Vers une vision intégrale des systèmes multi-agents
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Soutenance de thèse -- Dans cette thèse nous mettons en avant l’importance de considérer un SMA suivant tous ses aspects : agent, environnement, interaction, organisation et institution. Jusqu’à maintenant, ces aspects ont principalement été traités séparément, et il est difficile d’intégrer des modèles qui portent sur des aspects différents. De plus, nous constatons qu’il existe parfois une ambiguïté sur le rôle de chacun de ces aspects d’un SMA. Il y a donc un besoin de les clarifier et de permettre de tous les intégrer de manière cohérente. Dans cet objectif, nous proposons un cadre conceptuel original pour les SMA qui est fondé sur les quatre quadrants de la vision intégrale de Wilber. Ces quadrants résultent de l’intersection de deux axes d’analyse : l’axe interne – externe et l’axe individuel – collectif. Un intérêt de ce cadre conceptuel est de mettre en évidence le champ d’application de modèles existants, et de faciliter l’intégration de modèles complémentaires. De plus, nous montrons qu’il est adapté à la conception de systèmes ouverts. Enfin nous proposons le méta-modèle MASQ, qui est une formalisation de cette approche conceptuelle. MASQ permet de décrire un SMA à partir de quatre concepts fondamentaux (esprit, objet-corps, espace brut et culture), de relations entre ces concepts, et de lois d’évolution qui déterminent leur dynamique. Ce méta-modèle a pour objectif de mettre en relation des modèles spécifiques complémentaires pour la conception d’un SMA.
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- 1. Vers une vision intégrale des systèmes multi-agents Contribution à l’intégration des concepts d’agent, d’environnement, d’organisation et d’institution John Tranier LIRMM – Université Montpellier II – CNRS Mardi 18 décembre 2007
- 2. Contexte : système multi-agent ouvert 2 Introduction SMA : agents autonomes en interaction dans un environnement SMA ouvert : agent conçus séparément Inspiré des systèmes sociaux réels Soutenance de thèse – John Tranier
- 3. Concepts étudiés pour les SMA ouverts 3 Introduction Agent Comportement autonome Environnement Cadre de l’autonomie Organisation Structuration de l’interaction Institution Coordination d’agents hétérogènes Constat : Ces 4 concepts sont essentiels Ils ont été considérés séparément Il n’existe pas d’approche qui les intègre tous Soutenance de thèse – John Tranier
- 4. Nos objectifs 4 Introduction Pré-requis : ne rien présupposer sur la structure interne des agents Clarifier pour un SMA ouvert : La fonction de ces concepts Les relations qu’ils entretiennent Fournir un méta-modèle (MASQ) qui intègre de manière cohérente ces concepts Soutenance de thèse – John Tranier
- 5. Plan de la présentation 5 Introduction 2 État de l’art Environnement Organisation Institution 3 Démarche fédératrice 4 Le méta-modèle MASQ 5 Conclusion & Perspectives Soutenance de thèse – John Tranier
- 6. ENVIRONNEMENT 6
- 7. Problème : agent vs. environnement 7 Environnement Le problème de l’action : Comment définir ce qu’un agent peut faire, tout en préservant son autonomie ? Solution : Le principe de la séparation Esprit / Corps Le principe Influence / Réaction Soutenance de thèse – John Tranier
- 8. Séparation Esprit / Corps 8 [MAGNIN 96], [MICHEL 04] Environnement 1 (x )2 exp 2 2 2 Esprit Corps Délibère Agit Partie État interne État physique Partie active décisionnelle Capacités Capacités cognitives matérielles Autonomie de l’agent Contraintes de l’environnement Soutenance de thèse – John Tranier
- 9. Le principe Influence / Réaction 9 [FERBER & MÜLLER 96] Environnement 1 Influence Influence Perception Perception 3 3 « Loi de l’univers » 2 Réaction Soutenance de thèse – John Tranier
- 10. Apports de l'environnement 10 Environnement Délimiter le cadre de l’autonomie des agents Permet d’empêcher un comportement indésirable Réduit l’adaptation Donner une perspective publique à l’interaction Toutes les interactions ont lieu dans l’environnement L’agent ne décide pas de qui en perçoit les traces Soutenance de thèse – John Tranier
