Este documento proporciona una introducción a los sistemas multiagente. Define un sistema multiagente como una red de agentes que interactúan para resolver problemas más allá de las capacidades individuales de cada agente. Explica que los sistemas multiagente son útiles para abordar problemas complejos del mundo real que involucran sistemas distribuidos y dinámicos. También cubre conceptos clave como la interacción, coordinación, comunicación y asignación de tareas entre agentes.

1. SISTEMAS MULTIAGENTE
Juan C. Garcia-Ojeda, PhD(c), MSc., Ing.
jcgarciao@gmail.com
Tomado de Weiss, Ferber, y Sycara

2. REPASO CLASE ANTERIOR
 Un agente
 Percibe y actúa en su ambiente
 Un agente inteligente es reactivo, autónomo, social
y pro-activo
 Arquitecturas
 Agentes de Reflejo Simple usan reglas de condición-
acción basado en la percepción actual
 Agentes de Reflejo con Estado usan reglas de
condición-acción pero guardan el estado del mundo
 Agentes basado en Metas toman decisiones basados
en el meta actual del agente

3. SISTEMA MULTIAGENTE
 Una red cohesionada de agentes que interactúan
para resolver problemas más allá de las
capacidades o conocimiento individual de los
agentes (Sycara)
 Kinétics – la ciencia y la tecnología de las
organizaciones artificiales (Ferber)
 Se enfoca en la construcción de sistemas multiagente.

4. POR QUÉ USAR SISTEMAS MULTIAGENTE?
 Problemas del Mundo real son muy grandes y complejos para un simple
agente
 Agentes individuales tienen limitaciones: conocimiento, recursos, perspectiva
 Sistemas Multiagente son modulares
 Soporta nociones modernas en la ingeniería de software
 Permite la integración de sistemas legados
 Problemas reales involucran sistemas dinámicos y distribuidos
 Algunos problemas son naturalmente descritos como múltiple agentes
interactuando.
 Algunos problemas tienen recursos distribuidos espacialmente
 Sensores, monitores sísmicos, recolectores de información
 Algunos problemas tienen conocimiento distribuido
 Ingeniería concurrente, manufactura, cuidados de salud
 Mejorar el rendimiento
 Uso de concurrencia

5. ESTUDIAR SISTEMAS MULTIAGENTE
 Enfocarse en interacciones como la base para el
entendimiento de la conducta del sistema y evolución.
 Estudiar diferentes tipos de interacciones y enlazarlos
en la organización y el rendimiento de los sistemas
multiagente.
 Categorizar mecanismos organizacionales tales como:
agrupamiento, especialización, distribución de tareas,
coordinación, resolución de conflictos, etc.
 Definir modelos operacionales de estas interacciones
basado en la conducta del agente/multiagente.

6. DEFINICIÓN FORMAL
 Un Sistema Multiagente consiste de los siguientes
elementos (Ferber)
 E – un ambiente con algún volumen
 O – un conjunto de objetos situados en E
 A – un conjunto de agentes, A  O
 R – un conjunto de relaciones las cuales enlazan
objetos
 Op – un conjunto de operaciones que permiten al
agente percibir, producir, consumir, transformar, y
manipular objetos.
 L – un conjunto universal de leyes que representan
como las operaciones influyen en el mundo [Evolución
del Mundo]

7. ASPECTOS CRÍTICOS DE LOS SISTEMAS
MULTIAGENTE
 Acción
 Como pueden diferentes agentes actuar simultáneamente
 Cuáles son las consecuencias de sus acciones
 Que pasa cuando un plan no puede ser logrado
 Interacción
 Como podemos describir/analizar mecanismos de interacción
 Como podemos inducir conductas específicas en otros
agentes
 Cooperación versus competencia
 Adaptación
 Aprendizaje – adaptación de agentes individuales
 Evolución – reproducción/muerte colectiva de agentes

8. CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS
MULTIAGENTE
 Cada agente tiene información o capacidades
incompletas.
 No existe sistema de control global.
 Datos descentralizados.
 Computación asíncrona.

