Interações SMA

1. Interações SMA Ou... Como tratar com muita gente influenciando o mesmo espaço?

2. Ao final desta aula a gente deve... • Entender o conceito de interação e sua influência no projeto de SMA • Conhecer os vários tipos de interação existentes • Entender como agentes devem raciocinar frente a diferentes situações de interação - i.e. como tomar a melhor decisão possível?

3. Plano de Aula • Recordar é Viver...  • Interação – definições • Componentes • Tipos • Formas de Cooperação • Métodos • E quando não tem conversa? Conflitos • Alguns Exemplos famosos...

4. Recordar é viver...

5. Recordar é viver... • Até agora vimos... • SMA = metáfora da Inteligência Social • Implica em... • Comunicação, com infraestrutura e linguagem comuns • Organização, • Agentes tem papeis, direitos e deveres • Interação • Que depende diretamente da Comunicação • É regulada pela Organização • Negociação • De tarefas e recursos • Coordenação • De esforços.

6. Assim... • SMA... • Realiza a decomposição das tarefas • Tem conflitos...ou junta esforços • Pode se reorganizar.... Como isso acontece?? Interação é a chave...

7. Parte I Qual é mesmo a importância da Interação??

8. Um Sistema Multiagente Interação Organização Agentes Recurso Esfera de Influência Ambiente

9. Definindo SMA • Um SMA é um sistema que possui os seguintes elementos: • Um ambiente, E • Um conjunto de objetos O • Um conjunto de Agentes, A (AO) • Um conjunto de relações R, que liga objetos • Um conjunto de operações Op • Operadores que representam os resultados das operações em Op e as reações do ambiente a eles.

10. 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

11. Podemos também concluir... • Que agentes podem ter esferas de influência que se sobrepõem... • O que implica em relações de dependência entre eles! • Independência • Dependência Unilateral • Dependência Mútua • Dependência Recíproca... • E mais algumas que a gente vai ver na seqüência 

12. Um Cenário... Imagine que você vai construir uma casa em Porto de Galinhas... Contrata arquiteto, engenheiro, peões (agentes variados)... A casa construída resulta da integração do comportamento de todos, agindo conforme seus objetivos e habilidades, respeitando os recursos disponíveis.

13. Interação • Acontece • Quando agentes se vêem em uma relação dinâmica, trocando ações que influenciam reciprocamente seus comportamentos. • Possui... • Uma série de eventos • Os encontros • Contato (direto ou indireto) • Gera/é regulada por • Organizações Sociais.

14. O conceito de Interação • Pressupõe: • A presença de agentes que se comunicam • Situações de “encontro” deste agentes • Elementos dinâmicos – e.g. comunicação • Uma certa flexibilidade nas relações • Gera/Resulta de • Organizações • “Um grupo é mais que a soma de seus componentes”

15. 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.

16. Comparando Interações • Uma interação depende de... • Objetivos • Os agentes têm objetivos compatíveis? • Recursos Disponíveis • Habilidades de cada agente • O que cada um sabe fazer?

17. Então... Como escolher o que fazer?

18. Um conceito importante... Utilidade • Agentes terão preferências sobre estados do mundo, representadas por um número. • Assim... Seja Ω= {w1, w2, ...} o conjunto de estados do mundo, podemos definir uma função de utilidade assim... µi : Ωℝ • A função de utilidade é uma função de ordem (reflexiva, transitiva e anti-simétrica)

19. E daí? • Se os agentes i e j atuam no ambiente simultaneamente • O comportamento do ambiente, então é o produto cartesiano das ações possíveis de i e j • O ambiente pode: • Responder às ações de ambos • Responder às ações de um dos dois • Não responder a nenhum

20. Vamos então supor o seguinte cenário... • Suponha que agentes i e j (capazes de duas ações C ou D) têm a seguinte função de utilidade: i(D,D) = 1 i(D,C) = 1 i(C,D) = 4 i(C,C) = 4 j(D,D) = 1 j(D,C) = 4 j(C,D) = 1 j(C,C) = 4 O que você faria no lugar de i? E de j?

21. Matriz de Recompensa

22. Estratégias Dominantes • Que ações tomar? • Uma estratégia s1domina s2para o agente i se todo o elemento de s1 é preferido a todos os elementos de s2. • Ou seja, não importa o que j faça, a recompensa de i vai ser sempre maior ou igual do que com as outras ações.

23. Equilíbrio de Nash • Duas estratégias estão em EN se: • Considerando que agente i executa S1 agente j não pode fazer melhor que executar S2. • Considerando que o agente j vai executar S2 i não pode fazer melhor que S1 • No equilíbrio, os agentes não têm incentivo de se desviar... O problema é que nem todas as situações tem EN. Ou tem mais de um... • Mas sempre há equilibrioqdo há aleatoriedade.

