Çok ajanlı sistem

Olarak bilgisayar biliminin , bir çok-etmenli sistemi ( MAS ) bir dizi oluşan bir sistemdir maddeleri (bir süreç , bir robot , belirli aktif, bir insan, bir karınca, vs.), çevre ve etkileşen belirli göre kurallar. Bir ajan, tüm sistemin merkezi kontrolünü dışlayan , en azından kısmen özerk olduğu gerçeğiyle karakterize edilen bir varlıktır .

Araştırma Konusu dağıtılmış yapay zeka , çoklu ajan sistemleri ilginç bir olasılık vardır modelleme ve kurumsal insan ve hayvan ve doğru uzanan, geniş kapsam gibi sosyal bilimler .

Menşei ve teknik yönler

Menşei

Çok etmenli sistemler için en büyük ilham kaynaklarından biri, belirli böcek ailelerinin sosyal davranışlarının incelenmesi olmuştur. Bu alanda Kolektif Zeka ve Dağıtılmış Zeka makalelerine faydalı bir şekilde atıfta bulunacağız .

ADM'ler çeşitli alanların buluşması olarak görülebilir:

Anlaşılması gereken bir örnek: video oyunu metaforu

Mevcut video oyunlarında giderek daha fazla bulduğumuz bu sanal topluluklardan biri tarafından bir ADM'yi temsil edebiliriz . Bir ailenin hayatını simüle eden bir oyun örneğini ele alalım. SMA birkaç boyuta ayrılır. İlk olarak, bir metriğe sahip bir ortam . Küçük ailemizin yaşadığı ev ve bahçe diyebiliriz. Daha sonra ADM, temsilcilerimizin müdahale edebileceği bir dizi pasif nesneye sahip olabilir. Bunlar evi donatan tüm eşyalar ve aynı zamanda yiyecekler olacak. ADM, ajanlardan oluşur. Bunlar aktif ve özerk, çevreleriyle (çevre, nesneler ve diğer etmenler) etkileşim halindedir. Bu ajanlar aile üyeleriyle tanımlanır. Ardından, nesneler ve aracılar arasında bir organizasyonu tanımlayan bir dizi ilişki ekliyoruz. Örneğin, farklı bireyler arasındaki aile bağlarını ifade edebiliriz, ancak aynı zamanda özellikler kavramlarıyla da ilgilenebiliriz (hangi nesne kime aittir?). Son olarak, ajanların nesneler veya diğer ajanlar (oğul yoğurt yiyebilir, köpeğini gezdirebilir veya kız kardeşiyle konuşabilir) üzerinde hareket etmesine izin veren bir dizi operatörü ve ajanların ortamdaki değişiklikleri ve diğer değişiklikleri bilmesini sağlayan sensörleri entegre ediyoruz. ajanlar (yoğurt yere düştü, baba köpeği dışarı çıkarmamı istedi). İşte SMA olarak adlandırabileceğimiz şey. Bilgisayar biliminde, aracı, bir dizi bilgiye sahip olan ve kendi kurallarına göre hareket eden özerk bir programdır.

ADM'lerin beş sorunu

Çok aracılı sistemler oluştururken beş ana sorun belirlenebilir:

Çok etmenli sistem mimarisi

Önceki beş konuyu ele alarak, çok aracılı bir sistemin mimarisinin bazı unsurlarını tanımlayabiliriz.


Bu mimari unsurlar daha çok bilişsel unsurlardan oluşan bir sisteme uygulanır.

Aracıların kategorileri veya modelleri

Ajanların sınıflandırmasını iki kritere göre oluşturabiliriz: bir yandan bilişsel veya reaktif ajanlar ; Öte yandan teleonomik veya refleks davranış .

