Análisis y modelado de operaciones basadas en trayectoria del tréfico aéreo de llegada en áreas terminales mediante sistemas multiagente

Programa de doctorado: Tecnologías de las telecomunicaciones.

Modelado basado en agentes : simulación de sistemas complejos en las Ciencias Sociales.

El proyecto se ha realizado en el Departamento de Organización y Gestión de Empresas, con sede en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad de Valladolid. Los cinco profesores implicados en el trabajo forman el denominado grupo de Ingeniería de los Sistemas Sociales (INSISOC). El objetivo principal es crear un documento docente que recoja los fundamentos de las aplicaciones de Inteligencia Artificial Distribuida (Sistema Multiagente), a la Economía y las Ciencias Sociales en general. Se ha elaborado un tutorial básico del lenguaje de programación SDML y se han incluido dos ejemplos de su utilización. Como consecuencia del trabajo, el grupo INSISOC ha consolidado una biblioteca de fundamentos y aplicaciones de los sistemas multiagente. Este trabajo ha sido presentado en otras Universidades, en congresos y workshops. El grupo INSISOC consolida un papel de 'transfer' de la investigación más avanzada a la docencia universitaria, tanto en estudio de segundo ciclo o grado superior como en estudios de tercer ciclo. La evaluación obtenida de otros colegas universitarioos es muy positiva, pues no existen materiales publicados con los contenidos desarrollados. El volumen es susceptible de publicación y comercialización viable económicamente. La elaboración del proyecto ha supuesto el uso de las instalaciones del laboratorio de Organización Industrial y Producción del Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Valladolid. Se ha utilizado el lenguaje de programación SAML, además de software edición.

Modelado basado en agentes. Simulación de sistemas complejos en las Ciencias Sociales.

El proyecto se ha realizado en el Departamento de Organización y Gestión de Empresas de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Técnica Industrial de la Universidad de Valladolid. Los cinco profesores implicados en el trabajo forman el denominado 'Grupo de Ingeniería de los Sistemas Sociales' (INSISOC). El objetivo principal es crear un documento docente que recoja los fundamentos de las aplicaciones de Inteligencia Artificial Distribuida (sistemas multiagente), a la Economía y las Ciencias Sociales en general. Se ha elaborado un tutorial básico del lenguaje de programación SDML y se han incluido dos ejemplos de su utilización. Como consecuencia del trabajo el grupo INSISOC ha consolidado una biblioteca de fundamentos y aplicaciones de los sistemas multiagente. Este trabajo ha sido presentado en otras universidades, en congresos y workshops. El grupo INSISOC consolida su papel de 'transfer' de la investigación más avanzada a la docencia universitaria, tanto en estudios de segundo ciclo o grado superior como en tercer ciclo. La evaluación obtenida de otros colegas universitarios es muy positiva, pues no existen materiales publicados con los contenidos desarrollados. El volumen es susceptible de publicación y comercialización (viable económicamente). La elaboración del proyecto ha supuesto el uso de las instalaciones del laboratorio de Organización Industrial y Producción de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Valladolid. Se ha utilizado el lenguaje de programación SDML, además de software de edición.

Descrição e geração de ambientes para simulações com sistemas multiagentes

Este trabalho situa-se na área de Sistemas Multiagente, que é uma sub-área da Inteligência Artificial Distribuída. Em particular, o problema abordado nesta dissertação é o da modelagem de ambientes, um aspecto importante na criação de simulações baseadas em sociedades de agentes cognitivos, no entanto pouco tratado na literatura da área. A principal contribuição deste trabalho é a concepção de uma linguagem, chamada ELMS, própria para a definição de ambientes multiagente, e a implementação de um protótipo de interpretador para esta linguagem. O resultado da interpretação é um processo que simula o ambiente descrito em alto nível, e é apropriado para a interação com os agentes cognitivos que irão compartilhar o ambiente. Esta linguagem foi desenvolvida no contexto do projeto MASSOC, que tem como objetivo a criação de simulações sociais com agentes cognitivos. A abordagem deste projeto dá ênfase ao uso da arquitetura BDI para agentes cognitivos, a comunicação inter-agente de alto nível (ou seja, baseada em atos de fala) e a modelagem de ambientes com a linguagem ELMS, que é proposta neste trabalho. Os ambientes e agentes que podem ser usados na criação de simulaçõpes, bem como a comunicação entre eles utilizando a ferramenta SACI, são definidos ou gerenciados a partir de uma interface gráfica, que facilita a criação e controle de simulações com a plataforma MASSOC. Além de apresentar a linguagem ELMS e seu interpretador, esta dissertação menciona ainda, como breve estudo de caso, uma simulação de aspectos sociais do crescimento urbano. Esta simulação social auxiliou na concepção e avaliação da linguagem ELMS.

