[pt] Nesta dissertação, apresenta-se uma abordagem para regular a interação dos agentes que fazem parte de um sistema multi-agente aberto. Em sistemas abertos, os agentes podem ser não-cooperativos, estão imersos em um ambiente altamente imprevisível e, freqüentemente, os outros agentes que compõem o sistema não são conhecidos a priori. Para algumas classes de aplicações, esta imprevisibilidade não é adequada, podendo levar a falhas de software. Desta forma, é proposta uma abordagem baseada em leis de interação para construir sistemas multi-agentes abertos, onde um controle sobre o comportamento dos agentes é esperado. Propõe-se um modelo conceitual para a especificação da forma como as interações são reguladas em um sistema multi-agente. Este modelo conceitual trata conceitos como cenas, normas e restrições de forma integrada. Além disso, a interação entre os agentes deve ser monitorada e as leis que foram especificadas devem ser aplicadas. Para isto, propõe-se uma linguagem declarativa para a especificação da interação de acordo com os elementos do modelo conceitual e uma infra-estrutura de software que age como mediador das interações garantindo que elas estejam de acordo com as especificações. / [en] In this work, we propose an approach for regulating agents interaction on an open multi-agent system. In open systems, agents are immersed in a highly unpredictable environment, they can be self-interested, and other agents are frequently unknown beforehand. We argue that, in some applications, unexpected behavior may lead to system faults. For this reason, we propose a law enforcement approach to build open multi-agent systems where a certain degree of control over agents behavior is desirable. A conceptual model is proposed to specify how the interactions of an open multi-agent system should happen. This model deals with concepts such as norms, constraints and scenes in a integrated way. We also propose a declarative language that allows the interaction s specification according to the elements that compose the conceptual model, and a software infrastructure that acts as a mediator monitoring and enforcing agents interaction.

[pt] Um dos desafios de desenvolvimento de software é produzir aplicativos que são projetados para evoluir reduzindo esforços de manutenção. Diversas técnicas desenvolvidas para a governança de leis de interação em sistemas multiagentes abertos foram propostas, no entanto a flexibilidade e a reutilização de leis não ocorrem de forma sistemática com estas técnicas. A tecnologia de gframeworks visa orientar o projeto e a implementação de leis de interação em sistemas multiagentes abertos, com o objetivo de produzir mecanismos de governança de leis de interação. A flexibilidade em g- frameworks é obtida através da introdução de incrementos específicos que as instâncias em desenvolvimento requerem, de modo a completar e adaptar as funcionalidades originais do g-framework. A reutilização em g-frameworks vem justamente do re-aproveitamento de um mesmo projeto e código de lei de interação em instâncias geradas a partir do g-framework. Os benefícios obtidos por tal abordagem podem impactar positivamente o desenvolvimento de software em termos do custo e tempo total de construção de uma família de mecanismos de governança de sistemas multiagentes. Para isto, são apresentadas técnicas de governança de sistemas multiagentes abertos e técnicas de reutilização de leis de interação. Um método de orientação é proposto para guiar o desenvolvimento de g-frameworks. Experimentos foram desenvolvidos e são descritos neste documento. / [en] One of the challenges of software development is to produce applications that are designed to evolve, reducing maintenance efforts. Many techniques developed to govern the interaction laws in open multi- agent systems were proposed, but the flexibility and reuse concerns of interaction laws were not systemically fulfilled by them. The technology of g- frameworks intends to guide the design and the implementation of interaction laws in open multi-agent systems, aiming to facilitate the production of interaction law governance mechanisms. The flexibility in g-frameworks is achieved by specific increments that the instances under development require, to complete and adapt the original functionalities of the g-framework. The reuse in g- frameworks is related to a common design and codification of that interaction laws that are shared by instances developed with the g-framework. The benefits of this approach might positively impact the development of software considering the costs and the necessary time to construct the family of governance mechanisms of multiagent systems. In this thesis, some techniques to promote reuse of interaction laws were propose to fulfill this goal. One method to orient the development of g-frameworks is proposed. Experiments were developed and they are described in this thesis.

