sistemas multiagente
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SISTEMAS MULTIAGENTE
Juan C. Garcia-Ojeda, PhD(c), MSc., [email protected]
Tomado de Weiss, Ferber, y Sycara
REPASO CLASE ANTERIOR
Un agente Percibe y actúa en su ambiente
Un agente inteligente es reactivo, autónomo, social y pro-activo
Arquitecturas Agentes de Reflejo Simple usan reglas de
condición-acción basado en la percepción actual Agentes de Reflejo con Estado usan reglas de
condición-acción pero guardan el estado del mundo
Agentes basado en Metas toman decisiones basados en el meta actual del agente
SISTEMA MULTIAGENTE
Una red cohesionada de agentes que interactúan para resolver problemas más allá de las capacidades o conocimiento individual de los agentes (Sycara)
Kinétics – la ciencia y la tecnología de las organizaciones artificiales (Ferber) Se enfoca en la construcción de sistemas
multiagente.
POR QUÉ USAR SISTEMAS MULTIAGENTE? Problemas del Mundo real son muy grandes y complejos para un
simple agente Agentes individuales tienen limitaciones: conocimiento, recursos,
perspectiva
Sistemas Multiagente son modulares Soporta nociones modernas en la ingeniería de software Permite la integración de sistemas legados
Problemas reales involucran sistemas dinámicos y distribuidos Algunos problemas son naturalmente descritos como múltiple agentes
interactuando. Algunos problemas tienen recursos distribuidos espacialmente
Sensores, monitores sísmicos, recolectores de información Algunos problemas tienen conocimiento distribuido
Ingeniería concurrente, manufactura, cuidados de salud
Mejorar el rendimiento Uso de concurrencia
ESTUDIAR SISTEMAS MULTIAGENTE Enfocarse en interacciones como la base para el
entendimiento de la conducta del sistema y evolución.
Estudiar diferentes tipos de interacciones y enlazarlos en la organización y el rendimiento de los sistemas multiagente.
Categorizar mecanismos organizacionales tales como: agrupamiento, especialización, distribución de tareas, coordinación, resolución de conflictos, etc.
Definir modelos operacionales de estas interacciones basado en la conducta del agente/multiagente.
DEFINICIÓN FORMAL
Un Sistema Multiagente consiste de los siguientes elementos (Ferber) E – un ambiente con algún volumen O – un conjunto de objetos situados en E A – un conjunto de agentes, A O R – un conjunto de relaciones las cuales enlazan
objetos Op – un conjunto de operaciones que permiten al
agente percibir, producir, consumir, transformar, y manipular objetos.
L – un conjunto universal de leyes que representan como las operaciones influyen en el mundo [Evolución del Mundo]
ASPECTOS CRÍTICOS DE LOS SISTEMAS MULTIAGENTE Acción
Como pueden diferentes agentes actuar simultáneamente Cuáles son las consecuencias de sus acciones Que pasa cuando un plan no puede ser logrado
Interacción Como podemos describir/analizar mecanismos de
interacción Como podemos inducir conductas específicas en otros
agentes Cooperación versus competencia
Adaptación Aprendizaje – adaptación de agentes individuales Evolución – reproducción/muerte colectiva de agentes
CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS MULTIAGENTE
Cada agente tiene información o capacidades incompletas.
No existe sistema de control global.
Datos descentralizados.
Computación asíncrona.
SISTEMAS MULTIAGENTES – CERRADOS Y ABIERTOS
Sistemas Abiertos Se asume que los agentes han sido diseñados
por diferentes personas y con varias intenciones
Sistemas Cerrados Agentes son comúnmente diseñados para
alcanzar una meta general
SISTEMAS MULTIAGENTE - DIVERSIDAD Agentes
Número Uniformidad Metas Arquitectura Habilidades (Sensores y efectores)
Interacción Frecuencia Persistencia Nivel Patrón (flujo de control) Variabilidad Propósito
Ambiente Predecible Accesible Dinámico Diverso Disponibilidad de Recursos
SISTEMAS MULTIAGENTE - CONCEPTOS
Coherencia Interacción Coordinación Conflicto Comunicación Administración de Recursos Asignación de Tareas
COHERENCIA
Coherencia es una propiedad global de un Sistema Multiagente Medido por la eficiencia, calidad, consistencia de
la solución global Asegurar coherencia en un Sistema
Multiagente es muy difícil Por naturaleza, Sistemas Multiagentes carecen
de globalidad Perspectiva Datos Control
INTERACCIÓN
Interacción Agentes pueden ser afectados por otros agentes
(incluyendo humanos) en lograr sus metas Puede tomar lugar directamente vía un lenguaje
de comunicación Pudiera tomar lugar indirectamente vía el
ambiente Agentes perciben otras acciones y reaccionan de
acuerdo
COORDINACIÓN
Inteligencia Artificial Distribuida se enfoca en coordinación a través de interacciones Ejemplo: Grupo sentado en el exterior durante
una tormenta eléctrica Dos tipos
Agentes Cooperativos Basado en la benevolencia – agentes comparten una
meta común Agente Egoístas
Si las metas están en conflicto, ellos compiten Si las metas no están en conflicto, ellos simplemente
coexisten
CONFLICTO
Detectar y corregir disparidades e inconsistencias es difícil
Principal enfoque para resolver conflictos has sido la negociación Asume agentes egoístas, con cierta racionalidad,
e información incompleta Agentes intercambian propuestas y
contrapropuestas
COMUNICACIONES
