SISTEMAS MULTIAGENTE E ORGANIZAÇÕES Patricia Tedesco MANEIRAS DE PROJETAR SMA Um pequeno parêntese UM SISTEMA MULTIAGENTE Interação Organização Agentes Recurso Esfera de Influênci a Ambiente 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 (AO) 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. 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 DUAS FORMAS DE PROJETO Organização Emergência de Propriedades Interação Restrições e Objetivos Agentes CONSIDERAÇÕES NO PROJETO DE SMA Três Grandes Grupos... Aspectos Fundamentais Aspectos Arquiteturais Como podemos garantir compatibilidade de ações? Características a serem providas pela arquitetura Aspectos Ambientais Como é o ambiente onde funciona o SMA? ESTRUTURA Padrão de Relações entre os agentes e sua distribuição de habilidades Cobertura: as habilidades necessárias para resolver problemas devem ser possuídas por pelo menos um agente; Conectividade: Agentes devem interagir de forma que suas habilidades possam ser integradas COMUNICAÇÃO Habilita os agentes a intercambiar informações. Percepção Ação Modelada sobre a comunicação humana Atos de Fala Blackboard Tem esforços de padronização! ORGANIZAÇÃO Conjunto de Compromisso Globais, Crenças e intenções comuns aos agentes que querem atingir um objetivo comum. Definem... Um conjunto de diretrizes... Uma política de interação. Muitos exemplos! O CIn Sua Família NEGOCIAÇÃO Esforço para solução de conflitos e cooperação Grupo de agentes “self-interested” que consegue chegar a uma decisão conjunta. Envolve.. Linguagem Protocolo – ex. Contract Net Processo de Decisão COORDENAÇÃO Fundamental para o trabalho conjunto. Um SMA pressupõe coordenação entre seus agentes! Porque... Há dependências entre as ações Nenhum indivíduo pode resolver o problema sozinho Deve-se respeitar as restrições globais Deve-se garantir a harmonia na execução conjunta de tarefas! COORDENAÇÃO... II Então O processo pelo qual um agente raciocina sobre suas ações locais e as de outros agentes para garantir que a comunidade funcione coerentemente. Visa coordenação é... garantir que... Todas as partes necessárias existam na sociedade. Interação que possibilite a execução das atividades. Que todos atuem consistentemente Que tudo seja feito com dos recursos disponíveis COORDENAÇÃO... III Para coordenar com sucesso é preciso... Uma estrutura... Flexibilidade nas interações Comunicação! Negociação! Conhecimento e raciocínio Para reconhecer interações potenciais entre planos de ação! ENTÃO... O FUNDAMENTAL É... Interagir!!! Com quem? Quando? Qual o conteúdo? Como? Que processos e recursos? Por que? Como estabelecer a compreensão mútua? ORGANIZANDO AS INTERAÇÕES Recordar é Viver... Organizações Formas de Organizar Algumas Arquiteturas Clássicas Cenas dos Próximos Capítulos 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. COMPARANDO INTERAÇÕES Uma interação depende de... Objetivos Recursos Disponíveis Os agentes têm objetivos compatíveis? Quem pode acessar o que? Habilidades de cada agente O que cada um sabe fazer? 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 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 TIPOS DE INTERAÇÃO (III) Competição Objetivos Incompatíveis Recursos e habilidades Suficientes Maratona Competição Coletiva Objetivos Incompatíveis Recursos Suficientes Habilidades Insuficientes Individual pode causar a formação de Coalisões Ex. Jogo de Futebol Competição entre fornecedores TIPOS DE INTERAÇÃO (IV) Conflitos Objetivos incompatíveis e recursos insuficientes Habilidades Suficientes Ex. Dois agentes querendo o “prato de lasagna” Conflitos Coletivos Objetivos Incompatíveis Recursos e Habilidades Insuficientes Individuais sobre Recursos Formação de