- 11. ORGANISATION 11
- 12. Limites des systèmes « centrés agents » 12 Organisation Caractéristiques : Pas de contraintes sur les interactions Pas de structure externe aux agents Limites : Interaction non structurée Comment Sécurité trouver un Coûts de coordination produit ? Complexité de conception Pour dépasser ces limites : Notion d’organisation Soutenance de thèse – John Tranier
- 13. Illustration avec le méta-modèle AGR 13 [FERBER & GUTKNECHT 98] Organisation Agent : joue des Courtier Client rôles dans des groupes Fournisseur Groupe Groupe : Client partitionnement de l’organisation Groupe Fournisseurs Acheteur Vendeur Rôle : fonction dans un groupe Groupe Contrat Soutenance de thèse – John Tranier
- 14. Apports des organisations 14 Organisation Structuration du système : Sécurité Complexité : « diviser pour mieux régner » Abstraction du rôle : Favorise la coordination en guidant les agents dans leurs activités Soutenance de thèse – John Tranier
- 15. INSTITUTION 15
- 16. Problèmes liés à l'ouverture des SMA 16 Institution Ouverture Agents conçus séparément hétérogénéité Obstacles à la coordination des agents : Comportements imprévisibles Compréhension mutuelle Confiance Solution : métaphore sociale (les sociétés humaines sont « ouvertes ») Régulation des comportements par la pression sociale (norme) Description institutionnelle du monde « à la Searle » (institution) Soutenance de thèse – John Tranier
- 17. Le concept de « norme » 17 Institution Norme : description d’un comportement attendu « il est interdit de … » « il est obligatoire de … » « il est permis de … » Mise en application des normes : Contrôle a posteriori + sanctions / récompenses Conséquence : établissement d’une pression sociale Influence les agents dans leur comportement Rend les comportements plus prévisibles Accroît la confiance N’exclut pas les violations Préserve l’autonomie Soutenance de thèse – John Tranier
- 18. Le concept d'« institution » (Searle) 18 [SEARLE 97],[SEARLE 05] Institution Réalité brute Institution Institution Réalité institutionnelle Réalité institutionnelle Soutenance de thèse – John Tranier
- 19. Exemple : le billet de banque 19 [SEARLE 97],[SEARLE 05] Institution règle constitutive X counts as Y Bout de papier Billet de banque statut institutionnel (fonction monétaire) Statut Attitude des Fonction collectivement individus institutionnelle accepté Soutenance de thèse – John Tranier
- 20. Les règles constitutives/régulatives 20 Institution Interprétations collectives Règles constitutives Nouvelles activités Ex : jouer au football Statut institutionnel Régulation Règles régulatives d’activités existantes Ex : obligation de rouler à droite sur la route Permission, Interdiction, Obligation Soutenance de thèse – John Tranier
- 21. Institution : une application aux SMA 21 [FORNARA et al. 07] Institution Sémantique institutionnelle du langage Assertion (inform) : sendMessage(Bill, Joe, inform, « il pleut ») counts-as makeCommitment(Bill, Joe, « il pleut ») Relation d’autorité (request) : Boss(bill) sendMessage(Bill, Joe, request « fait ça ») counts-as makeCommitment(Joe,Bill, « fait ça ») Soutenance de thèse – John Tranier
- 22. Apports des institutions 22 Institution Interprétation collective de l’interaction : Renforce la compréhension mutuelle Favorise la coordination Régulation de l’interaction : Influence les agents dans leur comportement Rend les comportements plus prévisibles Accroît la confiance N’exclue pas les violations Préserve l’autonomie Soutenance de thèse – John Tranier
- 23. État de l'art : constat général 23 Tous ces concepts sont nécessaires à la conception d’un SMA ouvert Besoin de les intégrer Démarche : Approche fédératrice inspirée des quadrants de la vision intégrale [WILBER 01] Méta-modèle formel MASQ Soutenance de thèse – John Tranier
- 24. APPROCHE FÉDÉRATRICE : LES QUADRANTS 24
- 25. Les quadrants : 2 axes d'analyse 25 Approche fédératrice : les quadrants Individuel Interne Externe 1 (x )2 exp 2 2 2 Collectif Ce qu’il pense Ce qu’il fait (subjectif) (objectif) Soutenance de thèse – John Tranier
