Uma abordagem evolucionária e espacial para o jogo da autorregulação de processos de trocas sociais em sistemas multiagentes

Interações sociais são frequentemente descritas como trocas sociais. Na literatura, trocas sociais em Sistemas Multiagentes são objeto de estudo em diversos contextos, nos quais as relações sociais são interpretadas como trocas sociais. Dentre os problemas estudados, um problema fundamental discutido na literatura e a regulação¸ ao de trocas sociais, por exemplo, a emergência de trocas equilibradas ao longo do tempo levando ao equilíbrio social e/ou comportamento de equilíbrio/justiça. Em particular, o problema da regulação de trocas sociais e difícil quando os agentes tem informação incompleta sobre as estratégias de troca dos outros agentes, especificamente se os agentes tem diferentes estratégias de troca. Esta dissertação de mestrado propõe uma abordagem para a autorregulacao de trocas sociais em sistemas multiagentes, baseada na Teoria dos Jogos. Propõe o modelo de Jogo de Autorregulacão ao de Processos de Trocas Sociais (JAPTS), em uma versão evolutiva e espacial, onde os agentes organizados em uma rede complexa, podem evoluir suas diferentes estratégias de troca social. As estratégias de troca são definidas através dos parâmetros de uma função de fitness. Analisa-se a possibilidade do surgimento do comportamento de equilíbrio quando os agentes, tentando maximizar sua adaptação através da função de fitness, procuram aumentar o numero de interações bem sucedidas. Considera-se um jogo de informação incompleta, uma vez que os agentes não tem informações sobre as estratégias de outros agentes. Para o processo de aprendizado de estratégias, utiliza-se um algoritmo evolutivo, no qual os agentes visando maximizar a sua função de fitness, atuam como autorregulares dos processos de trocas possibilitadas pelo jogo, contribuindo para o aumento do numero de interações bem sucedidas. São analisados 5 diferentes casos de composição da sociedade. Para alguns casos, analisa-se também um segundo tipo de cenário, onde a topologia de rede é modificada, representando algum tipo de mobilidade, a fim de analisar se os resultados são dependentes da vizinhança. Alem disso, um terceiro cenário é estudado, no qual é se determinada uma política de influencia, quando as medias dos parâmetros que definem as estratégias adotadas pelos agentes tornam-se publicas em alguns momentos da simulação, e os agentes que adotam a mesma estratégia de troca, influenciados por isso, imitam esses valores. O modelo foi implementado em NetLogo.

Um modelo de suporte à comunicação de agentes para tratamento de informação imprecisa baseada em sinônimos

Este trabalho propõe o desenvolvimento de um modelo de suporte á comunicação entre agentes e uma Ontologia com informações imprecisas. Os conceitos desta ontologia podem possuir sinônimos possibilitando a interpretação de termos linguísticos imprecisos. Tal problema é relacionado às questões de desenvolvimento da comunicação em Sistemas Multiagentes, possuindo como referência uma base de conhecimento da qual estes agentes possam requisitar informações. Neste estudo, a premissa do modelo é o de ser útil como componente na utilização por desenvolvedores que queiram utilizar de forma simplificada uma conexão com uma Ontologia para dar suporte na comunicação. Para o presente estudo são discutidos os conceitos sobre a comunicação no ambiente multiagentes. Também é realizada uma revisão sobre o desenvolvimento de Ontologias, de forma a criar uma ontologia para os agentes. A lógica nebulosa, baseado em variáveis linguísticas, servirá como modeladora da imprecisão da informação, dando suporte a essa questão com a Ontologia e a comunicação. De forma a validar o modelo proposto, é realizado um estudo de caso no sistema multiagentes das hortas urbanas do Parque San Jerónimo, de Sevilha, Espanha.

Um sistema multiagente multidimensional para simulação de processos de produção e gestão social de um ecossistema urbano: uma abordagem baseada na integração de artefatos organizacionais, normativos, físicos e de comunicação no JaCaMo

Esta dissertação apresenta a modelagem de uma ferramenta baseada em SMA para a simulação da produção e gestão social de um ecossistema urbano, a organização social do Projeto da Horta San Jeronimo(SJVG), localizado no Parque San Jeronimo Sevilha, Espanha, que e coordenado pela confederação Ecologistas en Accion . Estes processos sociais observados no projeto do SJVG são caracterizados pela ocorrência de uma serie de interações e trocas sociais entre os participantes. Além disso, os comportamentos periódicos, interações e comunicações são regulados pelo Regimento de Normas Internas, estabelecidos pela comunidade em assembleia, sob a supervisão e coordenação da confederação EA. O SMA foi concebido como um sistema JaCaMo multidimensional, composto por cinco dimensões integradas: a população de agentes, os artefatos normativos (a organização), os artefatos físicos (o ambiente dos agentes), artefatos de comunicação (o conjunto de interações) e os artefatos normativos (política normativa interna). A ferramenta utilizada no projeto e o framework JaCaMo, uma vez que apresenta suporte de alto nível e modularidade para o desenvolvimento das três primeiras dimensões acima mencionadas. Mesmo tendo enfrentado alguns problemas importantes que surgiram adotando o framework JaCaMo para desenvolvimento do Projeto SJVG-SMA, como: (i) a impossibilidade de especificação da periodicidade no modelo MOISE, (II) a impossibilidade de definir normas, seus atributos básicos (nome, periodicidade, papel a que se aplica) e as sanções, e (III) a inexistência de uma infraestrutura modular para a definição de interações através da comunicação, foi possível adotar soluções modulares interessantes para manter a ideia de um SMA de 5 dimensões, desenvolvidos na plataforma JaCaMo. As soluções apresentadas neste trabalho são baseadas principalmente no âmbito do Cartago, apontando também para a integração de artefatos organizacionais, normativos, físicos e de comunicação.

