[pt] Sistemas multi-agentes são sociedades com agentes autônomos e heterogêneos que podem trabalhar em conjunto para alcançar objetivos similares ou totalmente diferentes. Quando falhas acontecem enquanto algum agente de software tenta alcançar seus objetivos, torna-se importante entender porque tais falhas acontecem e o que pode ser feito para remediar tais problemas. Considerando o ambiente distribuído, dinâmico e a natureza dos sistemas multi-agentes, é importante definir os requisitos necessários para realizar diagnósticos das falhas e recomendações de planos alternativos para agentes que desejam alcançar seus objetivos. Assim, esta dissertação propõe soluções para os principais desafios de criar um sistema que realize diagnósticos e proveja recomendações sobre execuções de agentes. Além disso, o trabalho propõe um framework híbrido de diagnóstico e recomendação que provê suporte para tais desafios. A partir do framework, instâncias de diferentes domínios podem ser criadas, como, por exemplo, aplicações baseadas em computação ubíqua e diferentes diagnósticos e recomendações podem ser providas. / [en] Multi-agent systems are societies with autonomous and heterogeneous agents that can work together to achieve similar or different goals. Agents executing in such systems may not be able to achieve their goals due to failures during system execution. When an agent tries to achieve its desired goals, but faces failures during execution, it becomes important to understand why such failures occurred and what can be done to remedy the problem. The distributed, dynamic and nature of multi-agent systems calls for a new form of failure handling approach to address its unique requirements, which involves both diagnosing specific failures and recommending alternative plans for successful agent execution and goal attainment. We discuss solutions to the main challenges of creating a system that can perform diagnoses and provide recommendations about agent executions to support goal attainment, and propose a hybrid diagnostic-recommendation framework that provides support for methods to address such challenges. From the framework, instances of different domains can be created, such as, applications based on ubiquitous computing and different diagnoses and recommendations can be provided.

[pt] A complexidade e a distribuição de sistemas multiagentes tornam seu desenvolvimento muito sujeito a falhas. Ao mesmo tempo, poucas iniciativas procuram resolver o problema através de teste automatizado da mesma maneira que no desenvolvimento orientado a objetos. Este trabalho apresenta um framework para o desenvolvimento de aplicações de teste automatizado através de agentes Stubs para o middleware M-Law. O middleware implementa um interpretador para a linguagem XMLaw, atuando como mediador da comunicação dos agentes segundo a definição das leis de interação. / [en] Complexity and distribution of multi-agent systems make the development of such systems failure prone. In this context, few solutions try to solve the problem through automated tests as we see in object oriented development. This work presents a framework for test automated applications development through the use of Stub agents for the middleware M-Law. This middleware implements the law-enforcement mechanism for regulating OMAS specified by the description language XMLaw which implements a law definition language, called XMLaw, for agent interaction in open multi-agent systems.

