Evolutionary Testing of Autonomous Software Agents

A system built in terms of autonomous agents may require even greater correctness assurance than one which is merely reacting to the immediate control of its users. Agents make substantial decisions for themselves, so thorough testing is an important consideration. However, autonomy also makes testing harder; by their nature, autonomous agents may react in different ways to the same inputs over time, because, for instance they have changeable goals and knowledge. For this reason, we argue that testing of autonomous agents requires a procedure that caters for a wide range of test case contexts, and that can search for the most demanding of these test cases, even when they are not apparent to the agents’ developers. In this paper, we address this problem, introducing and evaluating an approach to testing autonomous agents that uses evolutionary optimization to generate demanding test cases.

Dynamically Adapting BDI Agent Architectures based on High-level User Specifications

Users are facing an increasing challenge of managing information and being available anytime anywhere, as the web exponentially grows. As a consequence, assisting them in their routine tasks has become a relevant issue to be addressed. In this paper, we introduce a software framework that supports the development of Personal Assistance Software (PAS). It relies on the idea of exposing a high level user model in order to increase user trust in the task delegation process as well as empowering them to manage it. The framework provides a synchronization mechanism that is responsible for dynamically adapting an underlying BDI agent-based running implementation in order to keep this high-level view of user customizations consistent with it.

Syntheses of Cross-Linking Agents, Molecular Modeling of Oligonucleotides and Polypeptide-Ion Complexes

Each section of this thesis will be subdivided into three parts encompassing all of the research in which I have been involved during the past three years. These will be referred to under the headings "Syntheses:' "Molecular Modeling," and "Cross-linking Efficiencies." Each of these subdivisions may have divisions within them when necessary in order to fully detail the research.

Um Modelo formal e executável de agentes BDI

Modelos BDI (ou seja, modelos Beliefs-Desires-Intentions models) de agentes têm sido utilizados já há algum tempo. O objetivo destes modelos é permitir a caracterização de agentes utilizando noções antropomórficas, tais como estados mentais e ações. Usualmente, estas noções e suas propriedades são formalmente definidas utilizandos formalismos lógicos que permitem aos teóricos analisar, especificar e verificar agentes racionais. No entanto, apesar de diversos sistemas já terem sido desenvolvidos baseados nestes modelos, é geralmente aceito que existe uma distância significativa entre esta lógicas BDI poderosas e sistemas reais. Este trabalho defende que a principal razão para a existência desta distância é que os formalismos lógicos utilizados para definir os modelos de agentes não possuem uma semântica operacional que os suporte. Por “semântica operacional” entende-se tanto procedimentos de prova que sejam corretos e completos em relação à semântica da lógica, bem como mecanismos que realizem os diferentes tipos de raciocínio necessários para se modelar agentes. Há, pelo menos, duas abordagens que podem ser utilizadas para superar esta limitação dos modelos BDI. Uma é estender as lógicas BDI existentes com a semântica operacional apropriada de maneira que as teorias de agentes se tornem computacionais. Isto pode ser alcançado através da definição daqueles procedimentos de prova para as lógicas usadas na definição dos estados mentais. A outra abordagem é definir os modelos BDI utilizando formalismos lógicos apropriados que sejam, ao mesmo tempo, suficientemente poderosos para representar estados mentais e que possuam procedimentos operacionais que permitam a utilizaçao da lógica como um formalismo para representação do conhecimento, ao se construir os agentes. Esta é a abordagem seguida neste trabalho. Assim, o propósito deste trabalho é apresentar um modelo BDI que, além de ser um modelo formal de agente, seja também adequado para ser utilizado para implementar agentes. Ao invés de definir um novo formalismo lógico, ou de estender um formalismo existente com uma semântica operacional, define-se as noções de crenças, desejos e intenções utilizando um formalismo lógico que seja, ao mesmo tempo, formalmente bem-definido e computacional. O formalismo escolhido é a Programação em Lógica Estendida com Negação Explícita (ELP) com a semântica dada pelaWFSX (Well-Founded Semantics with Explicit Negation - Semântica Bem-Fundada com Negação Explícita). ELP com a WFSX (referida apenas por ELP daqui para frente) estende programas em lógica ditos normais com uma segunda negação, a negação explícita1. Esta extensão permite que informação negativa seja explicitamente representada (como uma crença que uma propriedade P não se verifica, que uma intenção I não deva se verificar) e aumenta a expressividade da linguagem. No entanto, quando se introduz informação negativa, pode ser necessário ter que se lidar com programas contraditórios. A ELP, além de fornecer os procedimentos de prova necessários para as teorias expressas na sua linguagem, também fornece um mecanismo para determinar como alterar minimamente o programa em lógica de forma a remover as possíveis contradições. O modelo aqui proposto se beneficia destas características fornecidas pelo formalismo lógico. Como é usual neste tipo de contexto, este trabalho foca na definição formal dos estados mentais em como o agente se comporta, dados tais estados mentais. Mas, constrastando com as abordagens até hoje utilizadas, o modelo apresentanto não é apenas uma especificação de agente, mas pode tanto ser executado de forma a verificar o comportamento de um agente real, como ser utilizado como mecanismo de raciocínio pelo agente durante sua execução. Para construir este modelo, parte-se da análise tradicional realizada na psicologia de senso comum, onde além de crenças e desejos, intenções também é considerada como um estado mental fundamental. Assim, inicialmente define-se estes três estados mentais e as relações estáticas entre eles, notadamente restrições sobre a consistência entre estes estados mentais. Em seguida, parte-se para a definição de aspectos dinâmicos dos estados mentais, especificamente como um agente escolhe estas intenções, e quando e como ele revisa estas intenções. Em resumo, o modelo resultante possui duas características fundamentais:(1) ele pode ser usado como um ambiente para a especificação de agentes, onde é possível definir formalmente agentes utilizando estados mentais, definir formalmente propriedades para os agentes e verificar se estas propriedades são satifeitas pelos agentes; e (2) também como ambientes para implementar agentes.