Dynamic set pieces for CAMBADA team

Robotics is an emergent branch of engineering that involves the conception, manufacture, and control of robots. It is a multidisciplinary field that combines electronics, design, computer science, artificial intelligence, mechanics and nanotechnology. Its evolution results in machines that are able to perform tasks with some level of complexity. Multi-agent systems is a researching topic within robotics, thus they allow the solving of higher complexity problems, through the execution of simple routines. Robotic soccer allows the study and development of robotics and multiagent systems, as the agents have to work together as a team, having in consideration most problems found in our quotidian, as for example adaptation to a highly dynamic environment as it is the one of a soccer game. CAMBADA is the robotic soccer team belonging to the group of research IRIS from IEETA, composed by teachers, researchers and students of the University of Aveiro, which annually has as main objective the participation in the RoboCup, in the Middle Size League. The purpose of this work is to improve the coordination in set pieces situations. This thesis introduces a new behavior and the adaptation of the already existing ones in the offensive situation, as well as the proposal of a new positioning method in defensive situations. The developed work was incorporated within the competition software of the robots. Which allows the presentation, in this dissertation, of the experimental results obtained, through simulation software as well as through the physical robots on the laboratory.

Agent based risk patient management

This paper explores the role of information and communication technologies in managing risk and early discharge patients, and suggests innovative actions in the area of E-Health services. Treatments of chronic illnesses, or treatments of special needs such as cardiovascular diseases, are conducted in long-stay hospitals, and in some cases, in the homes of patients with a follow-up from primary care centre. The evolution of this model is following a clear trend: trying to reduce the time and the number of visits by patients to health centres and derive tasks, so far as possible, toward outpatient care. Also the number of Early Discharge Patients (EDP) is growing, thus permiting a saving in the resources of the care center. The adequacy of agent and mobile technologies is assessed in light of the particular requirements of health care applications. A software system architecture is outlined and discussed. The major contributions are: first, the conceptualization of multiple mobile and desktop devices as part of a single distributed computing system where software agents are being executed and interact from their remote locations. Second, the use of distributed decision making in multiagent systems, as a means to integrate remote evidence and knowledge obtained from data that is being collected and/or processed by distributed devices. The system will be applied to patients with cardiovascular or Chronic Obstructive Pulmonary Diseases (COPD) as well as to ambulatory surgery patients. The proposed system will allow to transmit the patient's location and some information about his/her illness to the hospital or care centre

Identificación de las relaciones reales y posibles entre la administración basada en modelos, la ciencia computacional de la organización y la ingeniería emergente en el contexto de la gestión organizacional

Las teorías administrativas se han basado, casi sin excepción, en los fundamentos y los modelos de la ciencia clásica (particularmente, en los modelos de la física newtoniana). Sin embargo, las organizaciones actualmente se enfrentan a un mundo globalizado, plagado de información (y no necesariamente conocimiento), hiperconectado, dinámico y cargado de incertidumbre, por lo que muchas de las teorías pueden mostrar limitaciones para las organizaciones. Y quizá no por la estructura, la lógica o el alcance de las mismas, sino por la falta de criterios que justifiquen su aplicación. En muchos casos, las organizaciones siguen utilizando la intuición, las suposiciones y las verdades a medias en la toma de decisiones. Este panorama pone de manifiesto dos hechos: de un lado, la necesidad de buscar un método que permita comprender las situaciones de cada organización para apoyar la toma de decisiones. De otro lado, la necesidad de potenciar la intuición con modelos y técnicas no tradicionales (usualmente provenientes o inspiradas por la ingeniería). Este trabajo busca anticipar los pilares de un posible método que permita apoyar la toma de decisiones por medio de la simulación de modelos computacionales, utilizando las posibles interacciones entre: la administración basada en modelos, la ciencia computacional de la organización y la ingeniería emergente.