[pt] Uma Linha de Produtos de Sistemas Multi-agentes (LP-SMA) define uma arquitetura de linha de produto de software (LPS) cujo projeto e implementação são realizados usando agentes de software para compreender features comuns e variáveis. O desenvolvimento de LP-SMA pode ser feito através de plataformas específicas de SMA e técnicas de implementação. Exemplos de tais técnicas são: frameworks orientados a objetos, compilação condicional, arquivos de configuração e programação orientada a aspectos (POA). Todavia, os estudos empíricos existentes não focam na abordagem de LP-SMA, considerando diferentes técnicas de implementação e plataformas específicas de desenvolvimento de SMA. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma comparação sistemática de diferentes técnicas de implementação de variabilidades de features de agentes no domínio de LP-SMA. Esta comparação sistemática envolveu o uso de duas plataformas de desenvolvimento de SMA (JADE e Jadex) e das técnicas de implementação: compilação condicional, arquivos de configuração e POA. Neste estudo, um conjunto de métricas de software foram utilizadas para avaliar atributos de qualidade, tais como modularidade e estabilidade. Para a realização deste estudo, duas LP-SMAs foram desenvolvidas. A primeira foi a LP-SMA do Expert Committee, uma linha de produto de sistemas de gerenciamento de conferências. A segunda foi a LP-SMA OLIS, que provê diversos serviços pessoais para os usuários. Os dados coletados durante a realização dos estudos empíricos permitiram o relato de um conjunto de lições aprendidas. / [en] A Multi-agent System Product Line (MAS-PL) defines a Software Product Line (SPL) architecture whose design and implementation are accomplished using software agents to address its common and variable features. The MAS-PL development can be performed through MAS specific platforms and implementation techniques. Examples of such techniques are: object-oriented frameworks, conditional compilation, configuration files and aspect-oriented programming (AOP). However, the existing empirical studies do not focus on MAS-PL approach, considering different implementation techniques and MAS specific platforms. In this context, this work presents a systematic comparison of different variability implementation techniques of agent features in the MAS-PL domain. This systematic comparison involved the use of two platforms of MAS development (JADE and Jadex) and implementation techniques conditional compilation, configuration files and AOP. In this study, a suite of software metries were used to evaluate quality attributes, such as modularity and stability. In order to perform this study, two MAS-PLs were developed. The first one was the Expert Commitee MAS-PL, a product line of conference management systems. The second one as the OLIS MAS-PL, which provides several personal services to the users. The collected data during the accomplished empirical studies allowed to report a set of lessons learned.

[pt] Aplicações ubíquas estão inseridas em ambientes inteligentes integrados ao mundo físico e compostos de usuários com diferentes preferências, dispositivos heterogêneos e vários provedores de serviço e conteúdo. Além disso, essas aplicações são especializadas em oferecer serviços e conteúdos em qualquer lugar e momento, auxiliando os usuários em suas atividades diárias sem incomodá-los. Baseado nesse mundo idealizado, o paradigma em qualquer lugar e momento impõe alguns desafios para a comunidade de Engenharia de Software, tais como: heterogeneidade de dispositivos, ambientes distribuídos, mobilidade, satisfação de usuário, adaptação de conteúdo, sensibilidade de contexto, privacidade, personalização, transparência, invisibilidade e constante evolução das tendências tecnológicas. Visando lidar com esses novos desafios tecnológicos, é proposta uma abordagem orientada à reutilização de software para desenvolvimento incremental e sistemático de aplicações ubíquas intencionais. Foram escolhidos dois principais objetivos para conduzir a pesquisa dessa tese: (i) a construção de conjuntos de apoio, orientados à reutilização de software, com base em uma investigação detalhada de aplicações ubíquas e do paradigma de Sistemas Multi-Agentes Intencionais – ou seja, Desenvolvimento para Reutilização; e (ii) o desenvolvimento incremental e sistemático de aplicações ubíquas, dirigidas por Sistemas Multi-Agentes Intencionais, com base na abordagem orientada à reutilização de software – ou seja, Desenvolvimento com Reutilização. Algumas contribuições do nosso trabalho são: (i) uma arquitetura orientada à reutilização de software e baseada nos conjuntos de apoio – i.e. blocos de construção principalmente compostos de modelos conceituais, frameworks, padrões e bibliotecas – obtidos a partir da Engenharia de Domínio das Aplicações Ubíquas; (ii) uma Engenharia de Aplicações Ubíquas orientada à reutilização de software visando o desenvolvimento incremental e sistemático de aplicações ubíquas com base nos blocos de construção propostos; (iii) um modelo de raciocínio focado em regras condicionais de lógica nebulosa e no modelo Crença-Desejo-Intenção para melhorar a capacidade