Equilibria in security markets with a continuum of agents

We prove the existence of a competitive equilibrium for exchange economies with a measure space of agents and for which the commodity space is ` p, 1 < p < +∞. A vector x = (xn) in ` p may be interpreted as a security which promises to deliver xn units of numeraire at state (or date) n. Under assumptions imposing uniform bounds on marginal rates of substitution, positive results on core-Walras equivalence were established in Rustichini–Yannelis [21] and Podczeck [20]. In this paper we prove that under similar assumptions on marginal rates of substitution, the set of competitive equilibria (and thus the core) is non-empty.

Using an animated pedagogical agent to interact affectively with the student

This work proposes an animated pedagogical agent that has the role of providing emotional support to the student: motivating and encouraging him, making him believe in his self-ability, and promoting a positive mood in him, which fosters learning. This careful support of the agent, its affective tactics, is expressed through emotional behaviour and encouragement messages of the lifelike character. Due to human social tendency of anthropomorphising software, we believe that a software agent can accomplish this affective role. In order to choose the adequate affective tactics, the agent should also know the student’s emotions. The proposed agent recognises the student’s emotions: joy/distress, satisfaction/disappointment, anger/gratitude, and shame, from the student’s observable behaviour, i. e. his actions in the interface of the educational system. The inference of emotions is psychologically grounded on the cognitive theory of emotions. More specifically, we use the OCC model which is based on the cognitive approach of emotion and can be computationally implemented. Due to the dynamic nature of the student’s affective information, we adopted a BDI approach to implement the affective user model and the affective diagnosis. Besides, in our work we profit from the reasoning capacity of the BDI approach in order for the agent to deduce the student’s appraisal, which allows it to infer the student’s emotions. As a case study, the proposed agent is implemented as the Mediating Agent of MACES: an educational collaborative environment modelled as a multi-agent system and pedagogically based on the sociocultural theory of Vygotsky.

