Sistemas Multiagentes

A fundamentação dos sistemas multiagentes (SMA) é baseada na interação social de indivíduos que convivem entre si e interagem mutuamente para alcançar objetivos comuns e individuais. Para tal, um agente é concebido como um indivíduo autônomo, com funções que lhe são inerentes para o desempenho de suas funções e o alcance dos seus objetivos (SICHMAN, 1995). A Figura 7 apresenta graficamente a abordagem SMA.

Figura 7: A abordagem SMA Fonte: SICHMAN, 1995.

Estes agentes, no entanto, dividem um mundo comum, e cada um possui diferentes objetivos e pontos de vista, gerando, muitas vezes, alguns conflitos. Estes conflitos são negociados e resolvidos entre os agentes, e eles, por sua vez, devem estar comprometidos com um plano conjunto.

Para que uma sociedade de agentes atinja objetivos comuns, deve ser constituída por elementos capazes de desempenhar as seguintes funções (MORA, 2002):

Cooperação: agentes recebem problemas com certo nível de abstração. Cada agente deve, então, decompor o problema em subproblemas que lhes digam respeito e que possam lidar, de acordo com os recursos e os conhecimentos que possui ou que possa buscar com outros agentes;

Conflitos: podem ocorrer conflitos, quando agentes cooperam entre si para resolver um problema, como resultado de um conhecimento incompleto, de objetivos ou prioridades diferentes, de critérios de avaliação ou contenção de recursos. Os conflitos devem ser vistos como um aspecto positivo do processo de resolução conjunta de problemas, sua resolução envolve interação entre os agentes, o que provoca robustez, abrangência e equilíbrio na solução do problema;

Negociação: a necessidade de negociação pode ser detectada a partir de um conflito entre planos e objetivos de diferentes agentes. O propósito da negociação é resolver o conflito de modo que um plano conjunto para os agentes em conflito seja executado. A

Fase de Concepção Projeto dos

Agentes Projeto dasInterações Projeto dasOrganizações Fase de resolução

Agentes Problema

negociação é um processo interativo em que agentes fazem concessões mútuas ou apelam pela coordenação de outro agente;

Comprometimento: pode ser concebido como um conjunto de objetivos persistentes e comuns à sociedade de agentes. Um grupo de agentes está, via de regra, comprometido com um objetivo comum até que um agente do grupo atinja este objetivo, acredite que o objetivo nunca possa ser atingido ou acredite que a motivação para atingir tal objetivo não seja mais válida;

Interação: para resolver problemas, os agentes geram planos, estática ou dinamicamente. Os planos guiam as atividades e as ações que devem ser realizadas pelos agentes, as quais podem ser seqüências, idênticas ou simultâneas. Muitos agentes podem engajar-se em atividades separadas, porém integradas, por um determinado período, devendo para isto interagir mutuamente a fim de realizar ações conjuntas, competir por recursos, ou ainda, dividir recursos; e

Comunicação: os agentes devem comunicar-se, mutuamente, para poder interagir. A comunicação pode se dar em diferentes níveis. Para interagirem, agentes devem estar habilitados a participar em um diálogo, seja de forma ativa, passiva ou ambas. Algumas vezes um conhecimento a ser usado não localmente deve ser representado e reinterpretado de forma diferente, gerando a necessidade de protocolos de comunicação entre agentes.

Os SMA podem ainda ser subdivididos em duas abordagens principais: Sistemas Multiagentes Cognitivos (SMAC), cuja característica principal é a existência de uma forma explícita de representação de conhecimento e Sistemas Multiagentes Reativos (SMAR), cuja ênfase principal é no comportamento, sem uma preocupação maior com a representação do conhecimento.

2.6.2.1 Sistemas Multiagentes Cognitivos

Os agentes cognitivos possuem um estado mental e funcionam racionalmente, isto é, raciocinam para construir um plano de ações que leva a um objetivo pretendido, conforme apresentado na Figura 8 (DEMAZEAU; MÜLLER, 1990).