Coalition based approach for shop floor agility – a multiagent approach

Dissertation submitted for a PhD degree in Electrical Engineering, speciality of Robotics and Integrated Manufacturing from the Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Ontologies for the interoperability of multiagent electricity markets simulation platforms

Electricity markets worldwide are complex and dynamic environments with very particular characteristics. These are the result of electricity markets’ restructuring and evolution into regional and continental scales, along with the constant changes brought by the increasing necessity for an adequate integration of renewable energy sources. The rising complexity and unpredictability in electricity markets has increased the need for the intervenient entities in foreseeing market behaviour. Market players and regulators are very interested in predicting the market’s behaviour. Market players need to understand the market behaviour and operation in order to maximize their profits, while market regulators need to test new rules and detect market inefficiencies before they are implemented. The growth of usage of simulation tools was driven by the need for understanding those mechanisms and how the involved players' interactions affect the markets' outcomes. Multi-agent based software is particularly well fitted to analyse dynamic and adaptive systems with complex interactions among its constituents, such as electricity markets. Several modelling tools directed to the study of restructured wholesale electricity markets have emerged. Still, they have a common limitation: the lack of interoperability between the various systems to allow the exchange of information and knowledge, to test different market models and to allow market players from different systems to interact in common market environments. This dissertation proposes the development and implementation of ontologies for semantic interoperability between multi-agent simulation platforms in the scope of electricity markets. The added value provided to these platforms is given by enabling them sharing their knowledge and market models with other agent societies, which provides the means for an actual improvement in current electricity markets studies and development. The proposed ontologies are implemented in MASCEM (Multi-Agent Simulator of Competitive Electricity Markets) and tested through the interaction between MASCEM agents and agents from other multi-agent based simulators. The implementation of the proposed ontologies has also required a complete restructuring of MASCEM’s architecture and multi-agent model, which is also presented in this dissertation. The results achieved in the case studies allow identifying the advantages of the novel architecture of MASCEM, and most importantly, the added value of using the proposed ontologies. They facilitate the integration of independent multi-agent simulators, by providing a way for communications to be understood by heterogeneous agents from the various systems.

A multiagent based shop floor transportation system simulator

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Assessing self-organization and emergence in Evolvable Assembly Systems (EAS)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

An agent based architecture to support monitoring in plug and produce manufacturing systems using knowledge extraction

In recent years a set of production paradigms were proposed in order to capacitate manufacturers to meet the new market requirements, such as the shift in demand for highly customized products resulting in a shorter product life cycle, rather than the traditional mass production standardized consumables. These new paradigms advocate solutions capable of facing these requirements, empowering manufacturing systems with a high capacity to adapt along with elevated flexibility and robustness in order to deal with disturbances, like unexpected orders or malfunctions. Evolvable Production Systems propose a solution based on the usage of modularity and self-organization with a fine granularity level, supporting pluggability and in this way allowing companies to add and/or remove components during execution without any extra re-programming effort. However, current monitoring software was not designed to fully support these characteristics, being commonly based on centralized SCADA systems, incapable of re-adapting during execution to the unexpected plugging/unplugging of devices nor changes in the entire system’s topology. Considering these aspects, the work developed for this thesis encompasses a fully distributed agent-based architecture, capable of performing knowledge extraction at different levels of abstraction without sacrificing the capacity to add and/or remove monitoring entities, responsible for data extraction and analysis, during runtime.

Estudi i implementació d'un sistema multiagent intel·ligent i la seva aplicació a sistemes difusos

Estudi i implementació d'un sistema multiagent intel·ligent i la seva aplicació a sistemes difusos. Utilització de les llibreries JADE i JFuzzyLogic.

Organisational adaptation of multi-agent systems in a peer-to-peer scenario

Organisations in Multi-Agent Systems (MAS) have proven to be successful in regulating agent societies. Nevertheless, changes in agents' behaviour or in the dynamics of the environment may lead to a poor fulfilment of the system's purposes, and so the entire organisation needs to be adapted. In this paper we focus on endowing the organisation with adaptation capabilities, instead of expecting agents to be capable of adapting the organisation by themselves. We regard this organisational adaptation as an assisting service provided by what we call the Assistance Layer. Our generic Two Level Assisted MAS Architecture (2-LAMA) incorporates such a layer. We empirically evaluate this approach by means of an agent-based simulator we have developed for the P2P sharing network domain. This simulator implements 2-LAMA architecture and supports the comparison between different adaptation methods, as well as, with the standard BitTorrent protocol. In particular, we present two alternatives to perform norm adaptation and one method to adapt agents'relationships. The results show improved performance and demonstrate that the cost of introducing an additional layer in charge of the system's adaptation is lower than its benefits.

A multiagent architecture for supervisory and control system

Supervising and controlling the many processes involved in petroleum production is both dangerous and complex. Herein, we propose a multiagent supervisory and control system for handle continuous processes like those in chemical and petroleum industries In its architeture, there are agents responsible for managing data production and analysis, and also the production equipments. Fuzzy controllers were used as control agents. The application of a fuzzy control system to managing an off-shore installation for petroleum production onto a submarine separation process is described. © 2008 IEEE.

Engineering Agent Systems for Decision Support

This paper discusses how agent technology can be applied to the design of advanced Information Systems for Decision Support. In particular, it describes the different steps and models that are necessary to engineer Decision Support Systems based on a multiagent architecture. The approach is illustrated by a case study in the traffic management domain.