Agentes Inteligentes e Sistemas Multiagente
(UD5) Construção de Sociedades de
Agentes
IST- 2004/2005
Porquê sociedades?
A criação de sociedades de agentes em deterimento da
criação de um simples agente surge por diversas
razões, de entre as quais:



Da necessidade de adoptar uma solução distribuída para a
resolução de problemas complexos;
Da necessidade de criar modelos de sociedades para explicar
determinados factores de emergência de comportamento social;
e
Da necessidade de simular sociedades reais para fins
educacionais ou mesmo de entretenimento.
Problemas a resolver (1/2)
1) Problema dos comportamentos sociais e individuais
• Como especificar os comportamentos sociais dos agentes?
• Como é que os comportamentos dos outros e da sociedade
influenciam o comportamento individual?
2) Problema da estrutura da organização
• Como organizar uma sociedade de agentes para que no
global, esta execute a tarefa desejada?
• Qual o tipo de estrutura mais adequada para a tarefa em
causa?
• Como definir os aspectos do comportamento individual para
que sejam integrados na sociedade levando a um
comportamento global desejado?
• Que tipos de mecanismos há que levem ao surgimento e
desaparecimento de sociedades?
Problemas a resolver (2/2)
3) Problema da comunicação entre agentes
• Que tipo de comunicação entre agentes é a mais adequada à
estrutura escolhida?
• Que linguagens de comunicação existem e podem ser
usadas para a comunicação entre agentes numa sociedade
de agentes?
• Que conceitos (ontologias) são necessários ser partilhados
para que os elementos da sociedade consigam interpretar as
mensagens recebidas?
4) Cooperação, colaboração e negociação
• Que mecanismos de cooperação são necessários para que
os agentes executem cooperativamente uma dada tarefa?
• Que estruturas de organização são as mais adequadas para
determinados tipos de cooperação?
• Que linguagens existem que podem ser usadas para permitir
a cooperação e negociação entre agentes numa sociedade?
Problema 1: Dos comportamentos
individuais aos comportamentos sociais
Como especificar os comportamentos sociais dos
agentes?
Como é que os comportamentos dos outros e da
sociedade influenciam o comportamento
individual?
Exemplo: O loading Dock
Agentes simples: BOIDS,
Reinolds, 1987
Simulações de bandos de pássaros (baseados em modelos de
simulação de sistemas de partículas: em que cada partícula é um
pássaro) e em que o comportamento final do sistema é na
realidade resultante do comportamento distribuído pelos diversos
componentes elementares (pássaros simulados).



Cada pássaro é simulado através de um agente independente que
navega de acordo com a sua percepção local de um ambiente
dinâmico, bem como das leis físicas que regulam o movimento.
Cada agente tem um conjunto de comportamentos individuais
relativamente simples e identificáveis.
Cada agente é animado à custa da definição de comportamentos
geométricos (tais como voar, levantar, mudar de rota, pousar).
BOIDS: Voo geométrico

O comportamento geométrico de voar (voo
geométrico) é um movimento ao longo de um
percurso que possui transformações incrementais do
objecto.
 O percurso não é especificado previamente.
 Para cada agente, o voo geométrico é limitado em
velocidade e factores como a gravidade são tidos em
conta para a definição do comportamento de pousar.
BOIDS: Percepção

Os agentes individuais têm
capacidade de percepção do
ambiente.
 Esta capacidade é limitada dandolhes assim informação similar à
recebida pelos animais reais.
 Esta característica é obtida através
da filtragem da informação
disponível sobre o ambiente.
 A percepção de um dado agente é
definida em relação à exponencial
inversa da distância.
A questão está portanto em determinar como é que
o ambiente e a presença dos outros pássaros iria
influenciar o comportamento individual?
BOIDS: Solução
Foi assim observado que existem nos
pássaros comportamentos mais ou
menos opostos que se equilibram, sendo
estes:



evitar a colisão (os agentes pássaros
devem evitar a colisão como outros
pássaros do bando);
emparelhar da velocidade (os agentes
pássaros devem tentar manter a
velocidade a par com a velocidade dos
seus companheiros que estão perto);
ou centralizar no bando (os agentes
pássaros devem manter-se perto dos
seus companheiros).
BOIDS: Realização
Estes comportamentos foram realizados nos pássaros como
simples regras. Cada um destes comportamentos tem associada
uma regra.
Por exemplo, a regra para evitar uma colisão e a regra de
emparelhamento da velocidade são complementares, mas
colocadas conjuntamente garantem que os membros do bando
são por um lado livres de voar em bandos cheios de pássaros e
por outro que não choquem uns nos outros.
<<<<VIDEO>>>>
BOIDS: Mais informação

http://www.red3d.com/cwr/steer/
Problema 2: A criação de sociedades e
a sua estrutura
Como organizar uma sociedade de agentes para que no global,
esta execute a tarefa desejada?
Qual o tipo de estrutura mais adequada para a tarefa em
causa?
Como definir os aspectos do comportamento individual para
que sejam integrados na sociedade levando a um
comportamento global desejado?
Que tipos de mecanismos há que levem ao surgimento e
desaparecimento de sociedades?
Sistema multi-agente
Como estudar as interações entre
agentes?
Noção de “encontro”