Coalisões para se apossar dos recursos necessários. Ex. quem já jogou “War”? E A TAL DA ORGANIZAÇÃO? NOÇÃO INTUITIVA DE ORGANIZAÇÃO [HUBNER 03] No nosso dia-a-dia, temos vários exemplos de organização Uma mesa de trabalho Um formigueiro Um time de futebol Perguntas: O que é organização Quais os tipos de organização Por que organizar? ORGANIZAÇÕES DE AGENTES Uma definição rápida... Uma organização consiste em um conjunto de restrições (regras de conduta) adotadas por um grupo de agentes para que possam atingir seus objetivos coletivos. Daí... Temos sempre... Os agentes (agentes Patricia, Zé, Carlos) Os papéis (mediador, coordenador, participante) Uma organização (o todo) UMA DEFINIÇÃO UM POUCO MAIS FORMAL… Fox [1980] define uma organização como um padrão descrevendo como os seus membros estão em relação e interagem para atingir um fim comum. E… que tipos de padrões existem? MODELOS ORGANIZACIONAIS [BAEIJS 98] Organização de membro único – é a mais simples das organizações Grupo – permite uma coordenação cooperativa a fim de atingir um objetivo comum. Tomada de decisão coletiva. Hierarquia simples – baseada na relação mestre/escravo Hierarquia multinível – como o exército. MODELOS ORGANIZACIONAIS [BAEIJS 98] Organização descentralizada – a idéia aqui é a de uma federação – cada nível representa um organização por si só. A coordenação central só funciona para determinar estratégias de longo prazo. Mercado – baseada na relação produtores/consumidores. Ex: contract net protocol. POR QUE ORGANIZAR UM SMA? Para garantir a coerência do comportamento do grupo de agentes autônomos. Em outras palavras, precisamos limitar a autonomia! Exemplo: todos nós somos autônomos, mas quando assumimos o papel de aluno ou de professor, já não podemos mais fazer certas coisas e podemos fazer outras. Na sociedade humana a noção de papel é muito usada para representar direitos e obrigações. O QUE É ORGANIZAÇÃO [HUBNER 03] A organização de um SMA é um conjunto de restrições ao comportamento dos agentes a fim de conduzi-los a um objetivo comum. Essas restrições podem ser explícitas ou não e os agentes podem ou não estar conscientes delas No caso de se desejar explicitar a organização (observada ou institucionalizada), como descrevê-la? Que noções utilizar (grupos, papéis, tarefas, missões, autoridade, …)? Qual o significado dessas noções? modelo organizacional ORGANIZAÇÕES...DO PONTO DE VISTA DOS AGENTES Cada agente pode ter uma visão subjetiva do todo, ou acesso a uma descrição institucional Ex. O CIn Descrição total só via Observador Externo Ex. as formigas Representação distribuída entre os agentes Ex. Um grupo de amigos DO PONTO DE VISTA DO PROJETO DA ORGANIZAÇÃO Descrição Objetiva Descrição Subjetiva Um organograma! Organização Institucionalizada Formada pelo observador a partir da observação do sistema Tudo isto... Não exclui as visões locais de cada agente TIPOS DE ORGANIZAÇÃO [HUBNER 03] TIPOS DE ORGANIZAÇÃO TIPOS DE ORGANIZAÇÃO TIPOS DE ORGANIZAÇÃO UMA CLASSIFICAÇÃO DE AGENTES EM RELAÇÃO ÀS ORGANIZAÇÕES Agentes que não Representam a Organização Não há descrição da organização Formigueiro Agentes que não representam a organização institucionalizada Agentes tem seu comportamento determinado/regulado pela organização Organização é utilizada pelo projetista Típico de casos RDP UMA PRIMEIRA CLASSIFICAÇÃO... II Agentes que guardam a Representação da Organização Agentes constroem um modelo a partir da interação – modelo parcial E usam o dito para tirar melhor proveito da interação Agentes que Representam a Organização e Tiram Proveito dela Agentes conhecem a organização Seu comportamento é influenciado por ela A Organização ajuda os agentes a modelarem seus colegas