Modelagem de Estruturas Sociais em AML Menandro Ribeiro Santana Ricardo Roberto de Lima.
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Modelagem de Estruturas Sociais em AML
Menandro Ribeiro SantanaRicardo Roberto de Lima
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Roteiro
• Introdução• Modelagem da Estrutura Social• ASF: Agent Society Framework• Considerações Finais• Referências Bibliográficas
CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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Introdução
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Sistemas Multi-Agentes (SMAs)
Fonte: [1], pág. 38
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Sistemas Multi-Agentes (SMAs)
• Aspectos Sociais– Relacionamentos– Interações– Mecanismos de coordenação – Atitudes sociais
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Sistemas Multi-Agentes (SMAs)
• Perspectivas Sociais– Estrutura social
• Sociedades envolvidas no sistema– Comportamento social
• Dinâmica social• Interações sociais• Atividades sociais
– Atitudes sociais• Tendência individuais e/ou coletivas
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Agent Modeling Language (AML)
• Extensão da UML 2.0• Em acordo com os frameworks da OMG
– MDA– MOF– UML– OCL
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Modelo de Entidades
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Meta-Model from AML Architecture
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Meta-Model from AML Architecture
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Meta-Model from AML Architecture - Social Aspects
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Meta-Model from AML Architecture - Social Aspects
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Tipos de Entidades
Agents
Environment
Fonte: [1], pág. 143 e 144 Fonte: [1], pág. 140 e 141
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Tipos de Entidades
Resource
Organization Unit
Fonte: [1], pág. 142 Fonte: [1], pág. 145 e 148
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Modelagem da Estrutura Social
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Modelagem da Estrutura Social
• Social Entities
• Social Relationships
• Entity Roles
• Role Properties
• Play Associations
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Social Entities
• Habilidade social– Participam de sociedades e relacionamentos sociais– Manifestam comportamento social– Possuem atitudes sociais
• Tipos de social entities– Agents– Organization Unit
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Social Entities
• Meta-Model
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Social Entities
• Exemplos
Fonte: [2], pág. 7
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Social Entities
• Exemplo
Fonte: [2], pág. 9
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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.
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Social Relationships
– Social Role Kind• Peer
• Superordinate
• Subordinate
– Social Association• Peer-to-peer
• Superordinate-to-subordinate
CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
• Relacionamentos da AML
Fonte: [1], pág. 153
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Social Relationships
• Relacionamentos da AML– Social Property
Fonte: [1], pág. 153
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Social Relationships
• Exemplos
Fonte: [2], pág. 7
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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Entity Roles
• Meta Model
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Entity Roles
• Modelagem explícita de papéis sociais– Nível de classe– Nível de instâncias
• Notação do EntityRoleType
Fonte: [1], pág. 157
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Entity Roles
• Exemplos
Fonte: [1], pág. 7
Figura 7
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Entity Roles
• Exemplo
Fonte: [2], pág. 9
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Role Properties
• Modela a habilidade de uma entidade social (social entity) desempenhar um determinado papel (entity role).
• Notação
Fonte: [1], pág. 159
Figura 12
Fonte: [1], pág. 159
Figura 13
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Role Properties
• Exemplo
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Play Associations
• Associação especializada de UML, utilizada para especificar uma propriedade de papel (role property) em forma de associação.
• Notação
Fonte: [1], pág. 161
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Play Associations
• Meta Model
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Play Associations
• Exemplo
Fonte: [2], pág. 9
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ASF: Agent Society Framework
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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ASF Framework
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Agenda
• Sociedade de agentes
• Aspectos estruturais do ASF
• Aspectos dinâmicos do ASF– Modelo de ciclo de vida das entidades
• Trabalhos em andamento
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Estrutura do ASF
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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?
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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– ...
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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Módulo Agent
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Módulo Organization
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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Módulo Agent Role
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Módulo Object Role
• Atributos• Métodos
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
Relação entre as entidades
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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CIN – Ontologies Reasoning Components Agents Simulations (ORCAS) – UFPE – 2008.1
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
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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
deathrunningstartcreation destruction
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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
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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
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Modelo de ciclo de vida de 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
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Modelo de ciclo de vida de Agente
frozen
migrating
deathrunningstart
activate deactivate
creation destruction
activate or commitdeactivate or cancel
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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
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Modelo de ciclo de vida de Sub-organização• 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
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Modelo de ciclo de vida de Sub-organização
frozen
migrating
deathrunningstart
activate deactivate
creation destruction
activate or commitdeactivate or cancel
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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
deathrunningstartcreation destruction
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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
deathrunningstartcreation destruction
![Page 67: Modelagem de Estruturas Sociais em AML Menandro Ribeiro Santana Ricardo Roberto de Lima.](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022033104/570638521a28abb8238f99ec/html5/thumbnails/67.jpg)
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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
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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.
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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.