Uma abordagem multiagente para simulação da dinâmica de preços de um mercado de leilão duplo

Essa dissertação tem como objetivo a modelagem, implementação e a simulação de um mercado de leilão duplo artificial utilizando a abordagem multiagente. Mercado de leilão duplo permite que ofertas de compra e de venda possam ser feitas a qualquer momento e de forma contínua. As bolsas de Nova Iorque (NYSE) e de Chicago (CME) são exemplos deste tipo de leilão. Mercados artificiais são modelos que têm o objetivo de capturar as propriedades dos mercados reais para reproduzir e analisar a dinâmica do mercado através de experimentos computacionais. Assim como no mercado real, o modelo propõe que os agentes interagem entre si assincronamente em sessões de negociações contínuos. Estas últimas características do modelo são viabilizadas através do uso de técnicas e arcabouços tecnológicos que são atualmente utilizados nos mercados reais. Neste trabalho, são investigados os comportamentos do mercado artificial para diferentes grupos de agentes e parâmetros. Ao longo dos experimentos foram constatados que o volume de negociação e a volatilidade dos preços, por exemplo, são diretamente proporcionais ao orçamento dos agentes. Também foram identificados alguns fatos estilizados nas séries de preços geradas a partir do mercado artificial.

Arquitetura multiagente baseada em nuvem de partículas para hibridização de metaheurísticas

This thesis proposes an architecture of a new multiagent system framework for hybridization of metaheuristics inspired on the general Particle Swarm Optimization framework (PSO). The main contribution is to propose an effective approach to solve hard combinatory optimization problems. The choice of PSO as inspiration was given because it is inherently multiagent, allowing explore the features of multiagent systems, such as learning and cooperation techniques. In the proposed architecture, particles are autonomous agents with memory and methods for learning and making decisions, using search strategies to move in the solution space. The concepts of position and velocity originally defined in PSO are redefined for this approach. The proposed architecture was applied to the Traveling Salesman Problem and to the Quadratic Assignment Problem, and computational experiments were performed for testing its effectiveness. The experimental results were promising, with satisfactory performance, whereas the potential of the proposed architecture has not been fully explored. For further researches, the proposed approach will be also applied to multiobjective combinatorial optimization problems, which are closer to real-world problems. In the context of applied research, we intend to work with both students at the undergraduate level and a technical level in the implementation of the proposed architecture in real-world problems

Arquitetura multiagente para análise de dados

Não disponível

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.

Multi-agent system for personalization of location-based services

The current ubiquitous network access and increase in network bandwidth are driving the sales of mobile location-aware user devices and, consequently, the development of context-aware applications, namely location-based services. The goal of this project is to provide consumers of location-based services with a richer end-user experience by means of service composition, personalization, device adaptation and continuity of service. Our approach relies on a multi-agent system composed of proxy agents that act as mediators and providers of personalization meta-services, device adaptation and continuity of service for consumers of pre-existing location-based services. These proxy agents, which have Web services interfaces to ensure a high level of interoperability, perform service composition and take in consideration the preferences of the users, the limitations of the user devices, making the usage of different types of devices seamless for the end-user. To validate and evaluate the performance of this approach, use cases were defined, tests were conducted and results gathered which demonstrated that the initial goals were successfully fulfilled.

