sistemas:

Arquitetura de um SMA baseado em KQML

AGENT KQMLRouter

KRIL

KRIL

Functioncalls

KQMLMessage

s

KQMLMessage

s

NETWORK

Arquitetura de um SMAbaseado em KQML Todo agente tem dois módulos

adicionais: - um roteador KQML - uma de interface entre o

roteador KQML e o agente (KRIL)