9. SISTEMAS MULTIAGENTES – CERRADOS Y
ABIERTOS
 Sistemas Abiertos
 Se asume que los agentes han sido diseñados por
diferentes personas y con varias intenciones
 Sistemas Cerrados
 Agentes son comúnmente diseñados para alcanzar una
meta general

10. SISTEMAS MULTIAGENTE - DIVERSIDAD
 Agentes
 Número
 Uniformidad
 Metas
 Arquitectura
 Habilidades (Sensores y efectores)
 Interacción
 Frecuencia
 Persistencia
 Nivel
 Patrón (flujo de control)
 Variabilidad
 Propósito
 Ambiente
 Predecible
 Accesible
 Dinámico
 Diverso
 Disponibilidad de Recursos

11. SISTEMAS MULTIAGENTE - CONCEPTOS
 Coherencia
 Interacción
 Coordinación
 Conflicto
 Comunicación
 Administración de Recursos
 Asignación de Tareas

12. COHERENCIA
 Coherencia es una propiedad global de un Sistema
Multiagente
 Medido por la eficiencia, calidad, consistencia de la
solución global
 Asegurar coherencia en un Sistema Multiagente es
muy difícil
 Por naturaleza, Sistemas Multiagentes carecen de
globalidad
 Perspectiva
 Datos
 Control

13. INTERACCIÓN
 Interacción
 Agentes pueden ser afectados por otros agentes
(incluyendo humanos) en lograr sus metas
 Puede tomar lugar directamente vía un lenguaje de
comunicación
 Pudiera tomar lugar indirectamente vía el ambiente
 Agentes perciben otras acciones y reaccionan de acuerdo

14. COORDINACIÓN
 Inteligencia Artificial Distribuida se enfoca en
coordinación a través de interacciones
 Ejemplo: Grupo sentado en el exterior durante una
tormenta eléctrica
 Dos tipos
 Agentes Cooperativos
 Basado en la benevolencia – agentes comparten una meta
común
 Agente Egoístas
 Si las metas están en conflicto, ellos compiten
 Si las metas no están en conflicto, ellos simplemente
coexisten

15. CONFLICTO
 Detectar y corregir disparidades e inconsistencias
es difícil
 Principal enfoque para resolver conflictos has sido
la negociación
 Asume agentes egoístas, con cierta racionalidad, e
información incompleta
 Agentes intercambian propuestas y contrapropuestas

16. COMUNICACIONES
 Para mejorar la coherencia, un Sistema
Multiagente debe planear el contenido, cantidad,
tipo y tiempo de sus comunicaciones
 Problemas en sistemas abiertos
 Interoperabilidad
 KQML, FIPA
 Ontologías
 Encontrar otros agentes
 Mediadores
 Intermediarios

17. ADMINISTRACIÓN DE RECURSOS
 Basado en Investigación de Operaciones
 Satisfacción de restricciones distribuidas
 Asume que los agentes están trabajando hacia una
meta común
 Estrategias basadas en Mercado
 Agentes son auto-interesados
 Agentes controlan pocos recursos
 Problemas incluyen
 Acaparar recursos
 Conducta oscilatoria o caótica
 Agentes inescrupulosos

18. ASIGNACIÓN DE TAREAS
 Como asignar responsabilidades y recursos para
mejorar la eficiencia y coherencia
 Ejemplos
 Conectados
 Dinámicos
 Planeados

19. ASIGNACIÓN DE TAREAS - DINÁMICAS
 Asignación Dinámica
 Ejemplo – Contract Net Protocol (CNP)
 Manager
 Contractor
 Asignación Dinámica
Paso 1 – Manager envía peticiones para ofertar
Contractor Contractor
Contractor Contractor
Manager

20. ASIGNACIÓN DE TAREAS - DINÁMICAS
 Asignación Dinámica
 Ejemplo – Contract Net Protocol (CNP)
 Manager
 Contractor
 Asignación Dinámica
Paso 2 – Contractors deliberan
Contractor Contractor
Contractor Contractor
Manager

21. ASIGNACIÓN DE TAREAS - DINÁMICAS
 Asignación Dinámica
 Ejemplo – Contract Net Protocol (CNP)
 Manager
 Contractor
 Asignación Dinámica
Paso 3 – Algunos Contractors reponden con ofertas
Contractor Contractor
Contractor Contractor
Manager

22. ASIGNACIÓN DE TAREAS - DINÁMICAS
 Asignación Dinámica
 Ejemplo – Contract Net Protocol (CNP)
 Manager
 Contractor
 Asignación Dinámica
Paso 4 – Manager selecciona el ganador
Contractor Contractor
Contractor Contractor
Manager