Bilişsel ve tepkisel arasında yapılabilecek ayrım, esas olarak failin kullanabileceği dünyanın temsilinden kaynaklanır. Bireye, akıl yürütmeyi formüle edebileceği dünyanın "sembolik bir temsili" ile donatılmışsa, yalnızca "alt-sembolik bir temsile" sahipse, yani bununla sınırlıysa bilişsel bir failden söz edeceğiz. algılar, reaktif bir ajandan bahsedeceğiz. Bu bilişsel / tepkisel ayrım, çok etmenli sistemlerin iki düşünce okuluna karşılık gelir. İlki , daha sosyolojik bir bakış açısıyla işbirliği yapmak zorunda olan " zeki " temsilcilerin aile yaklaşımını desteklemektedir . İkincisi , bir dizi akıllı olmayan ajanın ( karınca türü ) "zeki" bir davranışının ortaya çıkma olasılığını inceler .

Teleonomik veya refleks davranış arasındaki ikinci ayrım, kasıtlı davranışı (açık hedeflerin peşinde koşma) algılarla bağlantılı davranıştan ayırır. Temsilcilerin eğilimleri böylelikle ajanlarda açıkça ifade edilebilir veya tam tersine çevreden gelebilir. Farklı temsilci türlerini gruplandıran bir tablo oluşturabiliriz:

Acente kategorileri
Bilişsel ajanlar Reaktif ajanlar
Teleonomik davranış Kasıtlı ajanlar Sürücü ajanları
Refleks davranışı Aracılar "modülleri" Tropikal ajanlar


Bilişsel ajanlar çoğunlukla kasıtlıdır , yani başarmaya çalıştıkları hedefler koymuşlardır. Bununla birlikte, bazen , evrenlerinin bir temsiline sahiplerse , belirli hedefleri olmayan modüller olarak adlandırılan aracılar bulabiliriz . Örneğin, diğer ajanların evren hakkındaki sorularını yanıtlamak için kullanılabilirler. Reaktif ajanlar, içgüdüsel ve tropikal ajanlara ayrılabilir . İçgüdüsel bir ajanın sabit bir görevi olacak (örneğin, bir tankın her zaman yeterince dolu kalmasını sağlamak için) ve ortamın artık kendisine atanan hedefi karşılamadığını algılarsa (tankın seviyesi çok düşüktür) bir davranışı tetikleyecektir. ). Tropik ajan yalnızca çevrenin yerel durumuna tepki verir (ışık var, kaçıyorum). Motivasyon kaynağı bir iç durumdadır (bir "misyonu" olan içgüdüsel ajanlar), diğer durumda ise sadece çevre ile bağlantılıdır.

Ajanların organizasyonu

Çok etmenli sistemlerin geliştirilmesiyle farklı örgütsel paradigmalar geliştirilmiştir. Bu kuruluşlar, temsilciler arasındaki ilişkiler ve etkileşimler için bir çerçeve oluşturur. Burada ana olanları sunacağız:

Başvurular

Araştırma dünyasında

Genellikle üç tür kullanım vardır: karmaşık fenomenlerin simülasyonu, problem çözme ve program tasarımı.

Karmaşık olayların simülasyonu

Otonom ajanlar arasındaki etkileşimleri simüle etmek için çok ajanlı sistemler kullanılır. Ortaya çıkan organizasyonu tahmin etmek için bu sistemin evrimini belirlemeye çalışıyoruz. Örneğin, sosyolojide , bir topluluğu oluşturan farklı aracıları yapılandırabiliriz. Kısıtlamalar ekleyerek, beklenen bir sonuca (bir köprünün inşası) ulaşmak için en verimli bileşenin hangisi olacağını anlamaya çalışabiliriz. Teknik ya da etik nedenlerle gerçek popülasyonlar üzerinde gerçekleştirilemeyecek senaryoları denemeyi bile mümkün kılarlar. Önemli olan bireysel davranış değil genel davranıştır. Uygulamalar parçacık fiziğinde (ajan = temel parçacık ), kimyada (ajan = molekül ), robotikte (ajan = robot , gerçek bir robot üzerinde bir uygulama olması durumunda, bir çoklu robot sisteminden bahsedeceğiz ), hücresel biyoloji (ajan = hücre ), etoloji (ajan = hayvan ), sosyoloji ve etnoloji (ajan = insan). Buradaki özerklik, bir varlığın tam davranışını simüle etmeyi mümkün kılar.

