Organização em Sistemas Multiagentes

1. Organização em Sistemas Multiagentes Raquel de Miranda Barbosa miranda@inf.ufrgs.br

2. Estrutura da Apresentação • Organização em SMA • Paradigmas Organizacionais • Modelos Organizacionais

3. Motivação • Características coletivas do SMA • Interação entre agentes • Ambiente • Organização • Perguntas • O que é uma organização exatamente? • O que a constitui? • Que aspectos são relevantes e devem ser modelados? • Onde esta descrição é armazenada?

4. Organização em SMA • Noção intuitiva (Hubner, 03) • Mesa de trabalho • Formigueiro • Time de futebol • Seres vivos • Propósito nos sistemas • Fazer com que sua finalidade seja facilmente mantida

5. Por que organizar um SMA? • Se os agentes são autônomos (autonomia de funcionamento, objetivos, etc.), como o sistema vai atingir um objetivo global? • A autonomia precisa ser “limitada”. • Exemplo • “todos nós somos autônomos, mas quando assumimos o papel de aluno, já não podemos mais fazer certas coisas e podemos fazer outras”. • Na sociedade humana, a noção de papel é muito utilizada para representar direitos e obrigações que, de certa forma, controlam nossa autonomia.

6. Organizações de Agentes • Daí... Temos sempre... • Os agentes • Os papéis • Que estabelecem relações (de autoridade ou não) entre os agentes • Uma organização (o todo) • TODOS os sistemas tem alguma forma de Organização! Uma organizaçãoconsiste em um conjunto de restrições (regras de conduta) adotadas por um grupo de agentes para que possam atingir seus objetivos coletivos.

7. Organizações de Agentes • Organização • Coletivo de agentes organizado • Conjunto de padrões regulares e flexíveis que moldam ou restringem a atividade conjunta dentro de um grupo de agentes

8. Dois pontos de vista de organização

9. Tipos de Organização agentes com conhecimento da organização agentes sem conhecimento da organização centrado nos agentes centrado na organização

10. Tipos de Organização agentes com conhecimento da organização agentes sem conhecimento da organização centrado nos agentes centrado na organização

11. Tipos de Organização agentes com conhecimento da organização agentes sem conhecimento da organização centrado nos agentes centrado na organização

12. Tipos de Organização agentes com conhecimento da organização agentes sem conhecimento da organização centrado nos agentes centrado na organização

13. O que é uma organização? A organização de um SMA é um conjunto de restrições ao comportamento dos agentes a fim de conduzi-los a uma finalidade comum. • Estas restrições podem estar explícitas ou não e os agentes podem ser ou não conscientes delas. • No caso onde se deseja explicitar a organização (observada ou institucionalizada), como descrevê-la? • Que noções utilizar (grupos, papéis, tarefas, missões, autoridade, etc.)? • Qual o significado destas noções? • Modelos Organizacionais

14. Paradigmas Organizacionais

15. Introdução • Organizações de agentes • Guiam interações entre agentes • Pode influenciar relações de autoridade, fluxos de dados, alocação de recursos, padrões de coordenação ou outras características do sistema. • A forma, tamanho e características da estrutura organizacional pode afetar o comportamento do sistema.

16. Hierarquias • Primeiroexemplo de projetoestruturado de SMA • Estrutura de árvores • nível mais alto: visão global • interação: nodos conectados Controle Informação

17. Hierarquias • Autoridade: concentrada em um único agente (ou grupo) em cada nível da hierarquia • Tipomais simples – hierarquia de doisníveis. • Hierarquias • Simples: o indivíduonaraiz tem total autoridade • Uniformes: autoridadedistribuída (exército); as decisõessãotomadasporquem tem o poder e a informação. • Hierarquiasmúltiplas: esquema de departamentos.

18. Hierarquias • Problemas: • organização excessivamente rígida ou frágil, propensa a um ponto de falha com conseqüências globais • Ex. se o agente raiz falhar, toda a coesão da estrutura poderá ficar comprometida • gargalo • Ex. se o agente raiz receber todos os dados produzidos por um grande grupo abaixo dele

19. Holarquias • Semelhantesàshierarquias, mas as unidadespodem ser agrupamentosqueporsuavez, têmrelaçõeshierárquicas • Os agrupamentosencapsulam a forma de executartarefas, o quefacilitaadaptação • É possívelacrescentarcomunicação entre holonsdamesmaorganização, o queresultanumaestruturamais horizontal.

20. Coalisões • Coalisão: aliança/acordo/união • Subgruposdasociedade de agentesque se formamparaatingir um objetivotemporário. • Tipicamentepossuemestruturashorizontais • Um agentepodeparticipar de mais de umacoalisãoaomesmo tempo. • Às vezes tem um representante, quenegociaobjetivos/tarefas com outrascoalisões.

