agreacaplidist : ana laureano / uam-a agentes reactivos y aplicaciones distribuidas ana lilia...

AgReacApliDist : Ana Laureano / UAgReacApliDist : Ana Laureano / UAM-AAM-A

Agentes Reactivos y Agentes Reactivos y Aplicaciones Aplicaciones DistribuidasDistribuidas

Ana Lilia Laureano-CrucesAna Lilia Laureano-Cruces

Universidad Autónoma Universidad Autónoma Metropolitana - AzcapotzalcoMetropolitana - Azcapotzalco


Inteligencia Artificial Inteligencia Artificial DistribuidaDistribuida

Resolución Distribuida de ProblemasResolución Distribuida de Problemas Se divide entre módulos que cooperanSe divide entre módulos que cooperan El conocimiento acerca del problema y acerca El conocimiento acerca del problema y acerca

del desarrollo de la solucióndel desarrollo de la solución Esta dividido y/o compartido entre los diferentes Esta dividido y/o compartido entre los diferentes

módulos.módulos.


Sistemas MultiAgenteSistemas MultiAgente

Comportamiento inteligente coordinado entre una Comportamiento inteligente coordinado entre una colección de agentes autónomos e inteligentes.colección de agentes autónomos e inteligentes.

Coordinan sus: conocimientos, objetivos, habilidades Coordinan sus: conocimientos, objetivos, habilidades y planes y planes

Para ejecutar una acción o resolver un problemaPara ejecutar una acción o resolver un problema Todos los agentes persiguen un conjunto común de Todos los agentes persiguen un conjunto común de

objetivos pretendiendo aumentar el rendimiento total objetivos pretendiendo aumentar el rendimiento total del sistema.del sistema.


En función de las diferentes formas de En función de las diferentes formas de comunicación de los agentes tenemos comunicación de los agentes tenemos sistemas:sistemas:

Fuertemente acoplados: la comunicación se Fuertemente acoplados: la comunicación se desarrolla a través de una memoria compartidadesarrolla a través de una memoria compartida

Débilmente acoplados: la comunicación es a Débilmente acoplados: la comunicación es a través del paso de mensajes.través del paso de mensajes.


Memoria compartidaMemoria compartida

Arquitectura de pizarra:Arquitectura de pizarra: Cuenta con una serie de fuentes de Cuenta con una serie de fuentes de

conocimiento (FCs) que funciona como un par conocimiento (FCs) que funciona como un par condición - acción; que se activa cuando el condición - acción; que se activa cuando el estado de la pizarra satisface ciertas estado de la pizarra satisface ciertas condiciones.condiciones.

El resultado es una acción que consiste en:El resultado es una acción que consiste en: Generación de una nueva hipótesis.Generación de una nueva hipótesis. Modificación de una hipótesis ya existente.Modificación de una hipótesis ya existente.


Cada modificación a la pizarra puede Cada modificación a la pizarra puede provocar la activación de nuevas FCs. provocar la activación de nuevas FCs. Desencadenándose así un conjunto de Desencadenándose así un conjunto de actividades asíncronas.actividades asíncronas.

Estas actividades son producto de:Estas actividades son producto de: Interpretaciones locales y parciales sobre los Interpretaciones locales y parciales sobre los

datos contenidos en la pizarra.datos contenidos en la pizarra.


Planificador: en cada paso las condiciones Planificador: en cada paso las condiciones se emparejan con el estado de la pizarra, se emparejan con el estado de la pizarra, dando como resultado la inserción de dando como resultado la inserción de nuevas entradas en una cola de FCs. nuevas entradas en una cola de FCs.

El acceso a la pizarra es secuencialEl acceso a la pizarra es secuencial El planificador manejará esta cola El planificador manejará esta cola

dirigiendo la atención del sistema a la dirigiendo la atención del sistema a la alternativa más prometedora.alternativa más prometedora.


Las prioridades dentro de la cola se calculan Las prioridades dentro de la cola se calculan teniendo en cuenta: la credibilidad de las teniendo en cuenta: la credibilidad de las hipótesis de las diferentes FCs, los efectos hipótesis de las diferentes FCs, los efectos esperados de la ejecución y una estimación de esperados de la ejecución y una estimación de su utilidad con respecto al foco de atención del su utilidad con respecto al foco de atención del sistema en ese momento.sistema en ese momento.