24. Pensando mais um pouco... • Interações Competitivas... • Suponha que temos dois agentes i e j, onde um i prefere um estado 1sss j prefere 2. • Interações de soma Zero. • Quando a i (1) + j (1) = 0 • Ex. um jogo de xadrez

25. Em resumo... • O segredo é encontrar quais os melhores resultados (de maior utilidade) • Viável de calcular com poucos agentes – e também na tomada de decisões hierárquicas

26. Que tipos de interações posso enfrentar?

27. Uma primeira Classificação • Cooperação • Indiferença • Antagonismo – ou Conflito Agente A Região de Conflito Agente B

28. Tipos de Interação (I) • Independência • Objetivos Compatíveis • Cada agente tem recursos e habilidades Suficientes • Ex. Duas pessoas pegando o Ceasa/Casa Amarela • Colaboração Simples • Objetivos compatíveis e Recursos Suficientes • Habilidades Insuficientes • Ex. eu chamo Aline para fazer um bolo para o povo de Agentes Autônomos

29. Tipos de Interação (II) • Obstrução • Objetivos Compatíveis e Habilidades Suficientes • Recursos Insuficientes • Um corredor derruba outro na maratona • Situação de Comércio • Colaboração Coordenada • Objetivos Compatíveis • Recursos e Habilidades Insuficientes • Controle de Redes

30. Tipos de Interação (III) • Competição Individual • Objetivos Incompatíveis • Recursos e habilidades Suficientes • Maratona • Competição Coletiva • Objetivos Incompatíveis • Recursos Suficientes • Habilidades Insuficientes • pode causar a formação de Coalisões • Ex. Jogo de Futebol • Competição entre fornecedores

31. Tipos de Interação (IV) • Conflitos Individuais sobre Recursos • Objetivos incompatíveis e recursos insuficientes • Habilidades Suficientes • Ex. Dois agentes querendo o “prato de lasagna” • Conflitos Coletivos • Objetivos Incompatíveis • Recursos e Habilidades Insuficientes • Formação de Coalisões para se apossar dos recursos necessários. • Ex. quem já jogou “War”?

32. Ainda mais Interação... • Comensalismo • Interação beneficia apenas um dos agentes, sem prejudicar o outro. • Proto-Cooperação • Interação otimiza a obtenção das metas. • Simbiose • A interação entre os agentes é obrigatória, cada um cedendo serviços ao outro.

33. Explorando mares nunca dantes navegados... • Uma forma mais explícita de interação... Resolução cooperativa de problemas • Ocorrem quando um grupo de agentes se junta para atingir um objetivo comum. • Negociação em dois níveis • Qual o objetivo? • Como coordenar ações?

34. Cooperar = Colaborar? • Cooperar • Agentes tem mesmo objetivo • Mas tem sub-objetivos diferentes em um instante no tempo. • Colaborar • Mesmos objetivos e sub-objetivos todo o tempo. • “A gente faz junto”

35. Formas de Cooperação • Como Postura Intencional • Agentes estão engajados em um plano, após ter adotado um objetivo comum. • E quando o cooperador só atrapalha? • 1000 pessoas tentando ajudar na minha mudança • Pode também ser vista como o benefício que advém da cooperação entre agentes • As formigas não planejam a cooperação

36. Como avaliar a Cooperação? • Do ponto de Vista do Observador: • Coordenação de Ações • O plano parece coerente? • Grau de Paralelismo das ações • Como foi a distribuição? E a execução? • Robustez do Sistema

37. Alguns Critérios de Cooperação • Compartilhamento de Recursos • Bom uso de recursos e habilidades • Não Redundância de Ações • Devido a qualidade da cooperação • Não Persistência de Conflitos Alguns destes critérios podem ser conflitantes... O que fazer?

38. Definindo Cooperação... Diz-se que um grupo de agentes coopera, quando uma das duas condições se verifica • A adição de um novo agente melhora o desempenho do grupo • A ação dos agentes serve para evitar (ou resolver) conflitos.

39. Modelando o processo... • Uma situação de cooperação pode ser analisada em 4 estágios: • Reconhecimento • Agente não consegue fazer a tarefa sozinho • Prefere fazer acompanhado • Formação de Times • Agente pede ajuda

40. Modelando o Processo... II • Formação de um plano de ação • Agentes negociam um plano que deve... • Ser coerente e eficiente! • Execução do plano • Agentes então executam as tarefas alocadas • Mantendo-se em contato durante o processo.

41. Mas... Como reconhecer? • Não pode resolver sozinho • Solução cooperativa melhor que a individual • Existe alguém que pode ajudar...

42. Formando Times... • Duas etapas básicas... • O agente deve convencer o grupo de que aquele objetivo é válido • E que o grupo é capaz de fazê-lo • Envolve necessariamente um processo de negociação!

43. Formando Planos • Negociação fundamental • Grupo se compromete a agir conforme acordado; ou • Pelo menos 1 agente propôs uma ação e o grupo explora aquela possibilidade • Lembrando • Agentes querem suas preferências • O grupo deve monitorar o processo

44. Como saber se funcionou? • Três indicadores básicos • Aumento da capacidade de sobrevivência • Sobrevivência individual vs Sobrevivência de grupo • Melhoria da Performance • Aumentos Quantitativos e/ou Qualitativos

45. Como Possibilitar a Cooperação ? • Agrupamento e Multiplicação • Arranjo dos agentes e aumento de seu número. • Comunicação • Indispensável... • Via troca de mensagens • Via difusão de um sinal

46. Como Possibilitar a Cooperação ?(II) • Especialização • Compromete a capacidade de resolução geral • Não é necessariamente determinada a priori • Divisão de Tarefas e Recursos • Quem faz o que quando? • Sistemas cognitivos • Mecanismos de fornecimento e demanda • Coordenação de Ações • Resolução de Conflitos via arbitração e negociação

47. Vantagens da Cooperação • Realização de Tarefas impossíveis previamente • Melhoria da relação no de tarefas/tempo de execução • Melhoria na organização dos recursos.

48. Recordando...

49. Cenas dos Próximos Capítulos • Como chegar a consensos? • De tarefas • De recursos