- 26. Les quadrants appliqués aux SMA 26 Approche fédératrice : les quadrants Individuel Subjectivité Objectivité états mentaux, émotions, comportement agent, objet, croyances, désirs, intentions processus, ressource, cognition manifestation Externe Interne « JE » « IL » « NOUS » « ILS » Intersubjectivité Interobjectivité culture, normes interférences, relations, connaissances partagées, structures sociales réifiées, interprétations collectives organisations Collectif Soutenance de thèse – John Tranier
- 27. Les quadrants et les concepts SMA 27 Approche fédératrice : les quadrants Individuel Utiliser les quadrants pour analyser Interne Externe les concepts et leurs relations Collectif ? ? ? ? Agent Environnement Organisation Institution Soutenance de thèse – John Tranier
- 28. Les quadrants et les concepts SMA 28 Approche fédératrice : les quadrants Individuel Esprit : Agent Agent Structure interne (esprit) (corps) Choix comportement Interne Externe Corps : Attributs objectifs Collectif Capacités matérielles ? ? ? Environnement Organisation Institution Soutenance de thèse – John Tranier
- 29. Les quadrants et les concepts SMA 29 Approche fédératrice : les quadrants Individuel Manifestations Agent (esprit) individuelles Réalité objective Interne Externe Environnement Contexte d’activité Met en relation objets et agents Collectif ? ? Organisation Institution Soutenance de thèse – John Tranier
- 30. Les quadrants et les concepts SMA 30 Approche fédératrice : les quadrants Individuel Structures Agent (esprit) Environnement collectives Interne Externe Contraint ou Organisation (structure) permet l’interaction Collectif ? Institution Soutenance de thèse – John Tranier
- 31. Les quadrants et les concepts SMA 31 Approche fédératrice : les quadrants Individuel Interprétation Agent (esprit) Environnement collective Régulation Interne Institution Organisation Externe Subjectif et (structure) collectif Collectif Soutenance de thèse – John Tranier
- 32. Une clarification importante 32 Approche fédératrice : les quadrants Individuel Unification entre : Agent Activité physique Environnement (esprit) Activité sociale Interne Externe Organisation Distinction entre : Institution (structure) Système social Culture Collectif Culture Système social Soutenance de thèse – John Tranier
- 33. Distinguer système social / culture 33 Le méta-modèle MASQ Notion de groupe : Groupe comme contexte d’interaction Forum de discussion, Laboratoire, Entreprise Groupe culturel Nation, Langage, Mode vestimentaire Notion de rôle : Un ensemble de capacités d’action (dans un groupe social) Comportement attendu Statut Rôle Corps social Soutenance de thèse – John Tranier
- 34. Les relations entre les concepts SMA 34 Approche fédératrice : les quadrants Individuel Passage à l’acte Influence culturelle Immergence Perception Externe Interne Interprétation culturelle ? Fusion Collectif Soutenance de thèse – John Tranier
- 35. Bilan sur notre approche fédératrice 35 Approche fédératrice : les quadrants Clarification conceptuelle : Unification activités physique et sociale Distinction système social / culture Relations entre les concepts Formalisation : le méta-modèle MASQ Soutenance de thèse – John Tranier
- 36. Illustration : Warbot 36 Approche fédératrice : les quadrants [FERBER & MICHEL] Soutenance de thèse – John Tranier
- 37. LE MÉTA-MODÈLE MASQ 37
- 38. Quels concepts primitifs ? 38 Le méta-modèle MASQ Partie décisionnelle Entité de d’un agent l’environnement esprit corps / objet Éléments subjectifs Structures collectives partagés par un qui mettent en ensemble d’agents espace culturel espace brut relation les entités Soutenance de thèse – John Tranier
- 39. Le concept d'« esprit» 39 Le méta-modèle MASQ Percepts Influences Délibération État interne Dynamique propre Soutenance de thèse – John Tranier
- 40. Le concept d'« objet » 40 Le méta-modèle MASQ Dynamique Loi d’évolution Rocket Type individuelle Position : x,y État Direction : 45° Speed : 10 m/s dynamique Lois d’évolution : changement d’état en l’absence de perturbation extérieure Soutenance de thèse – John Tranier
