Um ambiente computacional distribuído para a implementação de sistemas multiagente

Abstract

É comum depararem-se-nos, numa organização, situações em que os processos de resolução de problemas estão naturalmente distribuídos por entidades com responsabilidades próprias, que se assumem como conscientes e deliberativas: os especialistas. Um indivíduo pode não ter a aptidão necessária para, só por si, resolver um problema ou lidar com os diferentes tipos de recursos envolvidos na sua resolução. Contudo, numa organização, estas entidades atacam eficientemente um problema através da partilha de tarefas ou de resultados, desenvolvendo novas formas de acção, planeando e alocando recursos ou, simplesmente, trocando informação entre si. Trata-se, em síntese, de pensar, planear e agir em equipa. Com as estruturas, estratégias e recursos apropriados, esses indivíduos podem actuar como equipas efectivas. Tais características afectarão o desempenho dos diversos indivíduos, conduzindo-os a melhores e mais efectivas abordagens na resolução de problemas, o que terá, naturalmente, um impacto positivo nos custos operacionais da organização. Para se estabelecerem e manterem canais de comunicação adequados dentro desta, é de importância primordial prevenir situações de estrangulamento, de contenção ou de bloqueio fatal. Este cenário é, com certeza, insuficiente para caracterizar adequadamente todos os aspectos e formas de comportamento existentes numa organização, no entanto, constituiu o principal estímulo para o desenvolvimento do sistema BEABLE. O sistema BEABLE é um ambiente computacional distribuído, dirigido para a implementação de sistemas cooperativos baseados em conhecimento. Com uma arquitectura genérica, baseada em quadros negros, está particularmente orientado para aplicações reais de Inteligência Artificial Distribuída em áreas que vão desde o diagnóstico à classificação e controlo. Os agentes são entidades autónomas, interactivas e automotivadas, que transmitem um sentido de realidade, de conhecimento e de intenção nas tarefas em que se aplicam. São membros de comunidades especializadas, com aptência e capacidade de agir coerente e cooperativamente, reagindo a estímulos de forma assíncrona e concorrente. Uma aplicação é construída em torno de um ou mais agentes. Estes podem reagir oportunisticamente, usando estratégias de resolução de acordo com o estado corrente do problema e com a perícia e conhecimento que possuem. Não se trata de um sistema centralizado. Os agentes têm controlo local, bem como dos processos de interacção que possam desenvolver com outros agentes. O desenho, de características modulares, que o sistema apresenta e os seus mecanismos funcionais permitem que novos agentes possam ser integrados no sistema sem que a sua estrutura global seja afectada. Complementarmente, os agentes estão providos dos meios necessários para poderem aceder ao conhecimento e usufruir da perícia de agentes externos à comunidade. Esta circunstância permite melhorar significativamente o desempenho do sistema e expandir os horizontes da comunidade em que os agentes se integram, em direcção a uma comunidade global de comunidades.

Nowadays, it is very common to find a large range of situations in human organisations where problem solving activities are naturally distributed among individuals, which assume specific responsibilities in the organisation's structure and make use of the faculty of being conscious and deliberative: the organisation's experts. As an individual, he/she may have neither the expertise nor the capacity to solve a whole problem or even to deal with the resources involved. However, in an organisation with different experts, he/she may solve problems efficiently by sharing tasks or results, developing new forms of acting, planning, allocating resources, or even by simply exchanging information. In short, thinking, planning and acting as a cohesive "task force". With the appropriate structures, strategies and resources, individuals can act as teams. This will affect the individual's performance, leading to better and more effective approaches to problem solving, with a positive impact on the overall operational costs of the organisation. To establish and maintain adequate communication channels inside the organisation, it is of prime importance to prevent communication bottlenecks, contentions or deadlock situations. This scenario is certainly insufficient to characterise all the aspects and forms of behaviour of an organisation. However, it was the prime "stimulus" for the development of the BEABLE system. The BEABLE system is a distributed computational environment for the implementation of co-operative knowledge based systems. As a general-purpose blackboard-based architecture, it is particularly suited for real world Distributed Artificial Intelligence applications, in areas ranging from diagnosis to those of classification and control. Agents are autonomous, interactive and self-motivated entities that bring a sense of reality, awareness and purpose to the problem solving process. They are members of specialised communities acting as coherent and co-operative teams, reacting to stimuli, being asynchronous and concurrent. The system allows the execution of several applications simultaneously, sharing different machines connected to a network. A user's application is built around one or more agents. Agents can also act opportunelly, applying their own resolution strategies according to the actual state of the problem and to their own skills and knowledge. There is no central entity to co-ordinate the system's dynamics. Each agent controls its own behaviour and any interaction with other agents of the system. The system's modular design and functional mechanisms allow the integration of new agents without affecting the system's overall structure. The agents are also provided with the means to access knowledge and to benefit from the expertise of other agents of external communities. This will significantly improve the agents' skills, expanding the horizons of a community towards a global community of communities.

