SISTEMAS MULTIAGENTES

1. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes SISTEMAS MULTIAGENTES Fred Freitas flgf@di.ufpe.br

2. IA e SD Agentes Inteligência centralizada x distribuída Motivações Noções fraca e forte de agente Resolução distribuída de problemas - RDP Sistemas Multiagentes - SMAs SMAs Reativos SMAs Cognitivos Teoria dos Atos da Fala KSE:KQML,KIF e Ontolingua Sistemas Híbridos Problemas em IAD Aplicações Índice Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

3. Sociedade de Objetos • Evolução de Objetos Distribuídos : Objetos Concorrentes. • Objetos concorrentes = objetos distribuídos + processador • Inspiração biológica : células de um corpo. • Como manter controle de versões e mudanças transparentes e robustas para todas as classes de usuários? Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

4. Sociedade de objetos • Solução: Noção de tempo => Agentes. • Mais atividade e menos passividade. • Sobrevivência ligada à satisfação dos usuários (timeout). • Apertos (91!) : Hosts completamente móveis através de VIP (Virtual IP) como uma subcamada do IP, migração e nomeação distribuída, implementados a nível de sistema. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

5. Novo, atraído pela gravitação Forças de Repulsão Modelo de Campo Computacional • Metáfora : Objetos concorrentes flutuando no mar (Campo Computacional). • Forças em jogo : • Gravitação - comunicação freqüente atrai objetos • Repulsão - Balanceamento de carga • Fricção - Objetos maiores tendem a não se mover Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

6. Arquiteturas Distribuídas Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

7. Resolução de Problemas Aprendizado Simbólico Conexionista Dedução e inferência Planejamento Processamento de Linguagem Natural Sistemas Especialistas Agentes Interconexão de máquinas, sistemas, redes, etc Heterogeneidade Comunicação Concorrência Compartilhamento de recursos Objetos Distribuídos Escalabilidade Transparência IA e SD Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

8. O que é um agente • Agente é qualquer entidade que: • percebe seu ambiente através de sensores (ex. cameras, microfone, teclado,mensagens de outros agentes,...) • age sobre ele através de efetuadores (ex. video, auto-falante, impressora, braços, ftp, mensagens para outros agentes,...) • Medida de desempenho: Critério que define o grau de sucesso das ações Agente sensores a m b i e n t e modelo do ambiente Raciocinador efetuadores

9. Propriedades • Autonomia (IA) • raciocínio, comportamento guiado por objetivos • reatividade • Adaptabilidade & aprendizagem (IA) • Comunicação => Cooperação ou Colaboração (IA) • Personalidade (IA) • Continuidade temporal • Mobilidade

10. Inteligência : Centralizada ou Distribuída ? • Cada um fa(e)z um pouco, e... somos UM! • 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! • Somos centralizados ou distribuídos ?? Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

11. Histórico • HEARSAY II [Corkill et al.73] • Arquitetura de quadro-negro. • Sociedade da Mente [Minsky78] • Distribuição, independência e emergência. • Contract Net [Smith82] • Leilão de tarefas. • Robôs reativos [Brooks 86] • Arquitetura de subsunção (taxonomia). Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

12. Sociedade da Mente [Minsky] • Uma porção de agências por mente! • Ações e soluções emergem: 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! Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

13. H E A B F D C G 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 peça:ag.reativo. • A solução emergiu das interações entre eles. • Primitivas de satisfação, fuga e agressão, c/ pontuação por distância, restrições de trancamento, loops e pontas. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

14. Quebra-cabeça dos N(8) números Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

15. Quebra-cabeça dos N(8) números E B C A H F D G Bloqueado Ativo Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

16. Quebra-cabeça dos N(8) números E B C A H F D G Bloqueado Ativo Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

17. Quebra-cabeça dos N(8) números B C E A H F D G Ativo Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

18. Quebra-cabeça dos N(8) números B C H A G E F D Ativo Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

19. Quebra-cabeça dos N(8) números A B C G H E F D Bloqueado Ativo Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

20. IA Clássica • Metáfora psicológica: uma pessoa ou entidade resolve o problema. • Inteligência atomizada, restrita aos micro aspectos de sua própria racionalidade. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

