On intentional and social agents with graded attitudes

La principal contribución de esta Tesis es la propuesta de un modelo de agente BDI graduado (g-BDI) que permita especificar una arquitetura de agente capaz de representar y razonar con actitudes mentales graduadas. Consideramos que una arquitectura BDI más exible permitirá desarrollar agentes que alcancen mejor performance en entornos inciertos y dinámicos, al servicio de otros agentes (humanos o no) que puedan tener un conjunto de motivaciones graduadas. En el modelo g-BDI, las actitudes graduadas del agente tienen una representación explícita y adecuada. Los grados en las creencias representan la medida en que el agente cree que una fórmula es verdadera, en los deseos positivos o negativos permiten al agente establecer respectivamente, diferentes niveles de preferencias o de rechazo. Las graduaciones en las intenciones también dan una medida de preferencia pero en este caso, modelan el costo/beneficio que le trae al agente alcanzar una meta. Luego, a partir de la representación e interacción de estas actitudes graduadas, pueden ser modelados agentes que muestren diferentes tipos de comportamiento. La formalización del modelo g-BDI está basada en los sistemas multi-contextos. Diferentes lógicas modales multivaluadas se han propuesto para representar y razonar sobre las creencias, deseos e intenciones, presentando en cada caso una axiomática completa y consistente. Para tratar con la semántica operacional del modelo de agente, primero se definió un calculus para la ejecución de sistemas multi-contextos, denominado Multi-context calculus. Luego, mediante este calculus se le ha dado al modelo g-BDI semántica computacional. Por otra parte, se ha presentado una metodología para la ingeniería de agentes g-BDI en un escenario multiagente. El objeto de esta propuesta es guiar el diseño de sistemas multiagentes, a partir de un problema del mundo real. Por medio del desarrollo de un sistema recomendador en turismo como caso de estudio, donde el agente recomendador tiene una arquitectura g-BDI, se ha mostrado que este modelo es valioso para diseñar e implementar agentes concretos. Finalmente, usando este caso de estudio se ha realizado una experimentación sobre la flexibilidad y performance del modelo de agente g-BDI, demostrando que es útil para desarrollar agentes que manifiesten conductas diversas. También se ha mostrado que los resultados obtenidos con estos agentes recomendadores modelizados con actitudes graduadas, son mejores que aquellos alcanzados por los agentes con actitudes no-graduadas.

The central contribution of this dissertation is the proposal of a graded BDI agent model (g-BDI), specifying an architecture capable of representing and reasoning with graded mental attitudes. We consider that making the BDI architecture more exible will allow us to design and develop agents capable of improved performance in uncertain and dynamic environments, serving other agents (human or not) that may have a set of graded motivations. In the g-BDI model, the agent graded attitudes have an explicit and suitable representation. Belief degrees represent the extent to which the agent believes a formula to be true. Degrees of positive or negative desires allow the agent to set di_erent levels of preference or rejection respectively. Intention degrees also give a preference measure but, in this case, modelling the cost/benefit trade off of achieving an agent's goal. Then, agents having different kinds of behaviour can be modelled on the basis of the representation and interaction of their graded attitudes. The formalization of the g-BDI agent model is based on Multi-context systems and in order to represent and reason about the beliefs, desires and intentions, we followed a many-valued modal approach. Also, a sound and complete axiomatics for representing each graded attitude is proposed. Besides, in order to cope with the operational semantics aspects of the g-BDI agent model, we first defined a Multi-context calculus for Multi-context systems execution and then, using this calculus we give this agent model computational meaning. Furthermore, a software engineering process to develop graded BDI agents in a multiagent scenario is presented. The aim of the proposed methodology is to guide the design of a multiagent system starting from a real world problem. Through the development of a Tourism recommender system, where one of its principal agents is modelled as a g-BDI agent, we show that the model is useful to design and implement concrete agents. Finally, using the case study we have made some experiments concerning the exibility and performance of the g-BDI agent model, demonstrating that this agent model is useful to develop agents showing varied and rich behaviours. We also show that the results obtained by these particular recommender agents using graded attitudes improve those achieved by agents using non-graded attitudes.