Organização em Sistemas Multiagentes Raquel de Miranda Barbosa [email protected].
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Organização em Sistemas Multiagentes
Raquel de Miranda Barbosa
Estrutura da Apresentação
Organização em SMA
Paradigmas Organizacionais
Modelos Organizacionais
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?
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
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.
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 organização consiste em um conjunto de restrições (regras de conduta) adotadas por um grupo de agentes para que possam atingir seus objetivos coletivos.
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
Dois pontos de vista de organização
Tipos de Organização
agentes sem conhecimentoda organização
agentes com conhecimentoda organização
cent
rado
nos
ag
ente
sce
ntra
do n
a or
gani
zaçã
o
Tipos de Organização
agentes sem conhecimentoda organização
agentes com conhecimentoda organização
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Tipos de Organização
agentes sem conhecimentoda organização
agentes com conhecimentoda organização
cent
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Tipos de Organização
agentes sem conhecimentoda organização
agentes com conhecimentoda organização
cent
rado
nos
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ente
sce
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gani
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O que é uma organização?
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
A organização de um SMA é um conjunto de restriçõesao comportamento dos agentes a fim de conduzi-los
a uma finalidade comum.
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.
Hierarquias
Primeiro exemplo de projeto estruturado de SMA
Estrutura de árvores
– nível mais alto: visão global
– interação: nodos conectados
Agente1
Agente 2
Agente 4 …
Agente 3
Agente n
ControleInformação
Hierarquias
Autoridade: concentrada em um único agente (ou grupo) em cada nível da hierarquia
Tipo mais simples – hierarquia de dois níveis.
Hierarquias
– Simples: o indivíduo na raiz tem total autoridade
– Uniformes: autoridade distribuída (exército); as decisões são tomadas por quem tem o poder e a informação.
– Hierarquias múltiplas: esquema de departamentos.
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
Holarquias
Semelhantes às hierarquias, mas as unidades podem ser agrupamentos que por sua vez, têm relações hierárquicas
Os agrupamentos encapsulam a forma de executar tarefas, o que facilita adaptação
É possível acrescentar comunicação entre holons da mesma organização, o que resulta numa estrutura mais horizontal.
Coalisões
Coalisão: aliança/acordo/união
Subgrupos da sociedade de agentes que se formam para atingir um objetivo temporário.
Tipicamente possuem estruturas horizontais
Um agente pode participar de mais de uma coalisão ao mesmo tempo.
Às vezes tem um representante, que negocia objetivos/tarefas com outras coalisões.
Coalisões
Cada agente tenta maximizar a sua própria utilidade
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”
Times
Consistem de um número de agentes cooperativos que trabalham por um objetivo comum (maximizar a utilidade do time)
Cada agente assume um ou mais papéis.
Agentes coordenam-se para que suas ações individuais sejam consistentes com os objetivos do time
Times
Normalmente contam com representações explícitas 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
Congregações
Grupos de indivíduos que unem-se em uma organização para extrair benefícios adicionais
– Ex. limitar interações
Formadas a partir de interesses/habilidades comuns.
Formações de longo prazo.
Outras abordagens conhecidas na literatura podem acabar resultando em congregações também.
Congregações
Agentes precisam tirar vantagens da congregação
– tempo e energia investida na formação do grupo < benefícios
Comunicação
– somente entre agentes da mesma congregação
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
Sociedades
Impõem uma série de restrições ao comportamento, chamadas de leis sociais.
– Limitam protocolos de comunicação
– Limitam comportamentos aceitáveis.
Tratam reputação e confiança, para reforçar o emprego das normas sociais.
Agentes formalizam suas interações através de contratos, que são verificados pela sociedade.
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 delegado pode também servir como “alocador” de tarefas. delegado
Mercados
Semelhantes às federações, contando com mediadores.
Mercados podem ser usados para alocar tarefas, negociar valores, etc…
Mecanismo de Leilão é muito usado.
vendedores
compradores
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
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
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
Níveis da Organização
Estrutura Organizacional
– Persiste quando os componentes ou indivíduos entram ou saem da organização
Organização Concreta
– Possível instanciação de uma estrutura organizacional
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
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)
Dimensões de Modelagem (Coutinho, 09)
TÆMS (Decker, 1998)
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
TOVE (Fox et al., 1998)
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
AALAADIN (Ferber e Gutknecht, 1998)
Agente
Grupo Papel
é m
embr
o
assu
me
contém
AGR (Ferber et al., 2003)
AGR
Cheeseboard Diagram
AGR
Reviewing Process of papers
AGR
AGR
Modelo Moise+ (Hubner, 03)
Estrutura: o que os agentes podem fazer
Modelo Moise+
Funcionamento: como os agentes podem fazer
Modelo Moise+
Deôntica: o que os agentes devem fazer
Especificação Estrutural
(Moise+)
Exemplo 1
Especificação Funcional
(Moise+)
aceitom4
.7
docPrazo(Dt) docOk aprovado formPreem1 m2 m5 m1
insSub projAval
temDoc temOri subEle subCor reuniaoOk relatorOk
m1
.85m5
m1m1 m1 m1 m3 m4
Plano
metamissão
taxa de sucesso
Especificação Deôntica
(Moise+)
A relação entre estrutura e funcionamento é estabelecida no nível individual:
– papel missão
tipo: permissão ou obrigação
restrições temporais
perm(p,m,tc) obl(p,m,tc)
Especificação Deôntica (Moise+)
PapelRelação Deôntica
MissãoRestrições Temporais
presidente
per schingresso.m4 [feb/02 feb/28]
secretário per schingresso.m2 Any
secretário per schingresso.m3 Any
membro per schingresso.m5 Any
candidato per schingresso.m1 Any
aluno obl schprova1.m43 Any
professor obl schprova1.m42 Periodic 3
Entidade Organizacional
(Moise+)
grupos papéis
esquemas missões
estrutura funcionamento
instância de grupo papel instanciado
instância de esquema missão instanciada
agentes
finalidade
grType scType
agRole agMis
relações deônticas espe
cific
ação
orga
niza
cion
alen
tidad
eor
gani
zaci
onal
ISLANDER (Esteva et al., 02)
Baseado em instituições eletrônicas
Instituições definem os papéis participantes, as interações válidas entre os participantes e as normas que irão governá-las.