21. 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 tb em linguística, sociologia, economia,filosofia, biologia e ... Redes Neurais! Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

22. IA Distribuída (IAD) • Não é IA paralela, nem Sist.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. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

23. 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 Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

24. Noção fraca de agente • Racionalidade restrita a si próprio ( egoísmo ou autismo). • Autonomia restrita : controle de seu estado interno. • Sociabilidade autista ou consciente através de uma Linguagem de Comunicação de Agentes (Ex:KQML, Arcol). • Reatividade. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

25. 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 Agentes[Shoham]: • Consistência interna (crenças,obrigações,...) • Persistência de estado mental • Capacidade de desincumbir a si e a outros, se não há capacidade de cumprir as metas. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

26. Noção Forte de Agente - Lógicas • Difícil formalização : crenças exigem lógicas mais complexas, porque Acredita(Zé,Melhor-ponta(Garrincha)) e Mané=Garrincha 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. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

27. Divisão de soluções em IAD • Resolução Distribuída de Problemas - RDP • Sistemas Multiagentes - SMAs • Reativos • Cognitivos Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

28. Resolução Distribuída de Problemas - RDP • Ênfase no global: modelo, problema e critérios de sucesso. • Objetivos da sociedade. • Colaboração entre agentes distribuídos. • E:Tarefas,ambiente. • S:modelo dos agentes e esquema de resolução das tarefas. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

29. Problema RDP Divisão em subproblemas Concepção Projeto dos Agentes Projeto das Interações Projeto das Organizações Resolução Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

30. Sistemas Multiagentes - SMA • Ênfase no local: modelo, problema e critérios de sucesso. • Objetivos dos agentes. • Coordenação entre agentes num mesmo ambiente. • E:agentes,ambiente. • S:tarefas resolvíveis e esquema de resolução das tarefas. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

31. SMA Concepção Projeto dos Agentes Projeto das Interações Projeto das Organizações Resolução Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

32. 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 SMAs Reativos X SMAs Cognitivos Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

33. 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. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

34. SMAs Reativos - Características • Não há representação explícita de conhecimento. • Não há representação do ambiente. • Não há memória das ações. • Os agentes possuem estados internos. • 3 modelos : • Funcionalidade emergente • Eco-resolução • PACO (PAdrões de COordenação) Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

35. 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 Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

36. 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. Tipos de SMAs Cognitivos Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

37. Descrição externa Raciocínio Social Raciocínio Decisão ED ER EC Revisão Percepção Recepção Emissão Ação Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

38. Comunicação entre agentes • Troca de mensagens ou Quadro Negro. • Infra-estrutura de comunicação: • Com ou sem conexão (email) • Ponto a ponto, multicast ou broadcast • Síncrona ou assíncrona • Protocolos:KQML,HTTP,HTML,OLE,CORBA,DSOM. • Segurança : Selos / autenticações. • Mediação : Baseada em ontologias ou transacional. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

39. SMAs Cognitivos - Teoria dos Atos de Fala • Os SMAs Cognitivos podem basear-se em Teoria da Decisão, Utilidade, Jogos ou Dependência • Mas devem 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) procuram implementar alguns destes atos, mas há críticas. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

40. Knowledge Sharing Effort (KSE) • Desenvolver infra-estrutura para reuso e compartilhamento de conhecimento. • O KSE é organizado em três grupos de trabalho : • Interlingua Group - tradução. Linguagem KIF. • SRKB (Shared, Reuasable Knowledge Bases) Group - Construção de Ontologias Compartilháveis. • External Interfaces Group - Linguagem KQML. • Ontolingua - Tradução entre formalismos via KIF. Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