Dynamic task allocation and coordination in cooperative multi-agent environments

La coordinació i assignació de tasques en entorns distribuïts ha estat un punt important de la recerca en els últims anys i aquests temes són el cor dels sistemes multi-agent. Els agents en aquests sistemes necessiten cooperar i considerar els altres agents en les seves accions i decisions. A més a més, els agents han de coordinar-se ells mateixos per complir tasques complexes que necessiten més d'un agent per ser complerta. Aquestes tasques poden ser tan complexes que els agents poden no saber la ubicació de les tasques o el temps que resta abans de que les tasques quedin obsoletes. Els agents poden necessitar utilitzar la comunicació amb l'objectiu de conèixer la tasca en l'entorn, en cas contrari, poden perdre molt de temps per trobar la tasca dins de l'escenari. De forma similar, el procés de presa de decisions distribuït pot ser encara més complexa si l'entorn és dinàmic, amb incertesa i en temps real. En aquesta dissertació, considerem entorns amb sistemes multi-agent amb restriccions i cooperatius (dinàmics, amb incertesa i en temps real). En aquest sentit es proposen dues aproximacions que permeten la coordinació dels agents. La primera és un mecanisme semi-centralitzat basat en tècniques de subhastes combinatòries i la idea principal es minimitzar el cost de les tasques assignades des de l'agent central cap als equips d'agents. Aquest algoritme té en compte les preferències dels agents sobre les tasques. Aquestes preferències estan incloses en el bid enviat per l'agent. La segona és un aproximació d'scheduling totalment descentralitzat. Això permet als agents assignar les seves tasques tenint en compte les preferències temporals sobre les tasques dels agents. En aquest cas, el rendiment del sistema no només depèn de la maximització o del criteri d'optimització, sinó que també depèn de la capacitat dels agents per adaptar les seves assignacions eficientment. Addicionalment, en un entorn dinàmic, els errors d'execució poden succeir a qualsevol pla degut a la incertesa i error de accions individuals. A més, una part indispensable d'un sistema de planificació és la capacitat de re-planificar. Aquesta dissertació també proveeix una aproximació amb re-planificació amb l'objectiu de permetre als agent re-coordinar els seus plans quan els problemes en l'entorn no permeti la execució del pla. Totes aquestes aproximacions s'han portat a terme per permetre als agents assignar i coordinar de forma eficient totes les tasques complexes en un entorn multi-agent cooperatiu, dinàmic i amb incertesa. Totes aquestes aproximacions han demostrat la seva eficiència en experiments duts a terme en l'entorn de simulació RoboCup Rescue.

Dynamic management and restoration of virtual paths in broadband networks based on distributed software agents

La gestió de xarxes és un camp molt ampli i inclou molts aspectes diferents. Aquesta tesi doctoral està centrada en la gestió dels recursos en les xarxes de banda ampla que disposin de mecanismes per fer reserves de recursos, com per exemple Asynchronous Transfer Mode (ATM) o Multi-Protocol Label Switching (MPLS). Es poden establir xarxes lògiques utilitzant els Virtual Paths (VP) d'ATM o els Label Switched Paths (LSP) de MPLS, als que anomenem genèricament camins lògics. Els usuaris de la xarxa utilitzen doncs aquests camins lògics, que poden tenir recursos assignats, per establir les seves comunicacions. A més, els camins lògics són molt flexibles i les seves característiques es poden canviar dinàmicament. Aquest treball, se centra, en particular, en la gestió dinàmica d'aquesta xarxa lògica per tal de maximitzar-ne el rendiment i adaptar-la a les connexions ofertes. En aquest escenari, hi ha diversos mecanismes que poden afectar i modificar les característiques dels camins lògics (ample de banda, ruta, etc.). Aquests mecanismes inclouen els de balanceig de la càrrega (reassignació d'ample de banda i reencaminament) i els de restauració de fallades (ús de camins lògics de backup). Aquests dos mecanismes poden modificar la xarxa lògica i gestionar els recursos (ample de banda) dels enllaços físics. Per tant, existeix la necessitat de coordinar aquests mecanismes per evitar possibles interferències. La gestió de recursos convencional que fa ús de la xarxa lògica, recalcula periòdicament (per exemple cada hora o cada dia) tota la xarxa lògica d'una forma centralitzada. Això introdueix el problema que els reajustaments de la xarxa lògica no es realitzen en el moment en què realment hi ha problemes. D'altra banda també introdueix la necessitat de mantenir una visió centralitzada de tota la xarxa. En aquesta tesi, es proposa una arquitectura distribuïda basada en un sistema multi agent. L'objectiu principal d'aquesta arquitectura és realitzar de forma conjunta i coordinada la gestió de recursos a nivell de xarxa lògica, integrant els mecanismes de reajustament d'ample de banda amb els mecanismes de restauració preplanejada, inclosa la gestió de l'ample de banda reservada per a la restauració. Es proposa que aquesta gestió es porti a terme d'una forma contínua, no periòdica, actuant quan es detecta el problema (quan un camí lògic està congestionat, o sigui, quan està rebutjant peticions de connexió dels usuaris perquè està saturat) i d'una forma completament distribuïda, o sigui, sense mantenir una visió global de la xarxa. Així doncs, l'arquitectura proposada realitza petits rearranjaments a la xarxa lògica adaptant-la d'una forma contínua a la demanda dels usuaris. L'arquitectura proposada també té en consideració altres objectius com l'escalabilitat, la modularitat, la robustesa, la flexibilitat i la simplicitat. El sistema multi agent proposat està estructurat en dues capes d'agents: els agents de monitorització (M) i els de rendiment (P). Aquests agents estan situats en els diferents nodes de la xarxa: hi ha un agent P i diversos agents M a cada node; aquests últims subordinats als P. Per tant l'arquitectura proposada es pot veure com una jerarquia d'agents. Cada agent és responsable de monitoritzar i controlar els recursos als que està assignat. S'han realitzat diferents experiments utilitzant un simulador distribuït a nivell de connexió proposat per nosaltres mateixos. Els resultats mostren que l'arquitectura proposada és capaç de realitzar les tasques assignades de detecció de la congestió, reassignació dinàmica d'ample de banda i reencaminament d'una forma coordinada amb els mecanismes de restauració preplanejada i gestió de l'ample de banda reservat per la restauració. L'arquitectura distribuïda ofereix una escalabilitat i robustesa acceptables gràcies a la seva flexibilitat i modularitat.