Esta combinación de procesamiento dirigido por Esta combinación de procesamiento dirigido por los datos y por el objetivo tiene como resultado los datos y por el objetivo tiene como resultado la formación incremental de la solución, y se le la formación incremental de la solución, y se le conoce ‘resolución oprtunista de problemas’ conoce ‘resolución oprtunista de problemas’


Comunicación a través de Comunicación a través de mensajesmensajes

Se identifican cuatro grupos de sistemas Se identifican cuatro grupos de sistemas que utilizan este tipo de comunicación:que utilizan este tipo de comunicación: Coherencia a través de cooperación o Coherencia a través de cooperación o

compromiso a través de negociación.compromiso a través de negociación. Tratamiento de inconsistencias.Tratamiento de inconsistencias. Problemas de jerarquía y organización.Problemas de jerarquía y organización. Compromiso entre computación y Compromiso entre computación y

comunicación.comunicación.


Coherencia a través de cooperación o Coherencia a través de cooperación o compromiso a través de negociacióncompromiso a través de negociación

Definen: estrategias de cooperación con el Definen: estrategias de cooperación con el fin de asegurar que una comunidad de fin de asegurar que una comunidad de agentes trabaje en conjunto, con el fin de agentes trabaje en conjunto, con el fin de optimizar algunos criterios globales.optimizar algunos criterios globales.


Tratamiento de inconsistenciasTratamiento de inconsistencias

En algunos casos los agentes tienen que En algunos casos los agentes tienen que razonar con una visión incompleta del razonar con una visión incompleta del mundo; lo que implica una visión mundo; lo que implica una visión inconsistente del mundo.inconsistente del mundo. Los agentes deben revisar sus creencias con Los agentes deben revisar sus creencias con

respecto acerca del estado actual del mundo.respecto acerca del estado actual del mundo. Se debe contar con criterios para reconocer Se debe contar con criterios para reconocer

evidencias lo suficientemente convincentes evidencias lo suficientemente convincentes que obliguen a esta revisión.que obliguen a esta revisión.


Problemas de jerarquía y Problemas de jerarquía y organizaciónorganización Existen tres factores que influyen en la Existen tres factores que influyen en la

elección de una determinada elección de una determinada organización:organización: La complejidad del problema (número de La complejidad del problema (número de

agentes)agentes) La imprecisión e incertidumbreLa imprecisión e incertidumbre La existencia eventual de una La existencia eventual de una

descomposición del problemadescomposición del problema


La imprecisión e incertidumbreLa imprecisión e incertidumbre

Cuando hablamos de Cuando hablamos de datosdatos nos referimos a nos referimos a imprecisiónimprecisión, esta aparece generalmente por falta de , esta aparece generalmente por falta de datos apropiados o por autenticidad con respecto a las datos apropiados o por autenticidad con respecto a las fuentes de donde se tomaron esos datos.fuentes de donde se tomaron esos datos.

Cuando la incompletes viene por la parte del Cuando la incompletes viene por la parte del conocimiento se le conoce como conocimiento se le conoce como incertidumbreincertidumbre, estas , estas son debidas a una falta de certeza en las piezas de son debidas a una falta de certeza en las piezas de conocimiento.conocimiento.

Técnicas para manejar la incompletes de los datos y del Técnicas para manejar la incompletes de los datos y del conocimiento.conocimiento. EstocásticosEstocásticos Fuzzy (lógica, conjuntos, MCD)Fuzzy (lógica, conjuntos, MCD) Redes de certeza (modelos probabilísticos)Redes de certeza (modelos probabilísticos)


Organizaciones estáticas y dinámicasOrganizaciones estáticas y dinámicas La dinámica: es la habilidad de los agentes para La dinámica: es la habilidad de los agentes para

seleccionar una organización que alcance seleccionar una organización que alcance ciertos objetivos; este tipo debe ayudar a suplir ciertos objetivos; este tipo debe ayudar a suplir la pérdida de un agente.la pérdida de un agente.

Parcialmente pre-definidas y a la vez permitir Parcialmente pre-definidas y a la vez permitir algún tipo de refinamiento durante el proceso de algún tipo de refinamiento durante el proceso de resolución del problema. resolución del problema.


La existencia eventual de una La existencia eventual de una descomposición del problemadescomposición del problema La naturaleza del problema puede ser un La naturaleza del problema puede ser un

factor que influya en la organización de los factor que influya en la organización de los agentes.agentes.


Compromiso entre computación Compromiso entre computación y comunicacióny comunicación Ancho de banda es críticoAncho de banda es crítico Los agentes deben moderar la comunicación; Los agentes deben moderar la comunicación;

suplen esta falta con otro tipo de computación:suplen esta falta con otro tipo de computación: Mantener modelos acerca de las creencias y deseos Mantener modelos acerca de las creencias y deseos

de otros agentesde otros agentes Reconocer los planes de otros agentesReconocer los planes de otros agentes Determinar cual es la información relevante y que Determinar cual es la información relevante y que

debe ser comunicada a otro agentedebe ser comunicada a otro agente En estos casos es importante precisar cuánto En estos casos es importante precisar cuánto

tiempo hay que dedicar a comunicación y tiempo hay que dedicar a comunicación y computación de acuerdo al costo relativo.computación de acuerdo al costo relativo.