[pt] Os últimos anos têm sido marcados pelo significativo crescimento em todo o mundo da demanda por serviços de telecomunicações. Tal cenário de expansão de redes e da necessidade de coexistência e interoperabilidade de diferentes tecnologias de forma economicamente viável proporciona grandes desafios para a gerência, operação e manutenção de redes de telecomunicações. O presente trabalho apresenta alguns dos principais modelos e paradigmas de gerência de redes tradicionalmente empregados em redes de telecomunicações e que ainda hoje são amplamente utilizados pela indústria. Muitos dos modelos apresentados foram significativamente influenciados por conceitos e técnicas oriundos da área de engenharia de software. Uma grande ênfase é dada particularmente ao uso de técnicas baseadas em agentes de software para gerência de redes. Para tanto, importantes conceitos sobre agentes de software são apresentados, assim como exemplos de trabalhos em que agentes de software são utilizados no domínio de gerência de redes. Por fim, é proposta uma arquitetura baseada em agentes de software para gerência de falhas em redes legadas de telecomunicações, que são comumente gerenciadas por sistemas centralizados. O objetivo principal desta arquitetura é permitir o diagnóstico e a correção de falhas de rede de forma a não sobrecarregar o sistema centralizado de gerência. Para tanto, são utilizados agentes de software que distribuem informações mantidas no sistema centralizado para outros agentes do sistema. Desta forma, é possível que os agentes responsáveis por executar os procedimentos de diagnóstico e correção de falhas desempenhem suas atividades sem a necessidade de uma comunicação direta com o sistema centralizado. / [en] The last few years have been marked by a significant and worldwide growth in the demand for telecommunications services. Such scenery of network expansion and the need for coexistence and interoperability of different technologies in an economically viable way provides great challenges for the management, operation and maintenance of telecommunications networks. This work presents some of the main network management models and paradigms traditionally employed in telecommunications networks and that still count with wide adoption in the industry as of this day. Many of the presented models have been significantly influenced by concepts and techniques originated in the software engineering field. A great emphasis is particularly given to the use of network management techniques based on software agents. To this end, important concepts of software agents are presented, as well as examples of works where software agents are used in the network management domain. Finally, an architecture based on software agents used for fault management in legacy telecommunications networks, which are usually managed by centralized systems, is proposed. The main objective of this architecture is to allow the diagnosis and the correction of network faults in a way not to overload the centralized management system. To this end, the architecture uses software agents that distribute information maintained in the centralized management system to other agents of the system. In such way, it is possible for the agents responsible for executing the fault diagnosis and correction procedures to perform their activities without the necessity for direct communication with the centralized system.

[pt] Esta dissertação propõe um framework de sistemas multi- agentes para aplicações do domínio de Radio Frequency Identification (RFID). Esta tecnologia de identificação automática de objetos vem se desenvolvendo rapidamente e promete substituir brevemente a tecnologia atual de identificação de produtos: código de barras. Além de promover o desenvolvimento de hardware para etiquetas e leitoras RFID, novos padrões de identificação estão sendo propostos, desafiando os desenvolvedores de software a produzirem novas soluções para lidar com o novo e maior volume de dados e com a natureza distribuída das leitoras e leituras de objetos. Esta dissertação propõe um framework projetado utilizando-se a abordagem de sistemas multi-agentes (SMA) capaz de instanciar SMA distribuídos que: - Interagem com a infra-estrutura RFID existente (leitoras, etiquetas e middlewares); - Facilitam a geração de informações com semântica de negócios a partir de dados crus gerados por esta infra-estrutura, e; - Facilitam a implementação de novas funcionalidades decorrentes do leque de aplicações vislumbradas pelo surgimento de RFID. / [en] Radio Frequency Identification (RFID) technology along with the Electronic Product Code (EPC) created a new complex environment for warehouses systems and supply chain systems in general. The EPC specification created one more level of identification: the product instance. This new level of identification had blown the volume of data being managed by applications. That fact, along with the deployment of distributed RFID readers, causes the necessity of new applications capable of interacting with this infrastructure and capable of processing, filtering and interpreting these new data. This work proposes a framework for distributed multi-agent systems capable of interacting with a deployed RFID infrastructure.