cognitiva dos agentes; (iv) um mecanismo específico, baseado em agentes intencionais, para lidar com questões de privacidade, balanceando privacidade e personalização bem como transparência e invisibilidade; (v) um catálogo que graficamente apresenta os principais requisitos não-funcionais ubíquos, as interdependências entre eles e formas de se operacionalizá-los com base na combinação de tecnologias tradicionais e emergentes; (vi) ontologias para permitir a construção dinâmica de interfaces e melhorar a comunicação e inter-operabilidade dos agentes de software; e (vii) um modelo de banco de dados dinâmico para carregar e recuperar os perfis ubíquos (ex. perfis de usuário, dispositivo, rede e contrato), melhorando o gerenciamento de dados em tempo de execução. A abordagem proposta foi avaliada desenvolvendo diferentes aplicações ubíquas (ex. aplicações ubíquas de comércio eletrônico e de clínica odontológica). / [en] Ubiquitous applications are embedded in intelligent environments integrated into the physical world and composed of users with different preferences, heterogeneous devices and several content and service providers. Moreover, they focus on offering services and contents anywhere and at any time by assisting the users in their daily activities without disturbing them. Based on this idealized world, the anywhere and at any time paradigm poses some challenges for the Software Engineering community, such as: device heterogeneity, distributed environments, mobility, user satisfaction, content adaptability, context awareness, privacy, personalization, transparency, invisibility and constant evolution of technological trends. In order to deal with these new technological challenges, we propose a Reuse-Oriented Approach for Incremental and Systematic Development of Intentional Ubiquitous Applications. We have chosen two main goals that drive our research in this thesis: (i) the construction of reuse-oriented support sets based on an extensive investigation of ubiquitous applications and the Intentional-Multi-Agent Systems paradigm – i.e. Development for Reuse; and (ii) the incremental and systematic development of Intentional-Multi-Agent-Systems-driven ubiquitous applications based on the reuse-oriented approach – i.e. Development with Reuse. Some contributions of our work are: (i) a reuse-oriented architecture centered on support sets – i.e. building blocks mainly composed of conceptual models, frameworks, patterns and libraries – obtained from the Domain Engineering of Ubiquitous Applications; (ii) a reuse-oriented Ubiquitous Application Engineering for incremental and systematic development of intentional ubiquitous applications centered on the proposed building blocks; (iii) a reasoning engine focused on fuzzy conditional rules and the Belief-Desire-Intention model to improve the agents cognitive capacity; (iv) a specific mechanism based on intentional agents to deal with privacy issues by balancing privacy and personalization as well as transparency and invisibility; (v) a catalogue that graphically presents the main ubiquitous non-functionalrequirements, their interdependencies and ways to operationalize them based on the combination of traditional and emergent technologies; (vi) ontologies to allow the dynamic construction of interfaces and to improve the communication and inter-operability of software agents; and (vii) a dynamic database model to store and retrieve the ubiquitous profiles (e.g. user, device, network and contract profiles) by improving the data management on the fly. The proposed approach was evaluated by developing different ubiquitous applications (e.g. e-commerce and dental clinic ubiquitous applications).

[pt] O gerenciamento de projetos de software enfrenta diversos desafios que devem ser superados ao longo do desenvolvimento para garantir seu sucesso. Diversas ferramentas e abordagens foram propostas na literatura para auxiliar gerentes de projeto com tais questões. Assim, propõe-se utilizar duas tendências promissoras da engenharia de software pouco exploradas nesse contexto, que consiste em desenvolver uma linha de produto de sistemas de gerenciamento de projetos baseados em agentes. O uso de linhas de produto de software permite derivar sistemas customizados segundo o tamanho do projeto. Entre os benefícios do uso de agentes tem-se a reconfiguração dinâmica do sistema a partir da exploração de suas características, como raciocínio e adaptação. / [en] Software project management faces several challenges that must be overcome throughout the development to guarantee its success. Many tools and approaches have been proposed in the literature to help project managers with these issues. Thus, it is proposed to use two promising software engineering trends barely exploited in this context, which consists of the development of a software product line of project management systems based on agents. The use of software product lines allows the derivation of customized systems based on the project size. Among the benefits of using agents it is included the system dynamic reconfiguration from the exploitation of their characteristics, such as reasoning and adaptation.

