Sistemas Multiagente Sesión 1: Introducción a los SMAs

1. Sistemas MultiagenteSesión 1: Introducción a los SMAs Ramón Hermoso Traba ramon.hermoso@urjc.es Universidad Rey Juan Carlos

2. Índice Agentes Software Sistemas Multiagente Trabajos propuestos Bibliografía

3. 1. Agentes Software • ¿Qué es un agente? • RAE 1. adj. Que obra o tiene virtud de obrar. 2. adj. Gram. Dicho de una palabra o de una expresión: Que designa a la persona, animal o cosa que realiza la acción del verbo. U. m. c. s. m. 3. m. Persona o cosa que produce un efecto. 4. m. Persona que obra con poder de otra.

4. 1. Agentes Software percibe Entorno actúa • Un agente: • Percibe el entorno  sensores • Actúa en el entorno  efectores • Asigna percepciones a acciones • Mide lo “bien” que lo ha hecho

5. 1. Agentes Software • Tipos de agentes: • Naturales • Cuerpos biológicos • Entorno  Naturaleza • Medida de rendimiento: supervivencia, reproducción, etc.

6. 1. Agentes Software • Tipos de agentes: • Artificiales • Hardware (robots): • Actúan directamente en el entorno físico • Sensores: cámaras, odómetros, etc. • Efectores: ruedas, brazos mecánicos, …

7. 1. Agentes Software • Tipos de agentes: • Artificiales • Software (softbots): • Entornos virtuales (e.g. Internet) • Sensores y efectores: dependientes del dominio

8. 1. Agentes Software • Programa de agente: • Determina el comportamiento del agente memory perceive(memory, percept) action action-selection(memory, performance-measure) memory act(memory, action) • Arquitectura del agente: • Qué componentes forman al agente • Estructura de los programas de agente • Componente de percepción • Componente de selección de acciones • Componente de acción

9. 1. Agentes Software Esto es el mundo de los agentes • Orígenes de los agentes • La computación siempre ha buscado: • Eficiencia: reducción del coste computacional • Comunicación: entre distintos sistemas (ej. Redes) • Inteligencia: resolución de problemas complejos delegando en las computadoras • Orientación humana: uso de conceptos y metáforas antropomorfas

10. 1. Agentes Software

11. 1. Agentes Software

12. 1. Agentes Software • Definiciones de agente software • Houston, we’ve got a problem!!! • No hay definición universalmente aceptada • Literatura: depende del dominio, del autor, … • Terminología diversa para referirse a lo mismo

13. 1. Agentes Software [Franklin & Graesser, 96] But agents sound just like computer programs. How are they different? Control structures for autonomous agents Bla, bla, bla What are you working on these days? Autonomous agents? What the hell is that? Bob Alice

14. 1. Agentes Software • The MuBot agent “The term agent is used to represent two orthogonal concepts. The first is the agent's ability for autonomous execution. The second is the agent's ability to perform domain oriented reasoning” [Virhagriswaran]

15. 1. Agentes Software • The AIMA agent [Russell & Norvig, 1995] “An agent is anything that can be viewed as perceiving its environment through sensors and acting upon that environment through effectors”

16. 1. Agentes Software • The Maes Agent [Maes, 95] “Autonomous agents are computational systems that inhabit some complex dynamic environment, sense and act autonomously in this environment, and by doing so realize a set of goals or tasks for which they are designed”

17. 1. Agentes Software • The KidSim Agent [Smith et al., 94] “Let us define an agent as a persistent software entity dedicated to a specific purpose. 'Persistent' distinguishes agents from subroutines; agents have their own ideas about how to accomplish tasks, their own agendas. ’Special purpose' distinguishes them from entire multifunction applications; agents are typically much smaller”

18. 1. Agentes Software • The Hayes-Roth Agent [Hayes-Roth, 95] “Intelligent agents continuously perform three functions: perception of dynamic conditions in the environment; action to affect conditions in the environment; and reasoning to interpret perceptions, solve problems, draw inferences, and determine actions”

19. 1. Agentes Software • The IBM Agent “Intelligent agents are software entities that carry out some set of operations on behalf of a user or another program with some degree of independence or autonomy, and in so doing, employ some knowledge or representation of the user's goals or desires”

20. 1. Agentes Sofware • The W-J Agent [Wooldridge & Jennings, 95] “... a hardware or (more usually) software-based computer system that enjoys the following properties: · autonomy: agents operate without the direct intervention of humans or others, and have some kind of control over their actions and internal state; · social ability: agents interact with other agents (and possibly humans) via some kind of agent-communication language; · reactivity: agents perceive their environment, (which may be the physical world, a user via a graphical user interface, a collection of other agents, the INTERNET, or perhaps all of these combined), and respond in a timely fashion to changes that occur in it; · pro-activeness: agents do not simply act in response to their environment, they are able to exhibit goal-directed behavior by taking the initiative

21. 1. Agentes Software • The IBM Agent [Coen, 94] “Software agents are programs that engage in dialogs [and] negotiate and coordinate transfer of information”

22. 1. Agentes Software • The Brustoloni Agent [Brustoloni, 91] “Autonomous agents are systems capable of autonomous, purposeful action in the real world”