41. KQML - Knowledge, Query and Manipulation Language • KQML é uma linguagem e um conjunto de protocolos que dão suporte a agentes na identificação, conexão e troca de informação com outros agentes. • Mensagens KQML não enxergam o conteúdo das mensagens que elas transportam; • É dividida em três camadas : • camada de comunicação - parâmetros de baixo nível da comunicação (sender, recipient, id,etc) • camada de conteúdo - normalmente em KIF; • camada de mensagem - determina o tipo de interações da comunicação( linguagem de conteúdo, ontologia , etc) Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

42. KQML - Executivas (atos de fala) • As executivas podem ser enquadradas nas seguintes categorias : • Executivas de Conversação - trocas de informação e conhecimento na conversação de dois agentes (askif,ask-all;tell,advertise,insert,subscribe, recruiting) • Executivas de Intervenção - intervenção do curso normal da conversação (error,sorry); • Executivas de Facilitação e Rede - permitem que agentes achem outros agentes que podem processar suas consultas (register,unregister,transport-address,forward,broadcast,broker-one,recommend-one) Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

43. KIF - Knowledge Interchange Format • Codifica o conhecimento a ser transportado em Lógica de 1a. Ordem com cálculo de predicados e teoria dos conjs. • Útil na definição de ontologias. (defrelation PHYSICAL-DIMENSION (class PHYSICAL-DIMENSION )) (defrelation UNIT-OF-MEASURE (=> (UNIT-OF-MEASURE ?u) (and (defined (unit.dimension ?u )) (physical-dimension (unit.dimension ?u ))))) (defunction QUANTITY.DIMENSION (=> (physical-quantity ?q) (and (defined (QUANTITY.DIMENSION ?q )) (physical-dimension (QUANTITY.DIMENSION ?q ))))) Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

44. Comunicação via KQML e KIF Exemplo : O facilitador recebe a seguinte mensagem : (broker-one :sender C :receiver facilitador :reply-with id3 :language KQML :ontology kqml-ontology :content (ask-all :sender C :reply-with id4 :language Prolog :ontology Campeonato Brasileiro :content “Campeao(Flamengo,Y)”)) Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

45. Comunicação via KQML e KIF • Exemplo (cont.) : • Então, o agente facilitador depois de procurar pelas mensagens “advertise”que tem sido recebidas por ele, decide enviar a seguinte mensagem para o agente A : (ask-all :sender facilitador :receiver A :in-reply-to id1 :reply-with id4 :language Prolog :ontology Campeonato Brasileiro :content “Campeao(Flamengo,Y)”)) Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

46. Comunicação via KQML e KIF • Exemplo (cont.) : • E o agente A responde com a seguinte mensagem : (tell:sender A :receiver facilitador :in-reply-to id4 :reply-with id5 :language Prolog :ontology Campeonato Brasileiro :content “Campeao(Flamengo, 1980), ... , Campeao(Flamengo, 1992)”) Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

47. Comunicação via KQML e KIF • Exemplo (cont.) :E então, o agente facilitador envia para o agente C : (forward :from A :sender facilitador :receiver C :in-reply-to id3 :reply-with id6 :language KQML :ontology kqml-ontology :content (tell :receiver C :language Prolog :ontology C. Brasileiro :content “Campeao(Flamengo, 1980), ... , Campeao(Flamengo,1992)”) Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

48. Ontolingua Ontologias “de prateleira” Ontolingua LOOM Ontol. “T-box” Epikit Axiomas Express Modelo Inform. Prolog Regras backwar chaining” CLIPS Regras forward chaining CORBA IDL KIF Lógica predic.1ª ordem Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

49. Colaboradores remotos Escritores Leitores Ontolingua Servidor / Editor de Ontologias HTTP Editor Aplicações remotas NGFP NGFP Aplic. GUI Bibl Servidor DB Tradutores: LOOM,IDL,CLIPS... Aplicações stand-alone Aplic. KQML Transferência de arquivos (Batch) BC Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes

50. 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 Fred Freitas - flgf@di.ufpe.br -Sistemas Multiagentes