Os agentes na sociedade escolhem que acção executar.
Como resultado das acções escolhidas, haverá um resultado R
No entanto, o resultado final dependerá da combinação das
diversas acções dos diversos agentes
Vamos assumir que os agentes têm dois tipos de acção: C
(cooperar) e D (não cooperar)
O comportamento do ambiente é dado por uma função de
transformação de estado:
τ : Aci
x
Acj
-> R
Exemplos de Funções de
Transformação dos estados
1. τ(D,D) = ω1 τ(D,C) = ω2 τ(C,D) = ω3 τ(C,C) = ω4
(o ambiente reage às acções de ambos os agentes)
2. τ(D,D) = ω1 τ(D,C) = ω1 τ(C,D) = ω1 τ(C,C) = ω1
(o ambiente não reage às acções de nenhum dos agentes)
3. τ(D,D) = ω1 τ(D,C) = ω2 τ(C,D) = ω1 τ(C,C) = ω2
(o ambiente reage às acções do agente j sendo controlado por
ele)
Problema
Como caracterizar a influência que uns
agentes têm nos outros e no ambiente?
- O problema da organização dos agentes
- O problema da comunicação entre agentes
- O problema das influências e cooperação entre
agentes
O Problema da Organização dos
agentes
Propriedades de um grupo de agentes:
• tem associado um conjunto contável de identificações
dos agentes;
• os agentes têm um estado representado internamente;
• os agentes são capazes de estabelecer comunicação
entre si (por exemplo, através de mensagens);
• existe um conjunto de regras estabelecidas para a
interacção entre os agentes e que tem impacto nas
capacidades internas dos próprios agentes.
Os grupos de agentes que podem estar organizados
segundo uma determinada estrutura e com vista a
determinados objectivos.
Estrutura de um grupo de Agentes
um padrão de informação e relações de controlo que
existem entre os agentes, bem como a distribuição
das capacidades de resolução de problemas pelos
agentes
Propriedades das Estruturas de
agentes
Uma estrutura especifica os papeis e as relações entre agentes,
garantindo as seguintes propriedades:
 cobertura (cada porção necessária ao problema completo deve
estar dentro das capacidades de resolução de problemas de
pelo menos um dos agentes);

ligação (os agentes devem interagir de forma a permitir que as
actividades cobertas possam ser desenvolvidas e integradas
numa solução completa);
 competência (a cobertura e a ligação devem ser atingíveis com
as limitações quer de comunicação quer de recursos que existe
no grupo), ou seja, para garantir a cobertura, a estrutura do
grupo de agentes deve reflectir nos papeis dos agentes as suas
competências e o seu conhecimento.
Definição de Organização de
Agentes
O conceito de organização de agentes (e segundo Gasser) "pode ser
visto como um conjunto particular de questões bem ou não
estabelecidas sobre crenças e acções através das quais os agentes
vêm os outros agentes”.
O conceito de organização é diferente das:
- relações estruturais entre os elementos do grupo de agentes
(estrutura) ,
- do conjunto de limitações às suas actividades (regras de
comportamento),
A noção de organização está associada à de um grupo de
agentes com compromissos mútuos, globais, crenças mútuas
e intenções partilhadas tal que agem conjuntamente para
atingir um dado objectivo, podendo estar organizados de
acordo com uma dada estrutura.
Tipos de Estruturas de Agentes

Estruturas hierárquicas
 Estruturas de Mercado
Estruturas Hierárquicas (1)

Estrutura hierárquica orientada ao produto
GP
GP
GP
Estruturas Hierárquicas (2)

Estrutura hierárquica Funcional
G
GF
GF
GF
Modelos de Mercado (1)
Modelo de Mercado Descentralizado
GP
GP
GP
Modelos de Mercado (2)
Modelo de Mercado Centralizado
G
GP
G
GP
G
GP
Modelos de Mercado
(Centralizado)
Neste modelo, são os agentes intermediários que coordenam as
tarefas dos agentes de um dado tipo sendo portanto necessário
estabelecer as seguintes comunicações:
 Os gestores têm que comunicar com os intermediários para
pedir para que uma dada tarefa seja executada;
 os intermediários têm que comunicar com os vendedores;
 uma vez contactados os vendedores, os intermediários atribuem
as tarefas ao melhor vendedor disponível;
 finalmente os intermediários comunicam o resultado aos
gestores.
Estruturas em Federação
F
F
F
F
Exemplo 1: Projecto Knowledge
Community
Hierarquia de Agentes
Trafic Agent
Bus Agent
LocalBus Company A
Railway Agent
Local Railway train A
Local Railway Train B
Exemplo 2: RETSINA

Agentes de interface- interagem com o utilizador para receber as
especificações e dar-lhe os resultados obtidos. São os responsáveis por
obter as especificações das preferências do utilizador guiando o
sistema na direcção de apoiar o utilizador.

Agentes de tarefa- ajudam o utilizador a executar as tarefas através
da construção de planos de resolução de problemas. Estes agentes
necessitam de trocar informação com outros agentes, para a execução
dos seus planos. São estes agentes que têm o conhecimento da tarefa
podendo resolver conflitos e juntar informação obtida dos agentes de
informação.

Agentes de informação- são os responsáveis pelo acesso à
informação dado que existem colecções heterogéneas de informação.
Exemplo 2: RETSINA (2)