modelagem de estruturas sociais em aml

Modelagem de Estruturas Sociais em AML

Menandro Ribeiro SantanaRicardo Roberto de Lima

Roteiro

• Introdução• Modelagem da Estrutura Social• ASF: Agent Society Framework• Considerações Finais• Referências Bibliográficas

CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1

Introdução


Sistemas Multi-Agentes (SMAs)

Fonte: [1], pág. 38



• Aspectos Sociais– Relacionamentos– Interações– Mecanismos de coordenação – Atitudes sociais



• Perspectivas Sociais– Estrutura social

• Sociedades envolvidas no sistema

– Comportamento social• Dinâmica social• Interações sociais• Atividades sociais

– Atitudes sociais• Tendência individuais e/ou coletivas


Agent Modeling Language (AML)

• Extensão da UML 2.0• Em acordo com os frameworks da OMG

– MDA– MOF– UML– OCL


Agent Modeling Language (AML)

• Entidades– Definição

• Agents, Resource, Environment e Organization unit

– UML• Mecanismos de modelagem

– AML• Interações baseadas em atos de fala (speech act)• Fornecimento e utilização de serviços• Sensores e atuadores próprios• Execução de papéis


Modelo de Entidades

Meta-Model from AML Architecture

Meta-Model from AML Architecture - Social Aspects


Tipos de Entidades

Agents

Environment

Fonte: [1], pág. 143 e 144 Fonte: [1], pág. 140 e 141


Tipos de Entidades

Resource

Organization Unit

Fonte: [1], pág. 142 Fonte: [1], pág. 145 e 148

Modelagem da Estrutura Social


Modelagem da Estrutura Social

• Social Entities

• Social Relationships

• Entity Roles

• Role Properties

• Play Associations


Social Entities

• Habilidade social– Participam de sociedades e relacionamentos sociais– Manifestam comportamento social– Possuem atitudes sociais

• Tipos de social entities– Agents– Organization Unit

Social Entities

• Meta-Model


Social Entities

• Exemplos

Fonte: [2], pág. 7


Social Entities

• Exemplo

Fonte: [2], pág. 9


Social Relationships

• Conexão existente entre entidades sociais (social entities) relacionadas ou que necessitam lidar uma com a outra.

• Relacionamentos da UML– Generalização– Agregação– Associação, etc.


– Social Role Kind• Peer

• Superordinate

• Subordinate

– Social Association• Peer-to-peer

• Superordinate-to-subordinate


• Relacionamentos da AML



• Relacionamentos da AML– Social Property




• Exemplos

Fonte: [2], pág. 7


Entity Roles

• Papéis sociais: Abstrações de atributos, comportamentos, atitudes, participação em interações e serviços requeridos ou disponibilizados por outro papel ou entidade social.– Estrutura social– Posições– Características estruturais, comportamentais e de

atitudes dos seus constituintes

Entity Roles

• Meta Model


Entity Roles

• Modelagem explícita de papéis sociais– Nível de classe– Nível de instâncias

• Notação do EntityRoleType



Entity Roles

• Exemplos

Fonte: [1], pág. 7

Figura 7


Entity Roles

• Exemplo

Fonte: [2], pág. 9


Role Properties

• Modela a habilidade de uma entidade social (social entity) desempenhar um determinado papel (entity role).

• Notação


Figura 12


Figura 13


Role Properties

• Exemplo


Play Associations

• Associação especializada de UML, utilizada para especificar uma propriedade de papel (role property) em forma de associação.

• Notação


Play Associations

• Meta Model


Play Associations

• Exemplo

Fonte: [2], pág. 9

ASF: Agent Society Framework


Motivação

• Como implementar sistemas multi-agentes (SMA)?

• Como implementar os agentes, o ambiente, os papéis usando orientação a objetos?

• Como mapear agentes para classes, organizações para classes, ...?