[pt] Arquitetos de software têm optado cada vez mais por utilizar estratégias auto–organizáveis para o projeto de sistemas descentralizados dinâmicos e adaptativos, capazes de executar sem a interferência do usuário, administrador ou de outros sistemas. Esse processo de auto-organização muitas vezes resulta em comportamentos emergentes imprevistos, resultantes da interação entre os agentes do sistema. Comportamentos emergentes podem ser tanto benéficos quanto prejudiciais à execução e organização do sistema. Por esse motivo, um sistema multiagente auto-organizável só será utilizado em domínios de problema que envolvam qualquer tipo de risco - tais como indústrias, hospitais, equipamentos militares, etc. - se houver a possibilidade de garantir que ele será capaz de cumprir os seus objetivos de projeto. Entretanto, essa garantia não é simples de ser obtida, uma vez que é impossível mapear todas as possibilidades de comportamento de um sistema modelado através da interação de agentes. Algumas abordagens já foram propostas, mas suas aplicações normalmente são extremamente complexas. Portanto, este trabalho apresenta um novo método para a verificação experimental de sistemas multiagentes auto- organizáveis, evoluindo a técnica empírica de verificação proposta por Kevrekidis e complementando-a através de uma abordagem autonômica integrada à simplicidade da verificação dos planejadores em tempo-real. Como resultado, apresenta-se um framework para o projeto, verificação e simulação de sistemas multiagentes. / [en] Software architects have been recently adopting self-organizing strategies to design dynamic and adaptive decentralized systems capable of executing without interference from the user, from the administrator or from other systems. This self-organization process usually results in unpredicted emergent behaviors resulting from the interaction between the agents. Emergent behaviors can be beneficial or harmful to the system execution and organization. Because of this, multiagent systems will only be adopted into domains that involve risk - like industries, hospitals, military equipments, etc. - if one can guarantee that it will be able to fulfill its design goals. However, it is not easy to guarantee this, since it is impossible to map all the possible behaviors of a system modeled through agent interaction. Some approaches have already been proposed, but their use is usually extremely complex. Therefore, this work presents a new method for the experimental verification of self-organizing multiagent systems, evolving the empiric verification technique proposed by Kevrekidis and complementing it through an autonomic approach linked to the simplicity of the verification through online planners. As a result, a framework for designing, verifying and simulating multiagent systems is presented.

[pt] A crescente expansão e evolução da Internet têm impulsionado a demanda por aplicações baseadas em agentes e a busca por padrões e ferramentas para dar suporte ao desenvolvimento destas aplicações. MIDAS (Middleware for Intelligent and Distributed Agent-based Systems) define uma arquitetura flexível e adaptativa, fracamente acoplada, orientada a serviços que provê uma plataforma de execução e um framework para facilitar o desenvolvimento de sistemas multiagentes na Internet. A arquitetura do framework adere e estende as especificações da arquitetura de referência WSA (Web Services Architecture), sendo formada por duas estruturas básicas: uma concreta e outra abstrata. A estrutura concreta é composta por um conjunto de agentes intermediários dinâmicos e pró-ativos, que provêem serviços de infraestrutura. Estes serviços possibilitam que os desenvolvedores possam abstrair funcionalidades complexas, tais como comunicação, concorrência, gerenciamento e interoperabilidade. A segunda estrutura é composta por classes abstratas que representam os agentes e componentes de aplicações. As classes abstratas definem os hot-spots a partir dos quais as particularidades específicas das aplicações podem ser implementadas e regulam o fluxo de interação entre a implementação concreta dos agentes e a arquitetura. A abordagem estende os atuais padrões definidos pela arquitetura de referência WSA introduzindo o conceito de agente abstrato, e mecanismos complementares para dar suporte ao workflow e modelo de comunicação dos agentes. / [en] The increasing widespread and evolution of the Internet have stimulated the demand for agent-based applications, and the search for standards and tools to support the development of these applications. MIDAS (Middleware for Intelligent and Distributed Agent-based Systems) defines a flexible, adaptable, and loosely coupled service-oriented architecture, that provides an agent platform and a framework to facilitate the development of multi- agent systems in the Internet. The framework architecture adheres and extends the specifications of the WSA (Web Services Architecture) reference model, being composed by two basic structures: a concrete and an abstract one. The concrete structure is composed by a set of dynamic and pro-actives agents, which provide infrastructure services. These services enable the developer to abstract complex functionalities, such as communication, concurrency, management and interoperability. The second structure is composed by abstract classes, which represent the agents and components of applications. The abstract classes define the hot-spots from which the specific particularities of the applications can be implemented, and regulate the interaction flow between the concrete implementation of the agents and the architecture. The proposed architecture extends the current concepts defined by the WSA reference model, introducing the concept of abstract agent and complementary mechanisms to provide support for the agent´s workflow and communication model.