ESTRUTURAS E ORGANIZAÇÕES CONCRETAS Estrutura Não varia, é o que caracteriza a organização no plano conceitual. Organização Concreta É uma instanciação de uma estrutura organizacional. COMO OS AGENTES SE ORGANIZAM? Cada agente precisa ter... Representações e mecanismos de Inferência Individuais Sociais Para que o agente possa raciocinar sobre coalisões, e estratégias Organizacionais Para que o agente conheça os modelos de organização Como implementar as relações? ORGANIZAÇÕES E O ... Agente Incorporação dos modelos de outros agentes Incorporação de Regras de comportamento. Tratamento de conflitos entre objetivos: Individuais Coletivos ORGANIZAÇÕES E ... As Interações Evitam interações caóticas Possibilitam o alcance dos objetivos São baseadas na noção de dependência Possibilitam coalisões SOBRE OS PAPÉIS... Papéis: protótipos de funções a serem desempenhadas pelos agentes.A cada um são associadas: Um conjunto de metas. Um conjunto de processos. Um conjunto de direitos (ou autoridades) Um conjunto de restrições na execução dos processos. Um conjunto de recursos necessários ao papel. MODELOS DE ORGANIZAÇÕES Modelos Agentes têm problemas a resolver a priori. Cooperação é preestabelecida. Modelos dinâmicos(bottom-up) - SMA Interações são estabelecidas dinamicamente. Modelos Baseados em Utilidade estáticos (top-down) - RDP É bom para o agente participar? Modelos Baseados em Complementaridade Se não participar, não realiza a tarefa COMO ESTUDAR ORGANIZAÇÕES? Funcionalmente Estruturalmente Descreve as funções do SMA em suas diferentes dimensões Descreve parâmetros de hierarquia e suas relações Via Parâmetros de concretização Lida com a transição de estrutura para organização concreta. FUNÇÕES DE UMA ORGANIZAÇÃO Representacional Compreende as funcionalidades presentes para modelar outras organizações e ambientes Papel do Arquivista Organizacional Gerenciamento da organização, em especial as funções de coordenação e alocação de tarefas Papéis de mediador, planejador, cliente, coordenador Conativa Como escolher e determinar Papel do decision-maker as atividades da organização FUNÇÕES DE UMA ORGANIZAÇÃO Interativa Gerencia a interação da organização com seu ambiente e com outras organizações Papéis de observador, executivo e comunicador Produtiva Compreende as atividades básicas da organização Preservativa Como manter a organização em bom estado de funcionamento? DIMENSÕES DE UMA ORGANIZAÇÃO Física lida com implementação, arquitetura e recursos da Organização Como isto é implementado na organização? Social lugar ocupado pela organização em outra de mais alto nível Como responder às necessidades da organização superior? DIMENSÕES DE UMA ORGANIZAÇÃO Relacional preocupa-se com as interações como, quando e porque a nossa organização interage com outras? Ambiental preocupa-se com a relação organizaçãoambiente Como podemos interagir com o mundo? Pessoal Preocupa-se com as questões de auto-avaliação ANÁLISE FUNCIONAL DE ORGANIZAÇÕES Físico Social Relacional Ambiental Pessoal Repres. Estrutura de Rep. Papéis, Grupo Repres. de outros Representaç ão do mundo Repres. De Si Organiz. Controle Planej. De ações sociais Controle de comunic. Planej. De ações Meta-planej. Conativa Obj., restrições Obj. coletivos demandas Fontes de prazer, etc Desejos, restrições internas Interativa Comunicação Descrições, protocolos Primitivas de comunicação Descrição de percepção Auto comunicação Produtiva Arquit. De tarefas Gerenciame nto da organiz. Funcionalidades de Coordenação, negociação Tarefas relacionadas com o Amb. aprendizado Preserv. Implementação Reprodução Rede de contatos recursos reparos RELAÇÕES ENTRE INDIVÍDUOS (OU CLASSES DELES) Conhecimento Comunicação A sabe que B