• Usar de plataformas, arquiteturas, frameworks orientados a objetos específicos para implementar SMA

• Exemplos:– Jade, Jadex, FIPAOS, ZEUS, KAoS e Desire


Frameworks e Arquiteturas OO

• Objetivo: prover classes orientadas a agentes reutilizáveis que possam ser estendidas e customizadas para implementar sistemas de domínio específico

• Definem classes orientadas a objetos, os relacionamentos entres as classes e a maneira como estas classes interagem

ASF Framework


Agenda

• Sociedade de agentes

• Aspectos estruturais do ASF

• Aspectos dinâmicos do ASF– Modelo de ciclo de vida das entidades

• Trabalhos em andamento


Estrutura do ASF


Sociedade de Agentes

• Sociedade = grupo = organização

• Não são compostas apenas por agentes mas também por organizações, papéis, ambientes e objetos

• Agentes podem desempenhar vários papéis em diferentes organizações

• Agentes desempenham pelo menos um papel em uma organização


Entidades

• Objects– Attributes, methods

• Agents– Goals, beliefs, plans and actions

• Organizations– Goals, beliefs, plans, actions e axioms

• Agent Roles– Goals, beliefs, duties, rights e protocols

• Object Roles– Attributes and methods

• Environment– Passive or active environment


Aspectos Estruturais do ASF

• Objetivo: dar suporte à implementação de agentes, organizações, papéis e ambientes

• Como implementar ...– as entidades,– suas propriedades, – seus relacionamentos, – a interação entre as entidades e– a execução interna das entidades?


Aspectos Estruturais do ASF

• Fornece um conjunto de módulos que devem ser estendidos para implementar a aplicação

• Cada módulo representa uma entidade do SMA

• Instanciação da aplicação:– para implementar uma classe de agente da

aplicação estende-se o módulo Agent– para implementar uma classe de organização da

aplicação estende-se o módulo Organization– ...


Agente

• Agent– Thread (entidade autônoma)

• Messages– Enviadas e recebidas (entidade interativa)

• Goals– Nome, tipo, valor– Está associado a planos que podem atingir o goal

• Beliefs– Nome, tipo, valor


Agente

• Plans– Define uma ordem de execução de um conjunto de ações– Está relacionado a goals que pode atingir

• Actions– Define a execução interna do agentes (entidade adaptativa)– Possui pré e pós-condições


Módulo Agent


Organização

• Organização– Thread (entidade autônoma)

• Main-organization– Não desempenha papéis– Pode definir sub-organizações

• (Sub-)Organization– Desempenha papéis em organizações– Pode definir sub-organizações

• Goals, beliefs, plans, actions and messages• Axiom:

– Nome, tipo, valor


Módulo Organization


Agent Role

• Goals, Beliefs

• Duties– Define ações que são obrigações

• Rights– Define ações que são direitos

• Protocols– Define ordem de envio e recebimento de

mensagems


Módulo Agent Role


Módulo Object Role

• Atributos• Métodos


Relação entre as entidades


Modelo de ciclo de vida X Modelo computacional

• Modelo de ciclo de vida– Define o conjunto de estado possíveis e as suas

transições

• Modelo computacional.– Descreve a execução da entidade nos estados

definido no modelo de ciclo de vida


Modelo de ciclo de vida de Objeto

• Start:– Criação do objeto

• Registrar objeto no ambiente

• Running:– Execução do objeto

• Death:– Destruição do objeto

• Cancelar o registro do objeto no ambiente

deathrunningstartcreation destruction


Modelo de ciclo de vida de Papel de Objeto

• Start:– Criação do papel de objeto

• Registrar o objeto no papel (objeto não conhece o papel)• Registrar a papel na organização