23. ASIGNACIÓN DE TAREAS - DINÁMICAS
 Asignación Dinámica
 Ejemplo – Contract Net Protocol (CNP)
 Manager
 Contractor
 Asignación Dinámica
Paso 5 – Manager notifica el ganador y el perdedor
Contractor Contractor
Contractor Contractor
Manager

24. ASIGNACIÓN DE TAREAS - PLANEADAS
 Planeación multiagente debe considerar
 Restricciones que otras acciones del agente toman
lugar en la escogencia de las acciones de otro agente
 Restricciones que los compromisos de un agente toman
lugar en la escogencia de sus acciones
 Evolución impredecible del mundo causada por otros
agentes

25. ENFOQUES PARA LA PLANEACIÓN EN
SISTEMAS MULTIAGENTE
 Coordinación Central – observar a todos los sub-
planes
 Esquemas de control distribuido
 Planes de intercambio parcial
 Planeamiento global parcial
 Compartir planes
 Ajustes locales para lograr metas comunes
 Modelado explícito de equipos de trabajo
 Compromisos compartidos
 Intenciones compartidas de los miembros del equipo

26. SISTEMAS MULTIAGENTES – PROBLEMAS Y
DESAFÍOS
 Cuando y como deberían los agentes interactuar
para alcanzar sus objetivos de diseño
 Dos enfoques
 Bottom-up
 Buscar capacidades específicas en los agentes que resulten
en capacidades de grupo
 Top-down
 Buscar convenciones de grupo que restrinjan interacciones de
los agentes
Genera algunos problemas interesantes

27. PROBLEMAS
 Como administrar la organización del sistema
 Formación, modificación, y muerte
 Como descomponer tareas y metas
 Enfoques incluyen asignación, audiciones, ...
 Como detectar conflictos y resolverlos
 Audiciones, arbitramento
 Como representar/razonar acerca de otros agentes
 Sus acciones, planes, conocimiento, e interacciones
 Como llevar a cabo comunicación entre agentes
 Que lenguajes y protocolos usar

28. RESUMEN
 Definición
 Características
 Problemas

29. SISTEMAS MULTIAGENTE COMO
ORGANIZACIONES
Tomado de Weiss, Ferber, y Sycara

30. REPASO
 Analizando Sistemas Multiagente
 Organizaciones
 Tipos de Organizaciones

31. ANALIZANDO SISTEMAS MULTIAGENTE
 Dos enfoques para analizar sistemas multiagente
 Basado en agentes
 Experimental, permite propiedades de sistemas emergentes
 Enfocado en la conducta interna del agente
 Basado en organizaciones
 Top-down, enfoque de diseño
 Enfocado en la interacción de los agentes
 Existe una dualidad entre los enfoques
 Organizaciones son el resultado de interacciones entre
agentes
 Agentes están restringidos por la organización

32. ORGANIZACIONES
 Organizaciones proveen un esquema para los
agentes interactuar a través de
 Roles
 Conductas Esperadas
 Relaciones de Autoridad

33. NIVELES ORGANIZACIONALES
 Tres niveles de organización multiagente –
tomados de sociología
 Micro-social
 Interacciones entre agentes individuales o grupo pequeño de
agentes
 Grupos
 Estructuras usadas para componer organizaciones
 Incluyen roles, actividades y estructuras
 Sociedades Globales (poblaciones)
 Dinámicas de gran número de agentes
 Comúnmente estudiadas en vida artificial

34. VISTAS ORGANIZACIONALES
 General
 Vista en términos de estructura (patrones de
información) y relaciones de control
 Teoría de la Organización
 Un conjunto de agentes con obligaciones mutuas,
obligaciones globales, y creencias mutuas
 Ejemplos

35. ORGANIZACIÓN JERÁRQUICA
 Autoridad es dada a un agente de más alto rango
 La comunicación es vertical

36. COMUNIDAD DE EXPERTOS
 Agente como un especialista
 Organización plana
 Controlado por “reglas de orden”

37. ORGANIZACIONES BASADAS EN MERCADOS
 Agentes compiten por recursos vía oferta y
contratación
manager
manager
manager
contractor
contractor
contractor
contractor
contractor
contractor
contractor
contractor
contractor
contractor
contractor
contractor

38. RESUMEN
 Analizar Sistemas Multiagente
 Organizaciones
 Tipos de Organizaciones