Sistemas Multi-Agentes

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Sistemas Multi-Agentes

• Comunicação e Cooperação

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Motivação

• O uso de agentes individuais pode não ser
  adequado para todas as situações de problemas que
  ocorrem na prática.
• Um único agente pode causar sérias restrições.
• Requer uma enorme quantidade de conhecimento para
  resolver situações complexas.

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Motivação

• Muitos problemas, por causa de sua natureza
  distribuída, requerem unidades que resolvam o
  problema distribuído.
• Sistemas Multi-Agentes evitam as situações de
  problemas descritos.
• Um determinado número de agentes autônomos e
  independentes são ativos dentro de um sistema
  multi-agentes.

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Cooperação em Sistemas Multi-Agentes
Cooperação Estratégias
Cooperação Protocolos
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Estratégias de Cooperação

• São compostas de módulos.
• Estratégias de Negociação.
• Princípios de Matchmaking e Brokering.

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Comunicação em Sistemas Multi-Agentes
Comunica- ção Quadro Negro Diálogos
Comunica- ção Quadro Negro Mensagens
Comunica- ção Protocolos Protocolos
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Processo de Resolver Problemas Distribuídos
OVERALL PROBLEM
Problem division
.......
SUBPROBLEM 1
SUBPROBLEM 2
SUBPROBLEM n
Solution of the subproblems
.......
SUBSOLUTION n
SUBSOLUTION 1
SUBSOLUTION 2
Combining the subsolutions
OVERALL PROBLEM
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Métodos de Comunicação

• Diferenciados em
• - sistemas com quadro-negro,
• - sistemas baseados em mensagens
• - sistemas baseados em diálogos.

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Método do Quadro-Negro
Agente
Agente
Quadro Negro
Agente
Agente
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Quadro-Negro

• O quadro-negro provê a todos os agentes dentro de
  um sistema multiagentes, uma área de trabalho
  comum, na qual eles podem trocar informação e
  conhecimento.

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Quadro-Negro

• Um agente inicia uma ação de comunicação
  escrevendo um ítem de informação no quadro. Esta
  informação é então disponível para todos os
  outros agentes no sistema.

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Quadro-Negro

• Todo agente pode, em qualquer tempo acessar o
  quadro, para ver se alguma informação tem chegado
  desde seu último acesso. Se sim, ele pode ler
  essa informação.

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Estrutura Estendida de Quadro-Negro
Moderador
KSARs
Conhecimento de Controle
Subproblemas
Agente
Dispatcher
Agente
Agente
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Moderador

• O conceito de quadro-negro original não tem
  qualquer instância para verificar contribuições
  ou parar agentes de armazenar informação para
  subproblemas que não são parte de sua área de
  responsabilidade.
• Assim, um moderador publica no quadro os próximos
  subproblemas a serem resolvidos e verifica quais
  agentes se aplicam para a solução das tarefas
  associadas.
• O moderador realiza a atribuição de um
  subproblema a um agente.

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KSAR

• Qualquer agente pode usar o quadro para ler
  subproblemas em aberto.
• Se ele tem interesse em subproblemas específicos,
  ele usará uma base de dados por criar um
  Knowledge Source Ativation Record (KSAR) na base
  de dados.

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Dispatcher

• Um dispatcher tem a tarefa de informar aos
  agentes, registrados no quadro, de mudanças
  feitas no quadro. Por exemplo, se novas mensagens
  surgem e novos subproblemas são oferecidos, o
  dispatcher pode contactar aqueles agentes que ele
  considera que podem ter interesse na nova
  informação.

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Modelo BBI
Agent
Agent
Agent
Agent
Domain Blackboard
Control Blackboard
Domain KSARs
Control KSARs
Choose-KSAR
Execute-KSAR
Enumerate-KSAR
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Princípio de Transmissão de Mensagem
Agent A (Sender)
Agent B (Receiver)
Message
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Estrutura de Diálogo
Ask-about
Agent A
Agent B
reply
Ask-about
reply
Agent C
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Protocolos

• KQML (Knowledge and Query Manipulation Language)
  representa o mais amplamente usado protlocolo
  para comunicação em sistemas multi-agentes.
• KQML foi desenvolvida como parte do projeto
  American Knowledge Sharing Efforts (KSE) na
  University of Maryland Finin 1993, Labrou/Finin
  1997.

21
KQML

• KQML define um formato de mensagem e um sistema
  de transmissão de mensagens para a comunicação e
  cooperação em sistemas multi-agentes.
• KQML define um grupos de protocolos para
  identificação, estabelecimento de conexão e troca
  de mensagens.

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KQML

• O conteúdo semântico de uma mensagem não é
  especificado em detalhe em KQML.
• Porque o padrão é aberto, várias linguagens podem
  ser usadas para trocar conhecimento e podem ser
  integradas em uma mensagem KQML.

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KQML

• KQML diferencia três níveis
• - comunicação (protocolos para todos
• os parâmetros de
• comunicação técnica).
• - mensagens (define os tipos de ações de
• fala associados com uma mensagem).
• - conteúdo (especifica o conteúdo da
  mensagem, embora KQML seja limitado para
  especificar somente um frame geral no qual os
  conteúdos reais podem se incorporados em alguma
  linguagem arbitrária)

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KQML

• Toda mensagem de KQML tem a seguinte estrutura
• (ltPerformativegt
• content ltstatement/speechatgt
• sender ltnamegt
• receiver ltnamegt
• language lttextgt
• ontology lttextgt
• )

25
KQML

• Performative são os tipos de ações de fala.
• Para garantir o seu uso generalizado, KQML define
  uma ampla gama de tipos de ações de fala que
  podem ser usados para quase todas os propósitos
  de aplicações.