- 41. Le concept de « corps » : un corps physique 41 Le méta-modèle MASQ Loi de réaction Explorer Type Move() Capacités Turn(angle) Position : x,y État GetPercept() Energy : 30% dynamique PerceptRange : 80 influence percept Un corps est un objet, dans lequel un esprit peut s’incarner Loi de réaction : comment l’esprit peut influencer la dynamique de son corps Soutenance de thèse – John Tranier
- 42. Le concept de « corps » : un corps social 42 Le méta-modèle MASQ MadkitRole sendMessage(msg) createGroup(groupName) roleName : member requestRole(groupName, inBox roleName) outBox receiveMessage() influence percept Soutenance de thèse – John Tranier
- 43. Le concept d'« espace brut » 43 Le méta-modèle MASQ Interférence Base RocketLauncher Explorer Rocket Lois d’interférences Type Arena Relation de distance Contexte d’interaction pour objets / corps Relations entre les objets / corps Lois d’interférences : détection & résolution [HELLEBOOGH et al. 07] Soutenance de thèse – John Tranier
- 44. Différents espaces bruts 44 Le méta-modèle MASQ Explorer Arena Activité « physique » MadkitRole MadkitGroup MadkitRole Member Leader BlueTeam BlueTeam Defender Activité « sociale » Soutenance de thèse – John Tranier
- 45. Dynamique d'un espace brut 45 Le méta-modèle MASQ 3 Évolution locale chaque espace brut 1 Réaction 3 a sa propre dynamique Évolution locale Influence l’esprit a sa propre 1. Réaction dynamique Interférence 2 3. Évolution 2. Interférence Soutenance de thèse – John Tranier
- 46. Le concept d'« espace culturel » 46 Le méta-modèle MASQ Perception brute Interprétation culturelle Mécanismes d’interprétation : Institution (règles constitutives & régulatives) Soutenance de thèse – John Tranier
- 47. Interprétation personnelle vs. collective 47 Le méta-modèle MASQ A Personnel B Perception Règles d’interprétation Culture commerciale Culture Écologique A B Soutenance de thèse – John Tranier
- 48. Espaces culturels pour Warbot 48 Le méta-modèle MASQ Il faut interpréter les perceptions brutes : Ex : telles perceptions counts-as « la base est en danger » Ex : base détruite counts-as partie perdue Ex : régulatif « il est obligatoire d’obéir au leader » Pourquoi concevoir la culture séparément ? Différentes équipes peuvent utiliser la même culture (réutilisation) Une culture définie séparément peut être enrichie (évolutivité) Indispensable si les esprits sont conçus séparément Soutenance de thèse – John Tranier
- 49. Rocket Rocket Base Explorer Base Launcher Launcher Rocket Arena MadkitRole MadkitRole Member Member MadkitGroup: Team-Red MadkitGroup: Team-Blue MadkitRole MadkitRole MadkitRole RedTeam culture Coordinator Member Coordinator BlueTeam culture MadkitGroup: MadkitGroup: Red-Attack Red-Defender 49
- 50. Implantation Warbot en MASQ 50 MASQ : Exemple de conception 1..* 1..1 Object Brute space 1..1 1..* Mind 0..* Body Rocket WarbotMind Robot Arena RedTeamMind Base MobileRobot 0..* Cultural space Explorer RocketLauncher RedTeamCulture MadkitRole MadkitGroup Soutenance de thèse – John Tranier
- 51. CONCLUSION ET PERSPECTIVES 51
- 52. Démarche fédératrice : Bilan 52 Conclusion Cadre d’analyse qui permet de : Mieux séparer les concepts Clarifier les relations entre les concepts Lever certaines ambiguïtés terminologiques (institution à la Searle institution ISLANDER) Soutenance de thèse – John Tranier
- 53. MASQ : Bilan 53 Conclusion Besoins des SMA ouverts Concept MASQ Intégrité des agents Esprit Délimiter l’autonomie des agents Objet/Corps + Espace brut Perspective publique de l’interaction Objet/Corps + Espace brut Structuration du système (physique et sociale) Objet/Corps + Espace brut Interprétation collective de l’interaction Espace culturel Régulation de l’interaction Espace culturel MASQ permet de concevoir séparément chaque concept (esprit, objet/corps, espace brut, espace culturel) Soutenance de thèse – John Tranier
- 54. Perspectives 54 Conclusion Implantation : Madkit v.5 basé sur MASQ Expérimentation de techniques de coordination en milieu ouvert avec Warbot Méthodologie de conception Aspects culturels : Relation individu – culture Évolution culturelle Soutenance de thèse – John Tranier
- 55. Merci de votre attention 55