Por qué utilizar IADPor qué utilizar IAD

Los problemas complejos están físicamente distribuidosLos problemas complejos están físicamente distribuidos El conocimiento del problema esta distribuido y es El conocimiento del problema esta distribuido y es

funcionalmente heterogéneo; nadie conoce todo acerca funcionalmente heterogéneo; nadie conoce todo acerca de un problema o cuenta con el suficiente conocimiento de un problema o cuenta con el suficiente conocimiento requerido para crear un sistema (edificio inteligente, un requerido para crear un sistema (edificio inteligente, un coche de carreras).coche de carreras).

La complejidad del problema demanda puntos de vista La complejidad del problema demanda puntos de vista locales; cuando el problema es muy grande para ser locales; cuando el problema es muy grande para ser tratado como un todo; la solución se basa en vistas tratado como un todo; la solución se basa en vistas locales que permiten rapidez (control de tráfico aéreo)locales que permiten rapidez (control de tráfico aéreo)


Vista LocalVista Local

El diseño basado en una vista local El diseño basado en una vista local constituye un aspecto prometedor para constituye un aspecto prometedor para resolver problemas complejos; es simple resolver problemas complejos; es simple obtener resultados evitando las obtener resultados evitando las dificultades al tratar de resolver un dificultades al tratar de resolver un problema como un todo. (los resultados problema como un todo. (los resultados emergen producto de las interacciones emergen producto de las interacciones locales)locales)


Los sistemas deben ser capaces de Los sistemas deben ser capaces de adaptarse a entornos dinámicos. En los adaptarse a entornos dinámicos. En los contextos de los sistemas MultiAgente contextos de los sistemas MultiAgente debido a la distribución inherente, se debido a la distribución inherente, se asume que el razonamiento es siempre asume que el razonamiento es siempre local; permitiendo aparecer y desaparecer local; permitiendo aparecer y desaparecer a los agentes durante la ejecución.a los agentes durante la ejecución.


Un sistema MultiAgenteUn sistema MultiAgente

Es aquel que contiene dos o más agentes. Es aquel que contiene dos o más agentes. Debido a que los objetivos no pueden existir sin Debido a que los objetivos no pueden existir sin ser generados por un agente autónomo, es ser generados por un agente autónomo, es imposible para los agentes existir sin autonomía imposible para los agentes existir sin autonomía y así decimos que un sistema es considerado y así decimos que un sistema es considerado como MultiAgente si cuenta con:como MultiAgente si cuenta con: Dos o más agentesDos o más agentes Al menos un agente es autónomoAl menos un agente es autónomo Al menos existe una relación entre estos dos Al menos existe una relación entre estos dos

agentes; donde uno satisface los objetivos del otroagentes; donde uno satisface los objetivos del otro


Agentes reactivos …Agentes reactivos …

El diseño de esas arquitecturas esta El diseño de esas arquitecturas esta influenciada por el la teoría de la psicología del influenciada por el la teoría de la psicología del comportamiento.comportamiento.

Brooks, Chapman and Agree, Kelabling, Maes, Brooks, Chapman and Agree, Kelabling, Maes, Ferber, ArkinFerber, Arkin

Esta clase de agentes también es conocida Esta clase de agentes también es conocida como:como: Basdos en el comportamiento Basdos en el comportamiento Ubicados (inmersos) Ubicados (inmersos) reactivosreactivos


La dinámica de la selección-acción para este La dinámica de la selección-acción para este tipo de sistemas emerge con base en dos tipo de sistemas emerge con base en dos aspectos básicos:aspectos básicos: Las condiciones del entornoLas condiciones del entorno Objetivos internos de cada agenteObjetivos internos de cada agente

Sus principales características son:Sus principales características son: Interacción dinámica con el entornoInteracción dinámica con el entorno Mecanismos internos que permiten trabajar con Mecanismos internos que permiten trabajar con

recursos limitados e información incompletarecursos limitados e información incompleta


El diseño de estas arquitecturas reactivas El diseño de estas arquitecturas reactivas esta guiado parcialmente por la hipótesis esta guiado parcialmente por la hipótesis de Simon:de Simon: La complejidad del comportamiento de un La complejidad del comportamiento de un

agente, puede ser reflejo de la complejidad agente, puede ser reflejo de la complejidad del entorno, más que que de un del entorno, más que que de un comportamiento complejo.comportamiento complejo.


Brooks considera que el mejor modelo para Brooks considera que el mejor modelo para razonar es el mundo. razonar es el mundo.

