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Tassonomia dei Sistemi Distribuiti
Antonio D'Angelo
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Comportamento
definizione dell'elemento base del controllo di un robot autonomo
regolarità di interazione fra il robot e il proprio ambiente
legge di controllo per raggiungere e/o mantenere un particolare obiettivo assegnato
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Comportamenti come Operatori
I comportamenti sono operatori che definiscono il:
raggiungimento di un obiettivo, se specificano stati terminali, per cui il robot si ferma nel mo- mento della loro realizzazione;
mantenimento di un obiettivo, se perdurano nel tempo e non sono rappresentabili come stati terminali perchè sono caratterizzati da equilibri dinamici da mantenere.
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Significato degli Operatori
Raggiungimento: il robot si ferma nel mo- mento della realizzazione dell'obiettivo;
Mantenimento: non si tratta di uno stato terminale perchè è caratterizzato da un equilibrio dinamico da mantenere.
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Comunicazione ed Interazione
Se sono presenti due o più robot nel medesimo ambiente, allora è necessario stabilire sotto quali condizioni le azioni dell'uno influiscono sul funzionamento dell'altro
interazione: mutua influenza sui comportamenti
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Comportamento Collettivo
comportamento collettivo: ogni schema temporale di interazioni fra più agenti definiti da un osservatore esterno
Fra tutti i possibili comportamenti collettivi solo alcuni sono effettivamente rilevanti per il conseguimento di un obiettivo collettivo
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Comunicazione
la comunicazione è il modo più comune attraverso il quale gli agenti intelligenti possono cooperare fra loro;
il risultato osservabile di un comportamento può essere interpretato come una forma di comunicazione;
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Comunicazione Diretta
comunicazione diretta: atto comunicativo puro, con il solo obiettivo di trasmettere informazione (ad es. il parlato o la tras-missione di un messaggio radio);
non deve essere necessariamente simbolico;
che siano uno o a molti si richiede che i riceventi siano identificabili;
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Comunicazione Indiretta
comunicazione indiretta: si basa sull'osservazione del comportamento di un altro agente;
questo tipo di comunicazione viene chiamato stigmergico in biologia;
si riferisce alla modifica dell'ambiente piuttosto che ad uno scambio messaggi diretto;
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Cooperazione
cooperazione: forma di interazione basata sulla comunicazione.
alcuni modelli di comportamento collettivo richiedono una comunicazione diretta:
comportamenti collettivi dipendenti da qualche forma di negoziazione
richiedono l'assegnazione dei singoli compiti a tutti i partecipanti
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Cooperazione Esplicita
cooperazione esplicita: si definisce come tale
un insieme di interazioni che coinvolgono uno scambio di informazioni o,
l'esecuzione di azioni a beneficio di altri agenti
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Cooperazione Implicita
cooperazione implicita: si tratta di azioni che, pur essendo parte del repertorio di comportamenti per il conseguimento di obiettivi specifici di un singolo agente, possono avere nell'ambiente l'effetto di aiutare altri agenti a conseguire i propri obiettivi
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Interferenza e Conflitto
interferenza: qualunque influenza che si oppone o blocca il comportamento di un agente verso il conseguimento di un obiettivo;
Nelle società costituite da agenti con gli stessi obiettivi, l'interferenza si manifesta con la competizione per risorse condivise;
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Conflitti
Nelle società differenziate, dove i singoli individui possono avere obiettivi diversi fra loro, i conflitti si presentano in forme più complesse come
la discordanza fra obiettivi,
il deadlock, arrivando anche alla
presenza di oscillazioni
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Competizione sulle Risorse
competizione sulle risorse: forma di interfe-renza dovuta alla molteplicità causata da gruppi di agenti che competono per l'ac-cesso a risorse comuni come
lo spazio libero,
le informazioni disponibili o
gli oggetti presenti nell'ambiente;
questa forma di interferenza compare sia in gruppi omogenei che eterogeni di individui.
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Competizione sugli Obiettivi
competizione sugli obiettivi: dipende da conflitti dovuti alle relazioni esistenti fra gli stessi obiettivi
insorgono solamante in gruppi disomoge-nei dove gli individui perseguono sotto-obiettivi differenti
compatibili ad alto livello
conflittuali ai livelli più bassi
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Modello Predittivo
La competizione sugli obiettivi può essere ridotta con tecniche DAI se
si assegna agli agenti capacità predittive sul comportamento degli altri agenti, con
un modello che ciascun agente deve mantenere sugli obiettivi e le intenzioni di ogni altro agente del gruppo.
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Regole Sociali
l'approccio predittivo richiede risorse computazionali che non scalano con l'aumentare della dimensione del gruppo
l'uso di regole sociali è un modo meno costoso per eliminare o ridurre parzial-mente la competizione su obiettivi e/o risorse
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Interferenza e Competizione
L'aumento della dimensione del gruppo provoca anche un aumento dell'interfe-renza dovuta alla competizione per l'acquisizione di risorse
il declinio della performance globale del gruppo dà luogo ad una sempre maggiore richiesta di regole sociali
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Efficienza e Robustezza
Nei sistemi robotici coesistono due tipi diversi di valutazione della capacità di conseguimento degli obiettivi posti:
l'efficienza, che dipende essenzialmente dagli algoritmi implementati in ciascun robot per raggiungere l'obiettivo richiesto, e
la robustezza, che deriva dalla necessità di predisporre il sistema a superare eventuali fault locali.
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Performance
performance: attitudine di un sistema robotico a rispondere adeguatamente sia sul lato dell'efficienza che della robustezza
sensibile riduzione nei gruppi di robot omogenei
predisposti a soddisfare obiettivi comuni, provocando
l'aumento dell'interferenza dovuta al tentativo di acquisire risorse comuni.
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Benevolenza
le richieste di accesso a risorse comuni, effettuato dai singoli individui, sono governate da casualità e asincronicità.
proprietà di benevolenza: ciascun individuo non interferisce deliberatamente sul conse-guimento del compito di un altro individuo
l'aumento del numero di individui, a parità di risorse condivise, dà luogo ad un drasti-co declino della performance
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Impatto delle Regole Sociali
grafico qualitativo dell'impatto delle regole sociali sul funzionamento complessivo del sistema multirobot.
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Nessuna Regola Sociale
La prima curva mostra il comportamento del gruppo in assenza di regole sociali, evidenziando una quantità limitata di risorse accessibili
un incremento limitato della dimensione del gruppo riduce drasticamente la perfor-mance complessiva in seguito ad un'ele-vata interferenza per l'acquisizione di risorse.
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Una Regola Sociale
la seconda curva mostra l'introduzione di una regola sociale
imponendo uno specifico protocollo per un eventuale utilizzo delle risorse.
riduzione della libertà d'azione del singolo individuo
evidenziata dalla possibile inattività in attesa che la risorsa si renda disponibile
la performance complessiva migliora notevolmente.
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Due Regole Sociali
La terza curva mostra il comportamento dello stesso gruppo quando il suo accre-scimento raggiunge un limite superiore oltre il quale la singola regola sociale non è più sufficiente a mitigare l'impeto verso un schemi di interferenza più complessi.