Um sistema de valores de troca para suporte às interações em sociedades artificiais

Este trabalho propõe a definição de um Sistema de Valores de Troca para modelar as trocas sociais entre agentes em sociedade artificiais. Esse sistema é baseado na Teoria das Trocas de Valores de Jean Piaget e é composto por uma algebrá de valores de troca, que indica como esses valores devem ser representados e manipulados, por um mecanismo de raciocínio social baseado em vaores de troca e por estruturas capazes de armazenar e manipular tais valores. Nesse sistema, os valores de troca são vistos tanto como elementos motivadores das interações quanto como elementos reguladores responsáveis pelo equilíbrio e continuidade das trocas sociais. Acredita-se que o istema proposto é capaz de melhorar a modelagem das interações. É mostrado, também, como o sistema de valores proposto pode ser integrado com modelos de interação existentes na literatura de sistemas multiagente; Para isso, foram escolhidos dosi modelos práticos de organização dinâmica - o Redes de Contrato e o Modelo de Coalizões Baseadas em Dependências. Para demonstrar comomo o sistema de valores pode ser aplicado na modelagem e na simuulação de situações reais, é descrito um cenário para experimentação, no qual o sistema proposto é utilizado para modelar, de forma simplificada, o processo de lobby atrtavés de contribuições para campanhas políticas. Com este cenário pretende-se observar, além da dinâmica dos valores de troca, a capacidade do sistema em modelar caraterísticas mais subjetivas das interações (normalmente observadas nas relações humanas), e, ao tempo tempo, prover elementos reguladores, instrurmentos para a continuidade das interações e trocas sociais.

Capturando aspectos da auto-eficácia do aluno através de um agente inteligente

Esta tese está inserida no trabalho desenvolvido pelo Grupo de Pesquisa de Inteligência Artificial (GIA) da UFRGS, sob a orientação da Professora. Dra. Rosa Maria Vicari e situa-se na área da Inteligência Artificial, com aplicações na Educação a Distância. As principais áreas onde este trabalho de Pesquisa se situa são: Sistemas Tutores Inteligentes, Sistemas Multiagente e Psicologia Social Cognitiva. Dentro desse contexto, o objetivo principal desta pesquisa é a modelagem computacional de aspectos da auto-eficácia de alunos realizando cursos on-line, tomando-se por base o trabalho de Bandura, cuja natureza engloba a cognição e afetividade. Este autor define como Auto-Eficácia "a crença do indivíduo sobre as suas capacidades de exercer controle sobre acontecimentos que afetam a sua vida" e “a crença nas suas capacidades para mobilizar motivação, recursos cognitivos e implementar ações que lhe permitam exercer controle sobre tarefas exigidas". Esta tese propõe um agente capaz de perceber e monitorar os aspectos da autoeficácia do aluno, denominado agente Mediador da Auto-Eficácia (MAE), e prover o modelo do aluno com esta nova variável. O senso de auto-eficácia consiste em crenças, que são processos cognitivos do indivíduo sobre suas capacidades. É em função das crenças de auto-eficácia que ocorrerão as escolhas, a direção e a persistência nos comportamentos de aprendizagem por parte do aluno. Nesse contexto, acredita-se que o desenvolvimento do senso de auto-eficácia do aluno poderá lhe conferir a força motivacional para elaborar sua aprendizagem. O agente MAE monitora o comportamento do aluno através de uma máquina de inferência fuzzy das relações entre as variáveis esforço, persistência e desempenho e aciona um sistema de feedback através do agente pedagógico animado (PAT). O feedback realizado pelo agente pedagógico animado apresenta ao aluno comportamentos verbais e físicos afetivos. O agente MAE está inserido no ambiente InteliWeb, que oferece um material instrucional de Biociências e foi implementado com Servlets e páginas JSP. A maior contribuição desta tese está na agregação de aspectos da auto-eficácia no modelo de aluno envolvido em situações de ensino aprendizagem de alunos, avançando dentro da perspectiva de pesquisa do GIA, assim como o desenvolvimento do InteliWeb com a inserção do agente MAE e sua máquina de inferência fuzzy.