21. Coalisões • Cadaagentetentamaximizar a suaprópriautilidade • Não possui característica hierárquica • mas é possível aninhando um grupo dentro do outro • Obstáculos • gerar estrutura de coalisões • como resolver o objetivo apresentado para a coalisão • recompensa incerta • agentes “egoístas”

22. Times • Consistem de um número de agentescooperativosquetrabalhampor um objetivocomum (maximizar a utilidade do time) • Cadaagente assume um oumaispapéis. • Agentes coordenam-se para que suas ações individuais sejam consistentes com os objetivos do time

23. Times • Normalmentecontam com representaçõesexplícitas de objetivos, crenças e planos do time. • Construção do time: • off-line (no design do sistema) • agentes podem ser dinamicamente descobertos e avaliados para pertencer ao time (através do uso de técnicas – Ex. redes de contrato) • Desafios: • determinar alocação dos agentes • manter consistência entre estes agentes durante a execução • revisão do time quando ocorrem mudanças

24. Congregações • Grupos de indivíduos que unem-se em uma organização para extrair benefícios adicionais • Ex. limitar interações • Formadas a partir de interesses/habilidadescomuns. • Formações de longoprazo. • Outrasabordagensconhecidasnaliteraturapodemacabarresultandoemcongregaçõestambém.

25. Congregações • Agentes precisam tirar vantagens da congregação • tempo e energia investida na formação do grupo < benefícios • Comunicação • somente entre agentes da mesma congregação

26. Sociedades • Sistemas abertos, flexíveis • agentes heterogêneos entram e saem do grupo. • Agentes: • diferentes objetivos • variados níveis de racionalidade • capacidade heterogênea • podem estar sub-organizados dentro de outras organizações •  •   •   

27. Sociedades • Impõemumasérie de restriçõesaocomportamento, chamadas de leis sociais. • Limitamprotocolos de comunicação • Limitamcomportamentosaceitáveis. • Tratamreputação e confiança, parareforçar o emprego das normassociais. • Agentesformalizamsuasinteraçõesatravés de contratos, quesãoverificadospelasociedade.

28. Federações • Grupo de agentes coordenados por um delegado (facilitador/mediador) • Membros do grupo interagem somente com o mediador • atua como intermediário entre o grupo e o mundo • comunicando-se com os delegados de outros grupos • O delegadopodetambémservircomo “alocador” de tarefas. delegado

29. Mercados • Semelhantesàsfederações, contando com mediadores. • Mercadospodem ser usadosparaalocartarefas, negociarvalores, etc… • Mecanismo de Leilão é muitousado. vendedores compradores

30. Mercados • Relação produtor/consumidor • Compradores: ofertar, dar um lance • Vendedores (leiloeiros): processam os lances e determinam o vencedor • Agentes são competitivos • competição por tarefas, recursos, serviços ou produtos

31. Considerações • Não existe um modelo que seja aplicável para todos os sistemas multiagentes • todos têm diferentes características mais adequadas para alguns problemas e menos para outros

32. Modelos Organizacionais

33. Modelo Organizacional • Pode ser entendido como uma linguagem de modelagem utilizada para se criar especificações de organizações de agentes que irão compor um SMA (Coutinho, 09) • Provê aos projetistas um arcabouço conceitual e uma ou mais sintaxes

34. Níveis da Organização • Estrutura Organizacional • Persiste quando os componentes ou indivíduos entram ou saem da organização • Organização Concreta • Possível instanciação de uma estrutura organizacional

35. Dimensões de Modelagem (Coutinho, 09) • Funcional • Especificação de metas (objetivos, tarefas) e decomposição de metas (planos conjuntos, inter-relacionamento de metas) • Estrutural • Especificação de papéis, grupos e relacionamentos entre eles • Dialógica • Especificação de estruturas de interação direta entre papéis por troca de mensagens

36. Dimensões de Modelagem (Coutinho, 09) • Normativa • Definição de normas (permissões, obrigações, etc) que inter-relacionam e regulamentam elementos funcionais, estruturais e dialógicos • Ontológica • Definição de estruturas conceituais compartilhadas (ontologias de domínio)

37. TÆMS (Decker, 1998)

38. TOVE (Fox et al., 1998) • Definição mais detalhada para organizações no contexto empresarial • Várias divisões e subdivisões • Conjunto de agentes alocados nestas divisões • Conjunto de papéis que os agentes assumem • Conjunto de metas

39. TOVE (Fox et al., 1998)

40. AALAADIN (Ferber e Gutknecht, 1998) • Organização é um conjunto de grupos com uma determinada estrutura • Cada grupo contém um conjunto de papéis necessários ao seu funcionamento e agentes membros • Os papéis são representações abstratas para as funções que os agentes disponibilizam • Nenhuma restrição é feita quanto à arquitetura interna dos agentes

41. AALAADIN (Ferber e Gutknecht, 1998) Agente é membro assume contém Papel Grupo

42. AGR (Ferberet al., 2003)

43. AGR CheeseboardDiagram

44. AGR ReviewingProcessofpapers

45. AGR

46. AGR

47. Modelo Moise+(Hubner, 03) Estrutura: o que os agentes podem fazer

48. Modelo Moise+ Funcionamento:como os agentes podem fazer

49. Modelo Moise+ Deôntica: o que os agentes devem fazer

50. Especificação Estrutural (Moise+) Exemplo 1