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KQML Tipos de Ações de Fala em
Tipo de Ações de Fala ou Performativa Significado
achieve S deseja que E torne verdadeiras algumas declarações em seu ambiente.
advertise S é particularmente adequado para realizar algum tipo de ação de fala particular.
ask-all S deseja que todos respondam na base de conhecimento de E.
broker-one S deseja que E encontre auxilio para sua ação de fala.
deny A ação de fala já não mais se aplica a S.
delete S deseja que E remova certos fatos específicos de sua base de conhecimento.
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Performativas KQML
recommend-one S deseja o nome de um agente que pode responder a uma ação de fala.
recruit-one S deseja que um agente E execute uma ação de fala.
sorry S não possui o requerido conhecimento ou informação.
subscribe S deseja continuamente informação das respostas de E para uma ação de fala.
tell S transfere uma ação de fala.
28
KQML

• Os conteúdos de mensagens reais, tal como uma
  ação de fala específica, são inseridos no campo
  de conteúdo.
• A linguagem usada não é definida, e por esta
  razão, essa linguagem é especificada no campo de
  linguagem.
• O receptor pode usar o campo de linguagem para
  determinar a linguagem usada para codificar os
  conteúdos de mensagens e então ler o campo de
  conteúdo.

29
KQML

• Obviamente, para este propósito, o receptor
  deve,ser capaz de entender e interpretar a
  linguagem usada.
• O campo Ontology define o dicionário ou
  vocabulário especial usado para os conteúdos de
  mensagem.

30
KQML

• Um exemplo de comando KQML
• (ask-one
• content(PRICE IBM ?price)
• receiver stok-server
• language LPROLOG
• ontology NYSE-TICKS
• )

31
KQML

• O sender usa o tipo de ação de fala ask-one para
  informar o receptor de seu desejo de receber uma
  resposta para a questão realizada.
• O conteúdo real da mensagem neste exemplo é
  formulado na linguagem LPROLOG e a questão é o
  preço de um IBM share.

32
KQML

• O fato que o preço requerido se relaciona a um
  share price resulta da ontologia usada, neste
  caso, os símbolos em New York Exchanger (NYSE)
  ticker.
• Se, por exemplo, o receptor for um vendedor de
  computadores e a ontologia sobre sistemas de
  computação, o conteúdo da mensagem poderia ser
  interpretado diferentemente, por exemplo, como
  uma questão perguntando o preço de um sistema de
  computação IBM.

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KQML

• Nem todo diálogoem KQML deve ser modelado na
  forma de simples processos question/answer.
• KQML introduz a função de um facilitador para
  também permitir o uso de estruturas de dados mais
  complexas.

34
KQML

• A principal tarefa de um facilitador é trazer
  juntos aqueles agentes que estão buscando por
  informação e aqueles que estão provendo
  informação.

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Uso de um Facilitador
ASK(X)
AGENT1
AGENT 2
AGENT 2
AGENT1
1. ADVERTISE (ASK(X))
TELL(X)
2. BROKER (ASK(X))
4. TELL(X)
3. ASK(X)
5. TELL(X)
FACILITATOR
36
KQML

• Se um agente busca por informação específica, mas
  não sabe quais outros agentes podem provê a
  informação, ele pode usar a performativa broker
  para fazer uso de serviços de um facilitador.
• O facilitador aceita a consulta e tenta encontrar
  um agente com o conhecimento apropriado.

37
KQML

• Todo agente pode usar uma performativa advertise
  para registrar seu conhecimento com o
  facilitador.

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Variantes de Comunicação em KQML

4. ask(X)
AGENT 2
AGENT1
AGENT 2
AGENT1
5. tell(X)
3. tell(X)
2. tell(X)
3. reply(X)
1. Advertise (ask(X))
1. subscribe (ASK(X))
FACILITATOR
FACILITATOR
2. Recommend (ask(X))
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Variantes em KQML

• O lado esquerdo da figura mostra um processo
  similar ao do exemplo prévio, mas com a diferença
  que um recommend é usado no lugar de broker.
• Neste caso, o facilitador supre somente o
  endereço de um agente adequado. A transferência
  do conhecimento toma lugar diretamente entre os
  dois agentes e não, como no exemplo anterior, mas
  por meio do facilitador.

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Variantes em KQML

• Um subscribe informa ao facilitador continuamente
  buscar respostas através de sua base de
  conhecimento para uma mudança específica. Se uma
  mudança ocorre, ela é passada ao agente
  questionador.

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Integrando agentes

• Existem dois possíveis conceitos para integrar
  agentes existentes em um sistema multi-agentes
  baseado em KQML
• - todo agente poderia ser estendido com a
  capacidade para processar mensagens KQML.
• - ou um componente adicional poderia realizar
  esta tarefa para o agente.

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Integrando agentes

• Para tornar o sistema o mais flexível e aberto
  possível, é desejável considerar a segunda
  variante.
• Uma possível arquitetura testada como parte de
  diversos sistemas

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Arquitetura de um SMA baseado em KQML
KRIL
KQML Router
AGENT
NETWORK
KQML Messages
KRIL
Function calls
KQML Messages
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Arquitetura de um SMAbaseado em KQML

• Todo agente tem dois módulos adicionais
• - um roteador KQML
• - uma de interface entre o roteador
• KQML e o agente (KRIL)