23. 1. Agentes Software The Franklin & Graesser Agent [Franklin & Graesser, 95] “Un agente autónomo es un sistema situado dentro de un entorno, percibe dicho entorno y actúa sobre él, a lo largo del tiempo, en busca de cumplir sus objetivos y, por tanto, para llevar a cabo lo que percibe en el futuro”

24. 1. Agentes SoftwareAgentes Inteligentes • Comportamiento racional • Los agentes inteligentes interactúan racionalmente con su entorno • Secuencia de percepciones hasta el momento actual + conocimiento a priori sobre el entorno • Seleccionan la acción que les reporta mayor utilidad (individual) • Racionalidad  Omnisciencia • Autonomía • Al comienzo “sólo” la inteligencia del diseñador • Un agente es más autónomo cuanto… • … más experiencia tiene y más guía ésta su comportamiento • … menos depende de su comportamiento a priori • Agente Inteligente = Comportamiento Racional+Autonomía

25. A B A C B D C D E E 1. Agentes SoftwareAgentes Inteligentes • Ejemplo: agentes deliberativos en el mundo de los bloques • Racionalidad: encontrar el plan más corto desde el estado actual hasta el estado deseado • Autonomía: debe adaptarse dinámicamente si el plan va mal

26. 1. Agentes SoftwareAgentes Inteligentes I see, but… Is there any difference between agents and objects? Bob Alice

27. 1. Agentes SoftwareAgentes Inteligentes vs. Objetos “Objects do it for free; agents do it for money” • Objetivos: un agente puede mostrar un comportamiento proactivo • Concurrencia: un agente tiene su propio thread de control • Agentes autónomos vs. objetos activos • Objetos Activos • Controlan su estado, pero no su comportamiento • Si un método es público, será ejecutado si es invocado • La decisión está en el objeto que invoca (no en el invocado) • Agentes • Controlan su estado y su comportamiento • Pueden rechazar la ejecución de una acción • La decisión de realizar una acción está en el agente y está basada en sus intereses (racionalidad!!!)

28. 1. Agentes SoftwareAgentes Inteligentes vs. Objetos Programamos agentes usando lenguajes de OO • Agentes y objetos están relacionados: • En sistemas cerrados proporcionan un nivel más alto de abstracción en análisis, diseño e… implementación? • En sistemas abiertos el concepto de autonomía es relevante • Pero…

29. Índice Agentes Software Sistemas Multiagente Trabajos propuestos Bibliografía

30. 2. Sistemas MultiagenteEntornos multiagente Varios agentes interactuando en el mismo entorno Las acciones de un agentes influencian las acciones del resto (utilidad individual) Autonomía: un agente NO puede controlar las acciones de los otros Racionalidad: un agente SÍ puede predecir las acciones de los otros

31. 2. Sistemas MultiagenteLíneas de investigación • Heterogeneidad: • Agent communication languages (ACLs) • Semántica: ontologies, service directories, matchmaking • Coordinación: • Alcanzar consenso resolviendo conflictos de intertés: • Coalition formation, Negotiation, Trust, … • Regular agreement mechanisms : • Virtual Organisations, Norms, Incentive Engineering, … • Hacer que la información esté disponible: • MA Planning, MA Optimisation, POMDPs, … • AOSE: SOC, OOP, Grid, AOP • Plataformas,middleware, herramientas • Metodologías AOP • Interacción Humano-Computadora • Avatares, agentes emocionales, …

32. 2. Sistemas Multiagente¿Algo nuevo? • ¿No es lo mismo que Sistemas Distribuidos/Ingeniería del SW? • Sí, pero añadiendo autonomía + racionalidad • Coordinación no precompilada • No hay asunción de benevolencia • ¿No es lo mismo que Sistemas Expertos/Inteligencia Artificial? • Sí, pero añadiendo interoperatividad + sociabilidad • Percepción, planificación, razonamiento, aprendizaje, … • Interacciones sociales: Negociación, Compromisos, Trust • ¿No es lo mismo que Economía/Teoría de Juegos? • Sí, pero añadiendo computación y racionalidad limitada

33. Índice Agentes Software Sistemas Multiagente Trabajos propuestos Bibliografía

34. 3. Trabajos propuestos Lectura + comentario crítico del artículo “Intelligent Systems” – Jennings & Wooldridge, 1998 Aplicación usando alguna plataforma de programación y ejecución de agentes (ej. JADE, MadKIT, Zeus, …) Otras propuestas son bienvenidas… 

35. 4. Bibliografía Franklin S.; Graesser A.: “Is It an Agent, or Just a Program?: A Taxonomy for Autonomous Agents” in Proceedings of the Workshop on Intelligent Agents III, Agent Theories, Architectures, and Languages (ATAL’96). Springer-Verlag. Págs. 21-35. Russell, S.; Norvig, P.: “Artificial Intelligence: A Modern Approach (2nd ed.)”. Prentice Hall, 2003. Chapter 2. Wooldridge, M.: “An Introduction to Multiagent Systems”, Wiley, 2002. Chapters 1 and 2. Ossowski, S.: “Coordination in Artificial Agent Societies”. Springer, 1999. Chapter 1.