... Y construir sistemas reactivos basados en la ... Y construir sistemas reactivos basados en la percepción acción (essence of intelligence)percepción acción (essence of intelligence)

Una vez que la esencia del ser y la reacción están Una vez que la esencia del ser y la reacción están disponibles, la solución a probelmas como: disponibles, la solución a probelmas como: comportamiento, lenguaje, concimiento experto y comportamiento, lenguaje, concimiento experto y su aplicación, y razonamiento, se vuelve simple. su aplicación, y razonamiento, se vuelve simple.


Funcionalidad Vs. Funcionalidad Vs. ComportamientoComportamiento Desde una perspectiva funcional, la IA clásica Desde una perspectiva funcional, la IA clásica

ve a un sistema inteligente como un conjunto ve a un sistema inteligente como un conjunto independiente de procesadores de información.independiente de procesadores de información.

La arquitectura incluida (subsumption) La arquitectura incluida (subsumption) proporciona una descomposición orientada a la proporciona una descomposición orientada a la actividad; de esta forma un conjunto de actividad; de esta forma un conjunto de actividades (comportamientos) puede ser actividades (comportamientos) puede ser identificado. identificado.

Los comportamientos trabajan en paralelo, y Los comportamientos trabajan en paralelo, y están conectados al mundo real a través de están conectados al mundo real a través de percepciones y acciones.percepciones y acciones.


Fundamentan su conducta en …Fundamentan su conducta en …

El mundo real (Brooks, 1991) y aquí se hace un El mundo real (Brooks, 1991) y aquí se hace un contraste entre loscontraste entre los sistemas físicos de sistemas físicos de símbolos y los sistemas fundamentados en símbolos y los sistemas fundamentados en el mundo realel mundo real

En este caso el sistema, tiene el En este caso el sistema, tiene el comportamientocomportamiento dividido en varios módulos dividido en varios módulos que interactúan con el entorno para que interactúan con el entorno para producir un comportamiento complejoproducir un comportamiento complejo, , sin sin utilizar modelos centralizados.utilizar modelos centralizados.


Comportamiento Comportamiento Emergente…Emergente… La capacidad de percibir el entorno en La capacidad de percibir el entorno en

estos sistemas, los dota de un estos sistemas, los dota de un comportamiento emergente que en comportamiento emergente que en palabras de (Maes) se explica de la palabras de (Maes) se explica de la siguiente manera:siguiente manera:


La funcionalidad de un agente es La funcionalidad de un agente es vista como una propiedad emergente vista como una propiedad emergente a raíz de la intensa interacción del a raíz de la intensa interacción del sistema con el entorno dinámico. La sistema con el entorno dinámico. La especificación del comportamiento especificación del comportamiento de un solo agente no explica la de un solo agente no explica la funcionalidad que se observa cuando funcionalidad que se observa cuando el agente esta en funcionamiento.el agente esta en funcionamiento.


La funcionalidad del agente en un La funcionalidad del agente en un alto porcentaje depende de los alto porcentaje depende de los eventos que se presentan en el eventos que se presentan en el entrono dinámico. El entorno no es el entrono dinámico. El entorno no es el único factor que se toma en cuneta único factor que se toma en cuneta para el diseño, pero sus para el diseño, pero sus características dinámicas son las que características dinámicas son las que disparan el funcionamiento del disparan el funcionamiento del sistema.sistema.


Ejemplos de esta escuela son …Ejemplos de esta escuela son …

Modelos Biológicos:Modelos Biológicos: Algoritmos genéticos Algoritmos genéticos Redes neuronalesRedes neuronales

Otros modelos bottom-up están inspirados Otros modelos bottom-up están inspirados en:en: Teoría de control (Beer)Teoría de control (Beer) Análisis de sistema dinámicos Análisis de sistema dinámicos


Sin embargo una conclusión es que el análisis y diseño Sin embargo una conclusión es que el análisis y diseño de los sistemas inteligentes necesitan ambos enfoques de los sistemas inteligentes necesitan ambos enfoques una propuesta de modelo es la realizada por Kealbling y una propuesta de modelo es la realizada por Kealbling y Rosenschein (1990), en 1995 crean un lenguaje para Rosenschein (1990), en 1995 crean un lenguaje para especificar el comportamiento deseado del agente y un especificar el comportamiento deseado del agente y un compilador que produce las acciones y que se parece a compilador que produce las acciones y que se parece a los circuitos.los circuitos.

(Laureano, 2000 http://delfosis.uam.mx/~ana/)(Laureano, 2000 http://delfosis.uam.mx/~ana/)


FIN

agreacaplidist : ana laureano / uam-a agentes reactivos y aplicaciones distribuidas ana lilia...

Documents