• Running:– Execução do papel do objeto

• Death:– Destruição do papel do objeto

• Cancelar o registro no papel na organização



Modelo de ciclo de vida de Papel de Agente

• Start– Criação do papel

• Registrar o papel na organização

• Active– Execução do papel

• Inactive– Execução interrompida

• Death– Destruição do papel

• Cancelar o registro do papel na organização

death

activestart

commitmentcreated

commitmentcanceled

inactive

activatedeactivate

commitmentcanceled


Modelo de ciclo de vida de Agente

• Agente executa no contexto dos papéis• Para cada papel que o agente desempenha

uma thread de agente é criada

• Start– Criação do agente

• Registrar o agente no ambiente

– Criação de um papel de agente• Associar papel ao agente e vice-versa

• Running– Execução do agente



• Frozen– Todos os papéis do agente estão desativados

• Agente existe mas não está executando

• Migrating– Migração do agente de um ambiente para outro

• Cancelar/desativar todos os papéis no ambiente origem• Criar/ativar pelo menos um papel no ambiente destino

• Death– Destruição do agente

• Cancelar o registro do agente no ambiente

– Destruição do papel de agente• Cancelar associação entre agente e papel



frozen

migrating

deathrunningstart

activate deactivate

creation destruction

activate or commitdeactivate or cancel


Modelo de ciclo de vida de Sub-organização

• Start– Igual ao de agentes

• Frozen– Igual ao de agentes

• Migrating– Entidades devem papar de desempenhar papéis dentro

da sub-organização (cancelar/desativar papéis)– Cancelar/desativar todos os papéis no ambiente origem– Criar/ativar pelo menos um papel no ambiente destino– Entidades podem se mover também para continuar a

desmpenhar os papéis



• Death– Destruição da sub-organização

• Cancelar o registro da sub-organização no ambiente

– Destruição do papel de agente• Cancelar associação entre sub-organização e papel

– Destruição dos papéis desempenhados dentro da sub-organização



frozen

migrating

deathrunningstart

activate deactivate

creation destruction

activate or commitdeactivate or cancel


Modelo de ciclo de vida de Main-organização

• Start– Criação da main-organização

• Registrar da main-organização no ambiente

• Running– Execução da main-organização

• Death– Destruição da main-organização

• Cancelar o registro da main-organização no ambiente



Modelo de ciclo de vida de Ambiente

• Start– Criação do ambiente

• Running– Execução do ambiente

• Death– Destruição do ambiente

• Destruição de todos os agentes, organizações e objetos



Modelo computacional das Entidades

• Identifica o comportamento entre todas as entidades de um determinado tipo associado a um determinado estado

• Define o comportamento independente do domínio das entidades em um determinado estado


Considerações Finais

• Definimos desta forma a importância da utilização de uma abordagem Multi-Agente para construção de modelos sociais de agentes inteligentes. Para isso, não basta apenas definir as características organizacionais, entidades e agentes, mais o importante também é trabalhar utilizando um Framework para modelagem de agentes sociais do tipo ASF, AML.


Referências Bibliográficas

[1] The Agent Modeling Language: A Comprehensive Approach to Modeling Multi-Agent Systems. Cervanka, R. and Trencansky, I. Birkhäuser. 2007.

[2] Modeling Social Aspects of Multi-Agent Systems. Cervanka, R., Trencansky, I. Birkhäuser and Calisti, M., 2005.

[3] Artificial Intelligence: A Modern Approach (2nd Ed.) Russell, S. & Norvig, P. Prentice-Hall. 2003. Site: http://aima.cs.berkeley.edu/.

[4] Introduction to Multi-Agent Systems. Wooldridge, M. Wiley. 2002. Site: www.csc.liv.ac.uk/~mjw/pubs/imas/

[5] UML 2 Toolkit. Eriksson, H.E., Penker, M., Lyons, B. & Fado, D. Wiley. 2004

[6] The Object Constraint Language: Getting Your Models Ready for MDA (2nd Ed.) Warmer, J. & Kleppe, A. Addison-Wesley. 2003.

[7] Component-based product line engineering with UML. Atkinson, C., Bayer, J., Bunse. C., Kamsties, E., Laitenberger, O., Laqua, R., Muthig, D; Paech, B. Wüst, J. and Zettel. J. Component Software Series. Addison-Wesley. 2002.

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