[pt] Soluções que utilizam a abordagem multiagentes para sistemas distribuídos e heterogêneos de grande porte têm como característica a coexistência de agentes e objetos. Assim, para acomodar e combinar objetos e agentes pode-seutilizar extensões de linguagens de modelagem orientadas a objetos a fim de representar as novas abstrações associadas aos agentes, tais como papéis, organizações e ambiente. Porém, se já é difícil analisar e estabelecer a boa formação de diagramas descritos em uma linguagem de modelagem orientada a objetos, mais difícil se torna esta tarefa quando a linguagem considerada é uma extensão da primeira, a partir da adição de abstrações que descrevem as características de agência. Esta tese apresenta um método para estruturação e análise de modelos de sistemas multiagentes (SMAs) baseado em ontologias. O método propõe a análise de modelos de projeto de SMAs usando uma abordagem bifásica, onde cada fase analisa diferentes propriedades de projeto de SMA. Os diagramas são analisados isoladamente, em suas propriedades internas, e, posteriormente, aos pares, quando são analisadas as propriedades de interdependência entre os diagramas. Além disso o método também provê meios para indicar ao projetista sugestões de boas práticas de projeto, que podem melhorar sua qualidade final. / [en] Agents are becoming a popular technology for the development of distributed, heterogeneous and always available systems. The application of agent technologies requires extensions to the existing object-oriented modeling languages to accommodate agent-related abstractions such as roles, organizations and environments. If it is difficult to analyze and establish the wellformedness of a set of diagrams of a UML-like object-oriented modeling language, it gets far more complex when the language is extended to add a set of agency related abstractions. This thesis presents an ontology-based method for structuring and analyzing multiagent systems (MAS) design models. The method proposes the analyses of MAS designs based on a two-phase approach that covers different sets of MAS design properties. These properties are the ones related to each individual diagram and the ones associated with pairs of diagrams. The later take into consideration the interdependencies between diagrams. The method also provides features that allow the suggestion of some design guidelines which may improve the design quality.

[pt] Sistemas multiagentes abertos são sociedades em que os agentes autônomos e heterogêneos podem trabalhar para fins semelhantes ou diferentes. A fim de lidar com a heterogeneidade, autonomia e diversidade de interesses entre os diferentes membros, os sistemas estabelecem um conjunto de normas que é usado como um mecanismo de controle social para garantir uma ordem social desejável, em que os agentes trabalhem em conjunto. Tais normas regulam o comportamento dos agentes, definindo obrigações, permissões e proibições. Além disso, as normas podem dar estímulo para a sua realização através da definição de recompensas e pode desencorajar a sua violação, através de punições. Embora as normas sejam promissores mecanismos que regulam o comportamento dos agentes, deve-se levar em conta que os agentes são entidades autônomas, de modo que devem ser livres para decidir cumprir ou violar cada norma. Portanto, os agentes podem utilizar diferentes estratégias para alcançar seus objetivos e cumprir com as normas dirigidas a eles. De um lado, os agentes podem escolher atingir seus objetivos sem se preocupar com suas normas, ou seja, sem se preocupar com as recompensas que poderiam receber se cumprissem as normas ou as punições que receberão por violá-las. Por outro lado, alguns agentes escolherão cumprir com todas as normas embora alguns dos seus objetivos não possam ser alcançados. Neste contexto, este trabalho propõe um framework para simulação de agentes normativos que provê os mecanismos necessários para compreender os impactos das normas sobre os agentes que adotam algumas dessas estratégias para lidar com as normas. A aplicabilidade do framework será avaliada em dois cenários de uso: o primeiro no contexto de prevenções de crimes e o segundo está relacionado a missões de resgate de civis que estão em áreas de risco. / [en] Open multi-agent systems are societies in which autonomous and heterogeneous agents can work towards similar or different ends. In order to cope with the heterogeneity, autonomy and diversity of interests among the different members, those systems establish a set of norms that is used as a mechanism of social control to ensure a desirable social order in which agents work together. Such norms regulate the behaviour of the agents by defining obligations, permissions and prohibitions. Moreover, norms may give stimulus to their fulfillment by defining rewards and may discourage their violation by stating punishments. Although norms are promising mechanisms to regulate agents’ behavior, we should take into account that agents are autonomous entity, so they must be free to decide to fulfill or violate each norm. In this way, agents can use different strategies when deciding to achieve their goals and comply with the norms addressed to themselves. On one hand, agents might choose to achieve their goals without concerning with their norms, i.e., without concerting with the rewards they could receive if they fulfill the norms and the punishments they will receive for violating them. On the other hand, some agents will choose to comply with all the norms although some of their goals may not be achieved. In this context, this work proposes a framework for simulating normative agents that provides the necessary mechanisms to understand the impacts of norms on agents that adopt some of those strategies to deal with norms. The applicability of the framework will be evaluated in two scenarios: the first in the context of prevention of crimes and the second is related to the mission of rescuing civilians who are at risk areas.