Actuellement, il est fréquent de rencontrer dans les organisations humaines une large gamme de situations où les activités de résolution des problèmes sont naturellement distribuées entre les individus, entités qui assument un ensemble de responsabilités spécifiques dans la structure des organisations, en utilisant leur faculté de conscience et de délibération: les spécialistes. Un individu détermine peut ne pas avoir l'aptitude ou les capacités nécessaires pour, de lui-même, résoudre un problème complet, ou même être capable de gérer les différents recours que le problème peut englober. Cependant, dans une organisation, composée de différents spécialistes, il/elle peut résoudre efficacement un problème, à travers la division des taches ou des résultats, en développant de nouvelles formes d'action, en planifiant et en définissant l'emplacement des recours ou simplement en échangeant de l'information. Pour résumer: il s'agit de penser, planifier et agir comme une équipe de travail cohésive. Avec les structures, les stratégies et les recours appropriés, les individus d'une organisation peuvent travailler comme des équipes effectives. Ceci influencera la performance des divers individus, les conduisant à des approches plus performantes et plus concrètes dans la résolution des problèmes, et par conséquent, cela aura un impact positif sur les coûts opérationnels de l'organisation. Pour établir et maintenir des réseaux de communication adéquats, il est extrêmement important de prévenir d'éventuelles situations d'étranglement, de rétention et de "deadlock". Ce scénario est certainement insuffisant pour caractériser convenablement tous les aspects et tous les types de comportement existant dans une organisation. Toutefois, cela a constitué le principal motif du développement du système BEABLE. Le système BEABLE est un environnement informatique distribué pour l'implémentation de systèmes experts coopératifs. Avec une architecture générique, basée sur des "tableaux noirs", il est particulièrement orienté vers des applications réelles de l'Intelligence Artificielle Distribuée dans des domaines qui peuvent aller du diagnostic jusque à la classification et au contrôle. Les agents sont des entités autonomes, interactives et auto-motivées qui transmettent un sens de réalité, de connaissance et d'intention au processus de résolution des problèmes. Ce sont des membres de communautés spécialisées qui possèdent une aptitude et une capacité à agir avec cohérence et en coopération, comme une équipe, en réagissant aux stimuli d'une forme asynchronique et concurrente. Le système permet l'exécution d'applications variées, simultanément, à travers le partage de différentes machines liées par un système de réseaux d'ordinateurs. L'application d'un utilisateur est construite autour d'un ou de plusieurs agents. Les agents peuvent agir opportunément, en appliquant leurs stratégies de résolution, en accord avec l'état actuel du problème et en accord avec l'habilité et les connaissances qu'ils possèdent. Dans le système, il n'existe pas d'entité responsable de la coordination de sa dynamique globale. Chaque agent a la capacité de contrôler son propre comportement et tout autre processus d'interaction qu'il puisse développer avec d'autres agents. L'architecture, à caractéristiques modulaires, présentée par le système, tout comme ses mécanismes fonctionnels, permettent que de nouveaux agents puissent être intégrés dans le système sans que la structure globale en soit affectée. En outre, les agents sont pourvus des moyens nécessaires pour pouvoir accéder à la connaissance et pour bénéficier de l'habilité d'autres agents, externes à leur communauté. Cette circonstance permet d'améliorer significativement l'habilité des agents locaux et d'élargir les horizons de la communauté dans laquelle ils sont intégrés, vers une communauté globale de communautés.