[pt] O termo jogo tem sido utilizado como uma metáfora, em várias áreas do conhecimento, para modelar e analisar situações onde agentes(jogadores) interagem em ambientes compartilhados para a realização de seus objetivos sejam eles individuais ou coletivos. Existem diversos modelos propostos para jogos por diferentes áreas do conhecimento, tais como matemática, ciência da computação, ciência política e social, entre outras. Dentre as diversas formas de modelar jogos examinamos a Teoria dos Jogos e as lógicas para jogos. Neste trabalho apresentamos uma lógica modal de primeira-ordem baseada na lógica CTL, chamada de Game Analysis nalysis Logic, para raciocinar sobre jogos. Relacionamos os principais modelos da Teoria dos Jogos (jogo estratégico, extensivo, e de coalizão) e seus principais conceitos de soluções(equilíbrio de Nash, equilíbrio de subjogo perfeito,e core) aos modelos de GAL e às fórmulas de GAL, respectivamente. Além disso, estudamos as alternativas de quantificação De Re e De Dicto no contexto dos jogos extensivos, caracterizando o conceito de equilíbrio de Nash e equilíbrio de subjogo perfeito de acordo com as alternativas de quantificação. Relacionamos as lógicas Alternating-time lternating-Tempomporal Logic (A ATL) TL) e Coalitional Game Logic (CGL) com a lógica GAL, demonstrando que ambas as lógicas são fragmentos da lógica GAL. Outro resultado deste trabalho é caracterizar uma classe de sistemas multi- agentes,que é baseada na arquitetura de agentes Belief-Desir Desire- Intention(BDI), para a qual existem jogos extensivos e vice-v versa. Como conseqüência, os critérios de racionalidade da Teoria dos Jogos podem ser aplicados diretamente para agentes BDI e vice-versa. Assim, a abordagem deste trabalho pode ser utilizada para analisar sistemas multi-agentes. Do ponto de vista prático, apresentamos um verificador de modelos para a lógica GAL. Diversos estudos de casos são realizados utilizando o verificador de modelos. / [en] Games are abstract models of decision-making in which decision-makers(players)interact in a shared environment to accomplish their goals. Several models have been proposed to analyze a wide variety of applications in many disciplines such as mathematics, computer science and even political and social sciences among others. In this work, we focus on Game Theory and Game Logics. We present a first-order modal logic based on CTL, namely Game Analysis Logic (GAL), to model and reason about out games. The standard models of Game Theory (strategic games, extensiv games and coalition games) as well as their solution concepts (Nash equilibrium, subgame perfect equilibrium and co re),respectively, are express as models dels of GAL and formulas of GAL. Moreover, we study the alternatives of De Re and De Dicto quantification in the context of extensive games. We also show that two of the most representative game logics, namely Alternating-time lternating-Temp empor oral Logic (A ATL) TL) and Coalitional Game Logic (CGL), are fragments of GAL. We also characterize haracterize a class of multi-agent systems, which is based on the architecture Belief-Desire- Intention (BDI), for which there is a somehow equivalent class of games and vice-versa. As a consequence, criteria of rationality for agents can be directly applied to players and vice-versa. Game analysis formal tools can be applied to MAS as well. From a practical poin of view, we provide and develop a model-checker for GAL. In addition, we perform case studies using our prototype.

[pt] Recentemente, a indústria de jogos tem demonstrado crescente interesse no desenvolvimento de jogos que utilizam técnicas sofisticadas de Inteligência Artificial (IA). Verifica-se, dessa forma, o surgimento de jogos mais realistas, tanto no aspecto gráfico quanto no comportamento dos personagens. O jogo Black&White (B e W), desenvolvido pela empresa Lionhead Studios, é considerado um exemplo importante da utilização de técnicas de IA em jogos, e obteve um grande sucesso. Parte desse sucesso se deve ao fato de haver revelado uma interessante arquitetura deliberativa para agentes computacionais, baseada no modelo de agentes deliberativos chamado BDI (Belief, Desire and Intention, ou Crença, Desejo e Intenção). O presente trabalho visa desenvolver um estudo sobre a arquitetura utilizada no jogo B e W, e também sobre a interação de personagens que utilizam as técnicas presentes nesta arquitetura. Esta interação envolverá a utilização de um protocolo inspirado na linguagem de comunicação chamada KQML (Knowledge Query and Manipulation Language, ou Linguagem de Consulta e Manipulação de Conhecimento). / [en] Recently the game industry has been demonstrating much interest in the development of games that use more powerful Artificial Intelligence (AI) techniques. In this way, many games have been developed with more realistic graphics and character behavior. The game Black and White (B and W), developed by Lionhead Studios, is considered an important example of the use of AI techniques in games, and has resulted in a great success, disclosing a very interesting deliberative architecture for computational agents. Such architecture is based on the deliberative model called BDI (Belief, Desire and Intention). The present work aims to develop a study on the architecture used in game B&W, and also on the interaction of characters that use the techniques applied in this architecture. This interaction will use a protocol inspired on the communication language KQML (Knowledge Query and Manipulation Language).