Somut örnekler olarak, hastalıkların yapılandırılabilir bir coğrafi alanda yayılmasını simüle eden bir yazılım olan EpiSIM'den veya Reunion adasının nüfusunun evrimini simüle eden ve kentleşmesini tahmin etmeyi mümkün kılan DS'den bahsedebiliriz . Bir binada karayolu trafiği simülasyonları veya panik halindeki kalabalığın tahliyesi de var, bu da onları sınırlandıracak çözümler düşünmek için sorunların (trafik sıkışıklığı, itişme vb.) Kaynağını incelememize izin veriyor.

Problem çözme

Dağıtılmış yapay zeka büyük monolitik programların karmaşıklığı sorunları çözmek için oluşturulan yapay zeka  : yürütme sonra dağıtılır, ancak kontrol kalıntıları merkezi. Aksine, ADM'lerde, her temsilci davranışı üzerinde tam kontrole sahiptir. Karmaşık bir problemi çözmek için, bazen tek bir büyük monolitik programa göre nispeten küçük programları (aracıları) etkileşim içinde tasarlamak gerçekten daha kolaydır. Özerklik, sistemin ortamdaki öngörülemeyen değişikliklere dinamik olarak adapte olmasını sağlar.

Program tasarımı

Aynı zamanda, yazılım mühendisliği giderek daha fazla özerk bileşenlere dönüşmüştür. ADM'ler, dağıtık sistemlerden çok önemli bir katkı ile yazılım mühendisliğinin ve dağıtılmış yapay zekanın buluşma noktası olarak görülebilir . Bir nesne ile ilgili olarak , bir temsilci inisiyatif alabilir, bir talebe itaat etmeyi reddedebilir, hareket edebilir… Özerklik, tasarımcının yazılımın insanca anlaşılabilir bir kısmına odaklanmasına olanak tanır .

Endüstride

Endüstride çok etmenli sistemlerin kullanımları çok ve çeşitlidir. Yüzüklerin Efendisi film üçlemesi için geliştirilen kalabalıkları simüle etmenize izin veren MASSIVE yazılımı başta olmak üzere video oyunlarında ve animasyonda bulunabilirler . Şirketler tarafından, örneğin bir web sitesine göz atan müşterilerin davranışlarını izlemek için de kullanılabilirler.

Finans alanında

Çok ajanlı sistemler finans dünyasında da kullanılmaktadır . Örneğin, MetaTrader 4  (in) platformu , Forex sürecini takiben otomatik ticarette uzman temsilcilerin kullanımına izin verir .