The influence of the supply chain agents on the new product development's performance: an analysis based on the multi-group moderation

Este estudo buscou verificar a influencia dos agentes da cadeia de suprimentos no desempenho do desenvolvimento de novos produtos quando os agentes são analisados em conjunto. A motivação desta pesquisa veio de estudos que alertaram para a consideração da integração da cadeia de suprimentos como um constructo multidimensional, englobando o envolvimento da manufatura, fornecedores e clientes no desenvolvimento de novos produtos; e devido à falta de informação sobre as influencias individuais destes agentes no desenvolvimento de novos produtos. Sob essas considerações, buscou-se construir um modelo analítico baseado na Teoria do Capital Social e Capacidade Absortiva, construir hipóteses a partir da revisão da literatura e conectar constructos como cooperação, envolvimento do fornecedor no desenvolvimento de novos produtos (DNP), envolvimento do cliente no DNP, envolvimento da manufatura no DNP, antecipação de novas tecnologias, melhoria contínua, desempenho operacional do DNP, desempenho de mercado do NPD e desempenho de negócio do DNP. Para testar as hipóteses foram consideradas três variáveis moderadoras, tais como turbulência ambiental (baixa, média e alta), indústria (eletrônicos, maquinários e equipamentos de transporte) e localização (América, Europa e Ásia). Para testar o modelo foram usados dados do projeto High Performance Manufacturing que contém 339 empresas das indústrias de eletrônicos, maquinários e equipamentos de transporte, localizadas em onze países. As hipóteses foram testadas por meio da Análise Fatorial Confirmatória (AFC) incluindo a moderação muti-grupo para as três variáveis moderadoras mencionadas anteriormente. Os principais resultados apontaram que as hipóteses relacionadas com cooperação foram confirmadas em ambientes de média turbulência, enquanto as hipóteses relacionadas ao desempenho no DNP foram confirmadas em ambientes de baixa turbulência ambiental e em países asiáticos. Adicionalmente, sob as mesmas condições, fornecedores, clientes e manufatura influenciam diferentemente no desempenho de novos produtos. Assim, o envolvimento de fornecedores influencia diretamente no desempenho operacional e indiretamente no desempenho de mercado e de negócio em baixos níveis de turbulência ambiental, na indústria de equipamentos de transporte em países da Americanos e Europeus. De igual forma, o envolvimento do cliente influenciou diretamente no desempenho operacional e indiretamente no desempenho de mercado e do negócio em médio nível de turbulência ambiental, na indústria de maquinários e em países Asiáticos. Fornecedores e clientes não influenciam diretamente no desempenho de mercado e do negócio e não influenciam indiretamente no desempenho operacional. O envolvimento da manufatura não influenciou nenhum tipo de desempenho do desenvolvimento de novos produtos em todos os cenários testados.

On the optimality of the Friedman Rule with heterogeneous agents and non-linear income taxation

We study the optimal “inflation tax” in an environment with heterogeneous agents and non-linear income taxes. We first derive the general conditions needed for the optimality of the Friedman rule in this setup. These general conditions are distinct in nature and more easily interpretable than those obtained in the literature with a representative agent and linear taxation. We then study two standard monetary specifications and derive their implications for the optimality of the Friedman rule. For the shopping-time model the Friedman rule is optimal with essentially no restrictions on preferences or transaction technologies. For the cash-credit model the Friedman rule is optimal if preferences are separable between the consumption goods and leisure, or if leisure shifts consumption towards the credit good. We also study a generalized model which nests both models as special cases.

Dynamic coordination among heterogeneous agents

We study a dynamic model of coordination with timing frictions and payoff heterogeneity. There is a unique equilibrium, characterized by thresholds that determine the choices of each type of agent. We characterize equilibrium for the limiting cases of vanishing timing frictions and vanishing shocks to fundamentals. A lot of conformity emerges: despite payoff heterogeneity, agents’ equilibrium thresholds partially coincide as long as there exists a set of beliefs that would make this coincidence possible – though they never fully coincide. In case of vanishing frictions, the economy behaves almost as if all agents were equal to an average type. Conformity is not inefficient. The efficient solution would have agents following others even more often and giving less importance to the fundamental

Argumentative systems in robots

Nowadays, the development of intelligent agents intends to be more refined, using improved architectures and reasoning mechanisms. Revise the beliefs of an agent is also an important subject, due to the consistency that agents should have about their knowledge. In this work we propose deliberative and argumentative agents using Lego Mindstorms robots, Argumentative NXT BDI-like Agents. These agents are built using the notions of the BDI model and they are capable to reason using the DeLP formalism. They update their knowledge base with their perceptions and revise it when necessary. Two variations are presented: the Single Argumentative NXT BDI-like Agent and the MAS Argumentative NXT BDI-like Agent.

Molecular detection of tick-borne bacterial agents in Brazilian and exotic captive carnivores

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)