SISTEMAS MULTIAGENTES

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SISTEMAS MULTIAGENTES

• Prof. Fred Freitas - fred.freitas_at_tci.ufal.br

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Índice

• Inteligência centralizada x distribuída
• Motivações
• Classificações
• Resolução distribuída de problemas - RDP
• Sistemas Multiagentes - SMAs

• SMAs Reativos
• SMAs Cognitivos
• Comunicação entre agentes cognitivos
• Noções fraca e forte de agente
• Sistemas Híbridos
• Problemas em IAD
• Aplicações

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Inteligência Centralizada ou Distribuída ?

• Visão de Inteligência Coletiva ou individual?
• Não aproveitamos muito o trabalho alheio.
• A Internet nos faz trabalhar de forma mais
  inteligente (nenhum componente é crítico).
• Resolução de problemas Há alguns cuja solução é
  inerentemente distribuída ou fica mais fácil
  distribuindo!
• Agentes sem inteligência podem em conjunto gerar
  algo inteligente?
• A inteligência de cada ser humano é centralizada
  ou distribuída ??

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Histórico

• HEARSAY II Corkill et al.73
• Arquitetura de quadro-negro.
• Sociedade da Mente Minsky78
• Distribuição, independência e emergência.
• Contract Net Smith 82
• Leilão de tarefas.
• Robôs reativos Brooks 86
• Arquitetura de subsunção (taxonomia).

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Sociedade da Mente Minsky

• Uma porção de agências por mente!
• Ações/soluções emergem das interações entre as
  agências
• Conflitos
• Metas (prazer, dor)
• diferentes representações neurais e simbólicas
• mecanismos de controle e vias,
• Garis
• Ativadores
• memória de agentes
• reuso criativo
• hierarquias de sociedades
• Scripts
• habilidades construídas a partir de somas
• teias de RNAs
• Aceitam-se ambiguidades e erros!

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Sociedade da Mente Minsky
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Exemplo

• O Quebra-cabeça dos N(8) números é um
  NP-completo.
• A-3x3 peças
• IDA-4x4 peças
• RTA-5x5 peças
• Sem escalabilidade
• RDP-testes c/30x30!
• Cd peçaag.reativo.

• A solução emergiu das interações entre eles.
• Primitivas de satisfação, fuga e agressão, c/
  pontuação por distância, restrições de
  trancamento, loops e pontas.

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Quebra-cabeça dos N números
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Quebra-cabeça dos N números
E B C A H F
D G
Bloqueado Ativo
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Quebra-cabeça dos N números
E B C A H F
D G
Bloqueado Ativo
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Quebra-cabeça dos N números
B C E A H F
D G
Ativo
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Quebra-cabeça dos N números
B C H A G E
F D
Ativo
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Quebra-cabeça dos N números
A B C G H E F
D
Bloqueado Ativo
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IA Clássica

• Metáfora psicológica uma pessoa ou entidade
  resolve o problema.
• Inteligência atomizada, restrita aos micro
  aspectos de sua própria racionalidade.

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IA Distribuída - Sistemas Multiagentes

• Complementa a metáfora psicológica com uma
  sociológica.
• As soluções emergem de ações e interações
  produtivas entre agentes autônomos.
• Relacionada aos macro aspectos dos agentes
  agentes enquanto sociedade.
• Inspirada também em linguística, sociologia,
  economia, filosofia, biologia ...

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IA e SD

• Resolução de Problemas
• Aprendizado
• Simbólico
• Conexionista
• Dedução e inferência
• Processamento de Linguagem Natural
• Sistemas Especialistas
• Agentes

• Interconexão de máquinas, sistemas, redes, etc
• Heterogeneidade
• Comunicação
• Concorrência
• Compartilhamento de recursos
• Objetos Distribuídos
• Escalabilidade
• Transparência

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IA Distribuída (IAD)

• Não é IA paralela, nem Sistemas Distribuídos.
• Resolução grupal de problemas, através de
  cooperação (diferente de colaboração).
• Grande interatividade e capacidade de
  comunicação.
• Organização - meios que garantam a convergência
  Estruturas de autoridade e controle divididos.
• Divisão de conhecimento e recursos.