Çok aracılı sistemler geliştirme platformları

  • AnyLogic - Çok aracılı ve çok yöntemli simülasyon yazılımı
  • CORMAS ( COmmon Resources Multi-Agent System), çok aracılı sistemlerin geliştirilmesi için bir çerçevedir , açık kaynaklıdır ve nesne yönelimli programlama dili SmallTalk'a dayanır . Mekansal olarak, kalkınma bilimlerinde araştırma konularına ve aktörler arasında müzakere konularına odaklanır.
  • DoMIS , Çok-etmenli Sistemlerin tasarımına (odaklı "karmaşık sistemlerin operasyonel yönetimi") izin veren ve B-ADSc tasarım yöntemine dayanan bir araçtır (bkz . Karmaşık sistemlerin karar analizi ). Tasarım odaklı DoMIS, en iyi ihtimalle gerçek zamanlı simülasyon yapabilen herhangi bir geliştirme platformu tarafından kullanılabilen spesifikasyonların oluşturulmasını sağlar.
  • JACK , Ajan Odaklı Yazılım şirketi tarafından Java dilinin ajan odaklı bir uzantısı olarak geliştirilen, bilişsel ajanlar için bir programlama dili ve geliştirme ortamıdır.
  • GAMA , mekansal olarak açık aracılara dayalı bir modelleme ortamı sunan açık kaynaklı bir simülasyon platformudur ( LGPL ) (aracıların ve ortamlarının açıklaması için GIS verilerinin kullanımı). IRD / UPMC tarafından uluslararası ortak birim UMMISCO bünyesinde geliştirildi .
  • JADE (Java Agent DEvelopment) açık kaynaklı, Java tabanlı, çok aracılı bir sistem geliştirme çerçevesidir . Özellikle, FIPA-ACL standardı için gelişmiş desteğin yanı sıra ontolojilere dayalı ajanlar arasında mesajların sözdizimsel doğrulaması için araçlar sunar .
  • Jadex , Hamburg Üniversitesi tarafından JAVA'da geliştirilen modüler, birçok standartla uyumlu ve BDI modeline göre acente geliştirebilen bir acente platformudur.
  • JAgent , amacı çok aracılı sistemlerin geliştirilmesini ve test edilmesini kolaylaştırmak olan , Java'da üretilmiş açık kaynaklı bir çerçevedir .
  • Janus , Java ile yazılmış modüler bir çoklu aracı platformudur. Model sistemlere (in) kapasite-Rol-Etkileşim-Organizasyon (OCRI) dayalı bir organizasyon yaklaşımı olan veya olmayan çoklu aracı oluşturur . Janus ayrıca ajanları holonlara (veya yinelemeli ajanlara) asimile eden bir holonik sistem simülasyon modeli önermektedir. Janus, OSGi modüllerini kullanarak genişletilebilir ve JXTA kitaplığı aracılığıyla ağ desteği sunar. Adı verilen bir yöntem (in) Aspecs Janus ile ilişkili olabilir. Bu platform, Fransa'da (en) ICAP-SeT-UTBM ve Arjantin'de (es) CITAT tarafından ortaklaşa geliştirilmiştir .
  • Jason bir olan açık kaynak ortamı AgentSpeak biçimcilik ajan gelişimi için ve geliştirilen Java Jomi Fred Hübner ve Rafael H. Bordini tarafından.
  • MaDKit , Java ile yazılmış ve Ajan / Grup / Rol organizasyon modeli etrafında oluşturulmuş modüler bir çoklu ajan platformudur. LIRMM bünyesinde geliştirilen GPL / LGPL lisansına dayalı ücretsiz bir platformdur .
  • MAGIC , Java ile yazılmış fiziksel olarak dağıtılmış aracılar için bir platformdur ve abluka çağrıları için orijinal bir iletişim modeli sağlar. MAGIC'te beceriler ajanlardan ayrılır. Temsilcilerin mimarisi ve farklı beceriler ayrı ayrı geliştirilir. Beceriler daha sonra tasarımcının takdirine bağlı olarak ajanlarda bir eklenti olarak aşılanır . Bu platform, LIFL bünyesinde geliştirilmiştir .
  • OMAS , Open Multi-Agent Asynchronous Systems , Jean-Paul Barthès yönetiminde Compiègne Teknoloji Üniversitesi'nin yapay zeka ekibi tarafından geliştirilen bir araştırma platformudur .
  • SemanticAgent , JADE tabanlıdır ve davranışları SWRL'de temsil edilen ajanların geliştirilmesine izin verir. SemanticAgent, LIRIS içinde geliştirilmiştir , açık kaynaklıdır ve GPL V3 altında lisanslanmıştır.
  • SPADE , XMPP protokolüne dayalı çok aracılı bir organizasyon geliştirme ortamıdır ve Python'da yazılmıştır .
  • MASSIVE (yazılım) , Yüzüklerin Efendisi halkalarındaki dövüş sahneleri için geliştirilmiş, çok sayıda filmde özel efektlerin oluşturulmasını sağlayan, çok ajan tabanlı, kalabalık simülasyonu için bir yazılımdır .
  • Golaem Crowd , çok aracı tabanlı olan ve doğrudan Maya'da özel efektler için kitle simülasyonları gerçekleştirmenize olanak tanıyan bir Maya (yazılım) eklentisidir.
  • Benzet tarafından geliştirilen, gerçek zamanlı 3D çoklu ajan trafik simülasyon platformu, Voxelia ortaklığında citat ve ICAP-GeT-UTBM
  • NetBioDyn , Western Brittany Üniversitesi'nde geliştirilen, eğitim için kullanımı çok kolay, çok aracılı bir simülasyon aracıdır.