Composta por:
– Framework de Diálogos
– Cenas
– Estrutura Performativa
– Normas
Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Analisa 2 aspectos de SMA:
– População conjunto de agentes que o habitam, juntamente com o conjunto de todos
os comportamentos que eles são capazes de executar e o conjunto de todos os processos de interação que eles podem estabelecer entre si
– Organização composta por papéis organizacionais e links organizacionais
Níveis micro e macro-organizacionais– Nível micro: onde ocorrem as interações organizacionais em caráter
individual (constituído por trocas entre papéis individualizados)
– Nível macro: o nível das interações de caráter coletivo (trocas entre grupos de papéis)
Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Baseado na distinção entre aspectos intencionais e extensionais de um sistema
– Intencionais: funcionamento interno do sistema (representado através de normas, valores, etc)
– Extensionais: aspectos externos do sistema, ou seja, o que pode ser observado do ponto de vista externo ao sistema (ações executadas, objetos trocados, etc)
O modelo PopOrg concentra-se na representação dos aspectos extencionais
PopOrg = (Pop, Org, imp)
Pop = (Ag, Act, Bh, Ep, bc, ec) Org = (Org , Org )
Org = (R, L, lc) Org = (G, L)
Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Pop = (Ag, Act, Bh, Ep, bc, ec)
Ag é o conjunto de agentes chamado de população;
Act é o conjunto de todas as ações (ações de comunicação e ações sobre objetos concretos);
Bh [T (Act)] é o conjunto de todos os comportamentos (seqüências de ações que os agentes são capazes de realizar);
Ep [T (Act) (Act)] é o conjunto de todos os processos de troca que quaisquer dois agentes podem realizar;
bc : Ag (Bh) é uma função de capacidade comportamental;
ec : Ag Ag (Ep) é uma função de capacidade de troca
Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Org = (R, L, lc)
R (Bh), é o conjunto de papéis que os agentes podem
desempenhar no sistema multiagente;
L R R Ep é o conjunto de micro-ligações que podem ser
estabelecidas entre papéis, cada micro-ligação especificando um processo de troca que os agentes que desempenham os papéis ligados pela micro-ligação podem ter de realizar;
lc : R R (L) é a capacidade de micro-ligação dos pares de
papéis, ou seja, o conjunto de micro-ligações que cada par de papéis pode estabelecer entre si;
Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Org = (G, L)
G (R) (L) é o conjunto de grupos sociais do sistema
multiagente, cada grupo social G = (R,L) G sendo não-vazio e
fechado para a sua estrutura micro-organizacional
L G G (L) é o conjunto de macro-ligações que podem ser
estabelecidas entre os grupos sociais da estrutura macro-organizacional, cada macro-ligação (G0,G1,LG0,G1) L respeitando
a estrutura micro-organizacional dos grupos sociais que a constituem
Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Notação baseada em teoria dos conjuntos
Modelo mínimo de organização
AGR MOISE+
Modelo PopOrg (Costa e Dimuro, 07)
Notação baseada em teoria dos conjuntos
Modelo mínimo de organização
AGR MOISE+
PopOrg
Considerações
A organização de um SMA é um conjunto de restrições ao comportamento dos agentes a fim de conduzí-los a uma finalidade comum.
Organização observada
Organização institucionalizada, descrita a partir de modelos
Os agentes podem ou não ter capacidade de raciocinar sobre sua organização.
Exercício
N agentes
Dinheiro global: R$ 600,00
Objetivo:
– Terminar as compras o mais rápido possível (quantidade de ciclos utilizada até que o último item seja comprado)
A cada ciclo cada agente pode se movimentar uma casa na horizontal ou vertical
Cada passo custa R$ 1,50
Só podem trocar dinheiro quando se encontrarem
Exercício
Item Quant. Valor Loja 1 Loja 2 Loja 3 Loja 4 Loja 5 Loja 6 Loja 7 Loja 8 Loja 9 Loja 10
Livro 1 40 x x
CD 1 25 x x x
Calça 1 80 x
Flores 1 20 x
Óculos escuros 1 70 x x
Bermuda de surfista
1 40 x x x
Game 1 70 x x
Panela 1 55 x
TOTAL 400
Exercício
(x,y) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1 Entrada
2 Loja 9
3 Loja 5 Loja 10
4
5
6 Loja 7
7 Loja 3
8 Loja 1
9
10
11 Loja 4
12
13 Loja 2
14 Loja 8
15 Loja 6