Para mejorar la coherencia, un Sistema Multiagente debe planear el contenido, cantidad, tipo y tiempo de sus comunicaciones
Problemas en sistemas abiertos Interoperabilidad
KQML, FIPA Ontologías
Encontrar otros agentes Mediadores Intermediarios
ADMINISTRACIÓN DE RECURSOS
Basado en Investigación de Operaciones Satisfacción de restricciones distribuidas Asume que los agentes están trabajando hacia
una meta común Estrategias basadas en Mercado
Agentes son auto-interesados Agentes controlan pocos recursos Problemas incluyen
Acaparar recursos Conducta oscilatoria o caótica Agentes inescrupulosos
ASIGNACIÓN DE TAREAS
Como asignar responsabilidades y recursos para mejorar la eficiencia y coherencia
Ejemplos Conectados Dinámicos Planeados
ASIGNACIÓN DE TAREAS - DINÁMICAS
Asignación Dinámica Ejemplo – Contract Net Protocol (CNP)
Manager Contractor
Asignación Dinámica
Paso 1 – Manager envía peticiones para ofertar
Contractor Contractor
Contractor Contractor
Manager
ASIGNACIÓN DE TAREAS - DINÁMICAS
Asignación Dinámica Ejemplo – Contract Net Protocol (CNP)
Manager Contractor
Asignación Dinámica
Paso 2 – Contractors deliberan
Contractor Contractor
Contractor Contractor
Manager
ASIGNACIÓN DE TAREAS - DINÁMICAS
Asignación Dinámica Ejemplo – Contract Net Protocol (CNP)
Manager Contractor
Asignación Dinámica
Paso 3 – Algunos Contractors reponden con ofertas
Contractor Contractor
Contractor Contractor
Manager
ASIGNACIÓN DE TAREAS - DINÁMICAS
Asignación Dinámica Ejemplo – Contract Net Protocol (CNP)
Manager Contractor
Asignación Dinámica
Paso 4 – Manager selecciona el ganador
Contractor Contractor
Contractor Contractor
Manager
ASIGNACIÓN DE TAREAS - DINÁMICAS
Asignación Dinámica Ejemplo – Contract Net Protocol (CNP)
Manager Contractor
Asignación Dinámica
Paso 5 – Manager notifica el ganador y el perdedor
Contractor Contractor
Contractor Contractor
Manager
ASIGNACIÓN DE TAREAS - PLANEADAS
Planeación multiagente debe considerar Restricciones que otras acciones del agente
toman lugar en la escogencia de las acciones de otro agente
Restricciones que los compromisos de un agente toman lugar en la escogencia de sus acciones
Evolución impredecible del mundo causada por otros agentes
ENFOQUES PARA LA PLANEACIÓN EN SISTEMAS MULTIAGENTE
Coordinación Central – observar a todos los sub-planes
Esquemas de control distribuido Planes de intercambio parcial
Planeamiento global parcial Compartir planes Ajustes locales para lograr metas comunes
Modelado explícito de equipos de trabajo Compromisos compartidos Intenciones compartidas de los miembros del
equipo
SISTEMAS MULTIAGENTES – PROBLEMAS Y DESAFÍOS
Cuando y como deberían los agentes interactuar para alcanzar sus objetivos de diseño
Dos enfoques Bottom-up
Buscar capacidades específicas en los agentes que resulten en capacidades de grupo
Top-down Buscar convenciones de grupo que restrinjan
interacciones de los agentes
Genera algunos problemas interesantes
PROBLEMAS
Como administrar la organización del sistema Formación, modificación, y muerte
Como descomponer tareas y metas Enfoques incluyen asignación, audiciones, ...
Como detectar conflictos y resolverlos Audiciones, arbitramento
Como representar/razonar acerca de otros agentes Sus acciones, planes, conocimiento, e
interacciones Como llevar a cabo comunicación entre
agentes Que lenguajes y protocolos usar
RESUMEN
Definición Características Problemas
SISTEMAS MULTIAGENTECOMO ORGANIZACIONES
Tomado de Weiss, Ferber, y Sycara
REPASO
Analizando Sistemas Multiagente Organizaciones Tipos de Organizaciones
ANALIZANDO SISTEMAS MULTIAGENTE
Dos enfoques para analizar sistemas multiagente Basado en agentes
Experimental, permite propiedades de sistemas emergentes
Enfocado en la conducta interna del agente Basado en organizaciones
Top-down, enfoque de diseño Enfocado en la interacción de los agentes
Existe una dualidad entre los enfoques Organizaciones son el resultado de interacciones
entre agentes Agentes están restringidos por la organización
ORGANIZACIONES
Organizaciones proveen un esquema para los agentes interactuar a través de Roles Conductas Esperadas Relaciones de Autoridad
NIVELES ORGANIZACIONALES
Tres niveles de organización multiagente – tomados de sociología Micro-social
Interacciones entre agentes individuales o grupo pequeño de agentes
Grupos Estructuras usadas para componer organizaciones Incluyen roles, actividades y estructuras
Sociedades Globales (poblaciones) Dinámicas de gran número de agentes Comúnmente estudiadas en vida artificial
VISTAS ORGANIZACIONALES
General Vista en términos de estructura (patrones de
información) y relaciones de control Teoría de la Organización
Un conjunto de agentes con obligaciones mutuas, obligaciones globales, y creencias mutuas
Ejemplos
ORGANIZACIÓN JERÁRQUICA
Autoridad es dada a un agente de más alto rango
La comunicación es vertical
COMUNIDAD DE EXPERTOS
Agente como un especialista Organización plana Controlado por “reglas de orden”
ORGANIZACIONES BASADAS EN MERCADOS
Agentes compiten por recursos vía oferta y contratación
managermanager
manager
contractorcontracto
rcontractorcontracto
rcontractorcontracto
r
contractorcontracto
rcontractorcontracto
rcontractorcontracto
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RESUMEN
Analizar Sistemas Multiagente Organizaciones Tipos de Organizaciones