Aracı tabanlı modelleme platformlarının ve araçlarının bir karşılaştırması mevcuttur: (en) Aracı tabanlı modelleme yazılımının karşılaştırması .

Kültürel özellikler

Çok etmenli sistemler ve kurgu

Çok etmenli sistemler kavramları, çeşitli kurgu eserlerinde ele alınmıştır. Çoğu zaman, tasarımcısından kaçan klasik icat korkusunu buluruz ( ortaya çıkma kavramına atıfta bulunarak ), ancak fenomen, ajanların sayısı ve kolektif zekası tarafından güçlendirilir.

  • Gelen Karıncalar Devrimi tarafından, Bernard Werber, onların lisede asi gençler bilgisayarda kişiler insanların kim sonuçta asi olan bir toplum yaratmak.
  • In Prey tarafından Michael Crichton özerk taraftan sürüsü bir laboratuardan kaçar nerede.
  • Çoğalıcılar ait Stargate SG-1 serisi başlangıçta basit formu oyuncaklar ve gelişmeye evrenin bir tehdit haline gelene kadar.
  • In Kod Lyoko , XANA tarafından oluşturulan bir çok ajan programıdır Franz Hopper . Başlangıçta Kartaca adlı askeri bir projeye karşı koymak için yaratıldı , bilinç kazanıyor ve insanlığa saldırmaya çalışıyor.
  • Yine de Kod Lyoko , bölüm "Marabounta" gösterileri (Marabounta denir) başka çoklu ajan programı zayıflatmak gerekiyordu Xana adlı eylemlerini , ancak bu program kontrol dışı biter, XANA sonra bu yeni düşman karşısında müttefiki geçici olacak .
  • Hala Lyoko Kodu'nda , son bölümler , 93. bölümde hala geliştirilmekte olan, ancak yine de gerekli birkaç dakika boyunca onu yavaşlatmayı başaracak bir program olan XANA'yı "öldürmesi" beklenen yeni bir çok-aracılı sistemi gösteriyor . 94. bölümde, tamamlanmış versiyonu, tüm süper bilgisayarlarını tam zamanında devre dışı bırakarak XANA'yı etkisiz hale getirecek .
  • In Matrix biz ajanları olarak bunları hak böylece, programlar, bağımsız ve hiyerarşiktir. Üçlemede bu terim bazılarını, hatta en görünür olanını adlandırmak için kullanılır. (Makinelerin insan davranışını taklit edecek kadar gelişmesi gerçekten de pek olası değildi.) Neo , matrisin tüm karmaşıklığını, özellikle Seraphim ile olan dövüşü sırasında keşfeden ilk kişiydi. Ancak, Matrix Revolutions'da doğrulama ancak bir "program" ona aşktan bahsettiğinde gelir.

