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.