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Motivações de Multiagentes

• Avanços científicos grandes redes heterogêneas
  abertas, concorrência, sistemas distribuídos,
  bibliotecas digitais
• Interdependências complexas
• Não há controle global
• Limitação de recursos e de racionalidade
• Problemas grandes e complexos, experimentação
• Domínios distintos
• Recuperação de informações(IR), Mineração de
  Dados e Mediação de alto nível.
• Internet!
• Simulação de sistemas naturais e sociais, jogos

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Classificações em IAD

• Divisão de tarefas
• Resolução Distribuída de Problemas - RDP
• Sistemas Multiagentes - SMAs
• Inteligência de cada agente
• Reativos
• Cognitivos
• Cooperação
• Cooperativos
• Competitivos

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Resolução Distribuída de Problemas - RDP

• Ênfase no global modelo, problema e critérios de
  sucesso.
• Objetivos da sociedade.
• Colaboração entre agentes distribuídos.
• ETarefas,ambiente.
• Smodelo dos agentes e esquema de resolução das
  tarefas.

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RDP
Problema
Divisão em subproblemas
Concepção
Projeto das Organizações
Projeto das Interações
Projeto dos Agentes
Resolução
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Sistemas Multiagentes - SMA

• Ênfase no local modelo, problema e critérios de
  sucesso.
• Objetivos dos agentes.
• Coordenação entre agentes num mesmo ambiente.
• Eagentes,ambiente.
• Starefas resolvíveis e esquema de resolução das
  tarefas.

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SMA
Concepção
Projeto das Organizações
Projeto das Interações
Projeto dos Agentes
Resolução
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SMAs Reativos X SMAs Cognitivos

• Conhecimento implícito
• Não-histórico
• Behaviorista ou positivista
• Reativo
• Comunicação indireta
• Inspirado em coletivos de animais
• Uma porção de agentes

• Conhecimento explícito
• Mentalista e histórico
• Subjetivista (BDI)
• Deliberativo
• Comunicação direta
• Inspirado nas sociedades humanas
• Poucos agentes

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SMAs Reativos

• R. Brooks 86 - Arquitetura de subsunção
  (taxonomia) Controlar robôs físicos (dinamismo e
  desconhecimento).
• Inteligência pode ser gerada sem conhecimento
  explícito ou raciocínio abstrato!
• É uma propriedade emergente de certos sistemas
  complexos.
• A inteligência real está situada no mundo, e não
  em sistemas desincorporados ( especialistas,
  provadores, etc)!
• Comportamento inteligente emerge das interações
  com o ambiente.
• Competição entre camadas hierárquicas.

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SMAs Reativos - Características

• Não há representação explícita de conhecimento.
• Não há representação do ambiente.
• Não há memória das ações.
• Os agentes possuem estados internos.
• Exemplos de modelos
• Funcionalidade emergente
• Eco-resolução

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Eco-resolução

• Solução é um estado estável de comportamentos.
• Eco-agentes possuem
• Objetivo Estado de satisfação
• Estado interno, baseado em autômato finito
• Satisfeito
• Em busca de satisfação
• Em fuga
• Ações elementares comportamentos de satisfação e
  fuga
• Vontade de estar satisfeito
• Obrigação de fugir, quando atacado
• Percepção Quem o incomoda

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Tipos de SMAs Cognitivos

• Agentes organizados
• Perspectivas múltiplas, leis e regras sociais
• Agentes negociantes
• Resolução de conflitos por negociação
• Agentes intencionais
• Intenções (ou escolhas), compromissos, planos
  parciais
• Agentes cooperativos
• Representação mútuas, alocação de tarefas
• Módulos com comunicação.