Notlar ve referanslar

  1. Alexis Drogoul ve Anne Collinot , “  Metodolojik indirgemecilik ve kasıtlı strateji arasında, etoloji, IAD için alternatif bir model mi?  », Fransızca Konuşulan 5. Yapay Zeka Günleri ve Çok Etmenli Sistemler Bildirileri. , 1997
  2. Ferber , s.  57-60
  3. Ferber , s.  54-56
  4. Ferber , s.  21
  5. (in) Bryan Hörling ve Victor Lesser , "  Çok Etmenli Organizasyonel Paradigmalar Üzerine Bir Araştırma  " , Bilgi Mühendisliği İncelemesi , Cilt.  19, n o  4,Aralık 2004( çevrimiçi okuyun )
  6. (in) Klaus Fischer , Michael Schillo ve Jörg Siekmann , "  Holonic Multiagent Systems: A Foundation for the Organization of Multiagent Systems  " , Lecture Notes in Computer Science , cilt.  2744,2003( çevrimiçi okuyun )
  7. (inç) Anthony Chavez ve Pattie Maes , "  Kasbah: Mal alıp satmak için bir aracı pazar yeri  " , AAAI ,1996( çevrimiçi okuyun )
  8. (in) NR Jennings ve Michael J. Wooldrridge , "Akıllı Ajanların Uygulamaları" in Vakıflar, Uygulamalar ve Piyasalar: Ajan Teknoloji Springer2008( çevrimiçi okuyun )
  9. (in) Nigel Gilbert , "Hesaplamalı Sosyal Bilimler" de Sosyal ve İnsan Bilimleri Ajan Tabanlı Modelleme ve Simülasyon , Bardwell Press,2007
  10. "  EpiSIM  " , casa.ucl.ac.uk ( 15 Aralık 2012'de erişildi )
  11. Daniel David , Denis Payet ve Rémy Courdier , "  Reunion Adası'ndaki nüfusun evrimini simüle eden bir modelde ortaya çıkan kentsel alanların yeniden canlandırılması  ", Journées Francophones des Systèmes Multi-Agents ,2011( çevrimiçi okuyun )
  12. (in) Arnaud Doniec René Mandiau Sylvain Piechowiak ve Stéphane Espié , "  Karayolu trafik simülasyonu için çok etmenli bir davranış modeli  " , Yapay Zekanın Mühendislik Uygulamaları , cilt.  21, n o  8,Aralık 2008, s.  1443-1454 ( çevrimiçi okuyun )
  13. (in) Praveen Paruchuri Alok Reddy Pullalarevu ve Kamalakar Karlapalem , Organize Edilmemiş Trafiğin Çoklu Temsilcisi Simülasyonu  " , Uluslararası Konferans Tutanakları İlk olarak Otonom acentelere ve çok temsilcili sistemlere katıldık. , cilt.  1,2002, s.  176-183 ( çevrimiçi okuyun )
  14. (in) Xiaoshan Pan , Charles S. Han Ken Dauber ve Kincho H. Law , "  Acil tahliyeler sırasında insan ve sosyal Davranışların simülasyonu için çok etmenli bir çerçeve  " , AI & Society , Cilt.  22, n o  22007, s.  113-132 ( çevrimiçi okuyun )
  15. (içinde) Dirk Helbing , Illes Farkas ve Tamás Vicsek , "  Panik kaçışının dinamik özelliklerini simüle etmek  " , Nature , n o  407,28 Eylül 2000( çevrimiçi okuyun )
  16. Ferber , s.  52-54
  17. "  Massive: gerçek sihirli" Yüzüklerin "Lord of the  " üzerine AlloCiné (erişilen Şubat 2013 21 )
  18. (in) Jang-Hee Lee ve Sang-Chan Park , "  İş Zekası araçlarına dayalı akıllı karlı müşteri segmentasyon sistemi  " , Uygulamalı Uzman Sistemler , cilt.  29, n o  1,2005, s.  145-152 ( çevrimiçi okuyun )
  19. (in) Rui Pedro Barbosa ve Orlando Belo , "Çok Ajan Forex Ticaret Sistemi" içinde Internet ve Kurumsal Sistemler İçin Ajan ve Multi-Agent Teknolojisi , Springer Berlin Heidelberg,2010( ISBN  978-3-642-13525-5 ) , s.  91-118
  20. Anand S. Rao, AgentSpeak (L): BDI Aracıları Mantıksal Hesaplanabilir Bir Dilde Konuşur . MAAMAW 1996, s.  42-55

Ayrıca görün

Kaynakça

Makaleyi yazmak için kullanılan belge : Bu makale için kaynak olarak kullanılan belge.

  • Jacques Ferber, Çok etmenli sistemler: Kolektif zekaya doğru , InterEditions,1995, 522  s. ( ISBN  2-7296-0665-3 ) Makaleyi yazmak için kullanılan belge
  • (tr) Michael Wooldridge , MultiAgent Sistemlerine Giriş , Wiley and Sons,2002, 348  s. [ baskı ayrıntısı ] ( ISBN  0-471-49691-X )
  • (en) Gerhard Weiss, Multiagent Systems, Dağıtılmış Yapay Zekaya Modern Bir Yaklaşım , Cambridge (Mass.) / London, MIT Press ,1999, 619  p. ( ISBN  0-262-23203-0 ).

İlgili Makaleler

Dış bağlantılar