[pt] A abordagem de sistemas auto-organizáveis vem crescendo em relevância e uso no âmbito de sistemas complexos, pois permite o desenvolvimento de sistemas descentralizados que exibem uma dinamicidade e adaptabilidade em consequência de perturbações no ambiente, anteriormente desconhecidas. As principais dificuldades na construção de sistemas auto-organizáveis residem na elaboração de mecanismos de interação e coordenação entre os agentes do ambiente e na falta do reúso de soluções consagradas. Nesse contexto, esta dissertação propõe um framework como solução reutilizável para a construção de sistemas auto-organizáveis descentralizados, baseando-se nos principais padrões arquiteturais encontrados na literatura, proporcionando também um meio de extensibilidade para elaboração de novos mecanismos de interação e coordenação. A partir do framework, instâncias de diversos domínios podem ser criadas, como exemplo, uma solução auto-organizável e descentralizada para os veículos guiados automaticamente, como será apresentada nesta dissertação. / [en] The approach of self-organizing systems has increased in relevance and use within complex domains, for it allows the development of decentralized systems that exhibit a dynamic and adaptable behavior in facing the challenge of handling disturbances in the environment, which were previously unknown. The main difficulties in building self-organizing systems lie in the development of mechanisms of interaction and coordination between the agents of the environment and the lack of reuse of solutions already adopted. In this context, this dissertation proposes a framework as a reusable solution for building decentralized self-organizing systems, based on major architectural patterns found in the literature, and also provide a means of extensibility to develop new mechanisms of interaction and coordination. From the framework, instances of various fields can be created, for example, a self-organizing and decentralized solution to the automated guided vehicles problem, as will be presented in this dissertation.

[pt] Sistemas multi-agentes abertos são freqüentemente caracterizados como sistemas distribuídos onde agentes, que podem não ser conhecidos a priori, podem entrar ou sair do sistema a qualquer momento. Uma abordagem de governança estabelece regras de interação que precisam ser seguidas pelos agentes de um determinado sistema. O uso destas regras permite uma maior previsibilidade e controle sobre o comportamento observável do sistema. Nesta tese, apresenta-se uma abordagem de governança de sistemas multi-agentes abertos como adequada para lidar não apenas com o monitoramento e controle do comportamento dos agentes, mas também com aspectos de fidedignidade. Um software é dito fidedigno quando se pode confiar no mesmo através de verificações formais ou informais assumindo riscos de danos compatíveis com o serviço prestado pelo software. A incorporação de aspectos de fidedignidade em uma abordagem de governança tem como principal benefício a geração de uma tecnologia integrada que possui as vantagens de uma abordagem de governança e ao mesmo tempo lida com especificações de instrumentos de fidedignidade tais como prevenção e tolerância a faltas. A abordagem proposta é ilustrada através de um estudo de caso no contexto de controle de tráfego aéreo. / [en] Open multi-agent systems are frequently characterized by having little or no control over the behavior of the agents. The internal implementation and architecture of agents usually are inaccessible, and different teams may have developed them but with no coordination between them. Furthermore, agents may enter or leave the system at their will. A governance approach defines the interaction rules that must be obeyed by the agents. These rules allow for a greater control and predictability of the observable system behavior. In this thesis, we propose a governance approach to deal not only with the monitoring and control of agents` behavior but also to deal with dependability concerns. The original definition of dependability is the ability to deliver service that can justifiably be trusted. A governance approach that also deals with dependability has as main benefit the reuse of the monitoring and enforcement present in the governance infrastructure for dependability. We present a case study in the context of an air traffic control system to illustrate our approach.