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Descrição externa Raciocínio Social
Raciocínio Decisão
ED
EC
ER
Revisão
Percepção Recepção Emissão Ação
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Comunicação entre agentes

• Troca de mensagens ou Quadro Negro.
• ProtocolosKQML,HTTP,HTML,OLE,CORBA,DcOM.
• Segurança Selos / autenticações.
• Mediação Baseada em ontologias ou transacional.

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Arquiteturas Distribuídas
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SMAs Cognitivos Teoria dos Atos de Fala

• Os SMAs Cognitivos podem basear-se em Teoria da
  Decisão, Utilidade, Jogos ou Dependência
• A comunicação basear-se na Teoria dos Atos de
  Fala.
• Como uma ação, a comunicação deseja mudar o
  ambiente.
• Atos de fala são assertivos(informativos),
  diretivos, comissivos, declarativos ou
  expressivos (emoções).
• KQML e Arcol (FIPA) implementam alguns destes
  atos
• O vocabulário de comunicação entre os agentes é
  desempenhado por uma ontologia

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Ontologias

• Conceitualização acerca de uma área de
  conhecimento Gruber 95
• Conjuntos de conceitos, definições, relações,
  axiomas e restrições sobre a área
• As ontologias garantem, através de um vocabulário
  comum de termos e seus respectivos conceitos, a
  comunicação em nível de conhecimento entre
  agentes cognitivos

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Noção Forte de Agente

• Noções mentalísticas postura intencional,
  não-mecanicista e útil, pelo emprego de crenças,
  desejos e intenções/escolhas (BDI).
• Honestidade e senso de equipe.
• Racionalidade e aprendizado/adaptação social.
• Resolução de problemas complexos e exploração.
• Programação Orientada a AgentesShoham
• Consistência interna (crenças,obrigações,...)
• Persistência de estado mental
• Capacidade de desincumbir a si e a outros, se não
  há capacidade de cumprir as metas.

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Noção Forte de Agente - Lógicas

• Difícil formalização crenças exigem lógicas
  mais complexas, porque Acredita(Zé,Melhor-ponta(G
  arrincha)) e ManéGarrincha não quer dizer que
  Acredita(Zé,Melhor-ponta(Mané)) !
• Lógicas modais normais/ lógicas de conhecimento e
  crença.
• Mundos possíveis, crenças(KD45), lógicas que
  combinam atitudes diferentes.
• Passa a existir o problema de revisão de teoria
  (ou revisão de crenças)

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Sistemas Híbridos

• As camadas superiores são deliberativas e as
  inferiores são reativas, com maior precedência.
• Problema como gerenciar interações clean entre
  camadas.
• InteRRaP - hierárquico
• Interação com o mundo.
• Padrões de comportamento ativados com
  pré-condições
• Planos e cooperação
• Orientado por dados e metas

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Agentes não-estritamente cooperativos o Dilema
do Prisioneiro
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Classificação social de agentes
SMA
Independente Cooperativo
Discreto Cooperação Comunicativo
Ñ-comunicativo emergente
Deliberativo Negociador
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Problemas em IAD

• Incerteza e conflito.
• Modelagem de outros agentes.
• Chaveamento cognitivo/ reativo.
• Quais informações devem ser globais e quais
  locais.
• Quando executar, planejar e coordenar.
• Principais coerência e cooperação, através da
  coordenação (forte ligação com planejamento e
  escalonamentos).

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Aplicações

• Transportes
• Tráfego urbano e aéreo
• Controle de aceleração de partículas
• Distribuição de eletricidade
• Alocação de recursos em fábricas distribuídas
• Sistemas de Telecomunicação
• Assistência a pacientes
• Controle de espaçonaves
• Fabricação de aço
• Simulação de comportamentos
• Cinema
• Mineração, cartografia, imagens

• Interpretação de dados e planejamento
  distribuídos
• BDs distribuídos e SDs
• Roteamento, equilíbrio de carga
• CSCW e PDAs
• CAD/CAM/CAE
• Recuperação de informações
• PLN
• Tomada de decisão distribuída
• Escalonamento
• Diagnóstico e monitoração
• Robótica visão e trajetória
• Produtos General Magic, IBM, etc.