Os agentes são visualizados como sistemas intencionais, isto é, possuem estados mentais de informação e manipulam o conhecimento. Nos estados mentais estão as seguintes características: crenças, conhecimento, desejos, intenções, obrigações etc. Estes estados mentais são representados internamente nos agentes. Estes agentes também são

ditos sociais porque, além de manipular o seu conhecimento, eles conhecem as crenças, objetivos e motivações dos elementos que os cercam.

Figura 8: Agente Cognitivo.

Fonte: DEMAZEAU e MÜLLER, 1990.

Para formar um grupo social unindo um conjunto de agentes deliberativos, é necessário que algumas questões sejam tratadas. São elas (HÜBNER, 2003):

Organização: diz respeito a como os agentes interagem entre si, e qual o tipo de organização que eles adotam;

Cooperação: quando um agente não estiver capacitado para realizar sozinho uma tarefa pessoal, ele deve cooperar com outros agentes. Esta cooperação deve ocorrer ainda quando outros agentes podem executar mais eficientemente a mesma tarefa;

Negociação: como é realizada a negociação entre os agentes, dividindo a execução das tarefas, de maneira que seja mais organizada e fazendo uso das capacidades e conhecimentos dos agentes; e

Comunicação: como os agentes se comunicam e qual o protocolo de comunicação que é utilizado na interação entre estes agentes.

Os SMAC são baseados em modelos organizacionais humanos, como grupos, hierarquias e mercados. As principais características dos agentes cognitivos são as seguintes (FERBER; JACOPIN, 1991):

mantêm uma representação explícita de seu ambiente e dos outros agentes da sociedade;

podem manter um histórico das interações e ações passadas, isto é, têm memória do passado;

a comunicação entre os agentes é feita de modo direto, através do envio e recebimento de mensagens;

seu mecanismo de controle é deliberativo, ou seja, tais agentes raciocinam e decidem sobre quais objetivos devem alcançar, que planos seguir e quais ações devem ser executadas num determinado momento;

seu modelo de organização é baseado em modelos sociológicos, como as organizações humanas; e

uma sociedade contém, tipicamente, poucos agentes, na ordem de uma dezena. 2.6.2.2 Sistemas Multiagentes Reativos

Os agentes reativos têm um comportamento muito simples escolhendo suas ações baseadas unicamente nas percepções que têm do ambiente em que estão inseridos. Neste contexto, eles apresentam, em geral, as seguintes propriedades: possui representação de conhecimento implícita no código; por não possuir memória, não tem a história dos fatos que aconteceram e das ações que executaram; não tem controle deliberativo (planejado) de suas ações; em geral, formam organizações do tipo etológico; e as sociedades são formadas por muitos agentes (HÜBNER, 2003).

A Figura 9 apresenta a arquitetura proposta por Russel e Norvig (2004) para o modelo de agente reativo. O comportamento do agente é determinado, unicamente, pela percepção do ambiente e por um conjunto fixo de regras.

Figura 9: Agente Reativo.

Fonte: RUSSEL; NORVIG, 2004.

Esta abordagem é particularmente interessante em domínios que envolvem ações de caráter nitidamente comportamental, ou seja, de ações ou simulações de ações no mundo físico, tal como a robótica e a automação industrial. Estas geralmente envolvem um comportamento cooperativo de vários agentes para realizar uma tarefa, da qual surge, de modo implícito, os padrões de comportamento social inteligente, tais como coordenação,

negociação, etc. A atividade de um agente é produzida pela interação entre o agente e seu meio-ambiente, e não pelo processo de raciocínio que ocorre internamente.

As principais características dos agentes dos SMAR são (SICHMAN; ALVARES, 1997):

conhecimento dos agentes é implícito e se manifesta através do seu comportamento; seu comportamento se baseia no que é percebido a cada instante do ambiente, mas sem uma representação explícita dele;

os agentes reativos não mantêm um histórico de suas ações, de forma que o resultado da ação passada não exerce nenhuma influência sobre suas ações futuras;

a forma de organização dos agentes reativos é similar à dos animais, em oposição à organização social dos agentes cognitivos; e

os sistemas multiagentes reativos têm, em geral, um grande número de agentes. Podendo ser da ordem de dezenas, centenas ou até mesmo milhões de agentes.