existe e pode eventualmente mandar msgs para ele. há um canal de mensagens entre A e B. Subordinação Estática – senhor/escravo Dinâmica – provisão de serviços MAIS RELAÇÕES... Relações Operativas A depende de B para realizar uma tarefa Dinamicamente, são chamadas de compromisso. Informacionais A precisa que B valide seus conhecimentos Confidenciais indicam conflitos de recursos Competitivas Uma maratona ALGUNS MODELOS CLÁSSICOS Organizações Emergentes Organização aparece a partir do comportamento do sistema Modelo Manta (Drogoul et al.) Inspirado na gênese de colônias de Formigas Agentes não podem alterar o modelo da Organização MAIS MODELOS... Representações Locais (Werner 1989) Função da Organização é tornar a interação mais eficiente. Representa algumas formas de Cooperar Organização definida a partir de um conjunto estruturado de papéis <I,S,V> I = informações S = permissões – podem modificar as intenções iniciais V = responsabilidades MODELOS CENTRADOS NA ORGANIZAÇÃO Organizações precedem os agentes Sua memória é preservada independente destes... Falta de um modelo dificulta o raciocínio Separar a organização dos componentes eleva a abstração. Ex. Aalaadin (Ferber e Gutknecht) AALAADIN Não importa a Arquitetura Individual Agente assume É membro Papel Grupo contém Tem o conjunto de Papéis Necessários para Funcionar Conjunto de Responsa bilidades dos agentes UM EXEMPLO... O TOVE Papel: Conjunto de metas Conjunto de estruturas de atividades que permitem alcançar as metas Conjunto de autoridades/permissões Conjunto de habilidades que o agente deve possuir Conjunto de restrições na execução dos processos Conjunto de Recursos TOVE... II Hierarquia e Especialização de Papéis Agente: membro de uma divisão Um ou mais papéis Realiza atividades Consome recursos Pode formar times... TOVE... ESQUEMATICAMENTE organização Consiste de tem Decomposição de meta Sub-meta requer tem autoridade Sub-div divisão É membro tem habilidade Consiste de agente papel time É membro tem tem processos Formado por comunicação atividade Limitado a restrição consome recurs TAEMS Noção central é a de Tarefa Objetiva: estrutura de tarefas real Subjetiva: visão dos agentes Generativa: informação extra sobre como gerar as outras visões SUBTAREFA Função de qualidade das tarefas calculada a partir das subtarefas Outra forma é analisar as dependências entre as tarefas ORGANIZAÇÕES COMO ETAPA DE DESENVOLVIMENTO GAIA Define organizações via interação e papéis Papel Responsabilidade Permissões Atividades Protocolos GAIA Declaração de Requisitos Modelo de Papéis Modelo de Agentes Modelo de Interações Modelo de Serviços Modelo de Conhecimento GAIA Cada papel organizacional é formado por: Responsabilidades: funções que o agente deve realizar para o sistema, definidas por meio de atividades e protocolos) Permissões para a utilização de recursos Atividades: ações que o agente pode realizar Protocolos: como o agente deve interagir com os demais CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MODELOS ORGANIZACIONAIS Foco nos Planos Globais Especificação de planos Alocação de tarefas Coordenação Organização como conjunto de planos Memória das melhores práticas CONSIDERAÇÕES SOBRE OS MODELOS ORGANIZACIONAIS Foco nos papéis Estrutura de relações Agentes pertencem a grupos Alguns modelos combinam as duas abordagens Organização como conjunto de normas O modelo Moise tenta combinar todos os aspectos... CENAS DOS PRÓXIMOS CAPÍTULOS Até agora, pensamos um pouco sobre questões de SMA, e o que os diferencia dos outros sistemas. Nas próximas aulas, veremos com mais detalhes o que SMA tem a nos dizer sobre comunicação, coordenação e negociação.
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