[pt] Sistemas multi-agentes (SMA) diferem de sistemas que não são baseados em agentes devido ao fato dos agentes serem unidades autônomas capazes de ações flexíveis e inteligentes. Por este motivo é proposto na literatura um grande número de metodologias, frameworks e linguagens para dar apoio a construção deste tipo de sistema. Muitas dessas metodologias e suas ferramentas provêm da comunidade de inteligência artificial e estão focadas em uma arquitetura específica de agentes. Este trabalho propõe o uso da arquitetura Model Driven Architecture (MDA), descrita pela OMG, no processo de desenvolvimento de SMA. MDA é uma arquitetura para desenvolvimento de software estruturada em etapas de modelagem que dá suporte a todo o ciclo de desenvolvimento de um sistema. O processo de desenvolvimento proposto está dividido de acordo com as etapas apresentadas por MDA. Na etapa PIM, onde são especificados modelos independentes de plataforma, propomos a utilização da linguagem de modelagem MAS-ML para SMA. Na etapa PSM, onde são definidos modelos específicos de plataforma, propomos utilizar a linguagem de modelagem UML. Os modelos MAS-ML definidos na etapa PIM são transformados em modelos UML na etapa PSM com base em um framework para implementação de SMA utilizando orientação a objetos. Na ultima etapa do desenvolvimento, o código da aplicação é gerado a partir dos modelos UML. Este trabalho detalha as etapas PIM e PSM do processo de desenvolvimento de SMA e as transformações necessárias para a geração de código. Para demonstrar a aplicação do processo proposto são apresentadas duas aplicações de SMA desenvolvidas utilizando o mesmo. Ao final, apresenta-se a ferramenta MAS-ML Tool desenvolvida para dar apoio ao processo de desenvolvimento proposto. Esta ferramenta implementa todas as etapas presentes no processo, permitindo assim a implementação de SMA a partir de sua modelagem. / [en] Multi-agent systems (MAS) differ from non-agent systems because agents are intended to be autonomous units capable of flexible and intelligent actions. For this reason it is proposed in the literature a great number of methodologies frameworks and languages to support the development of these systems. Several methodologies and their tools are come from artificial intelligent community and are focused in a specific agent architecture. This work proposes the use of the Model Driven Architecture (MDA), described by OMG, in the development process of MAS. MDA specifies a structured software development process in modeling stages that supports all system development life cycle. The proposed development process is divided according to the MDA stages. In PIM stage, where platform independent models are specified, we propose the use of MAS-ML modeling language for MAS. In PSM stage, where platform specific models are specified, we propose the use of UML modeling language. The MASML models defined on PIM stage are transformed in UML models at PSM stage, based on an object-oriented framework for implementing MAS. In the last development stage, the application code is generated from UML models. This work details the PIM and PSM stages of the MAS development process and the models transformations to generate source code. To exemplify the applicability of the proposed MAS development process, two different MAS applications were developed based on the process. Finally, a MAS-ML tool is presented. Such tool was developed to support the proposed development process. The tool implements all stages presented in the process, allowing the modeling and implementation of MAS.

Multi-agent systems (MASs) can be used to model phenomena that can be decomposed into several interacting agents which exist within an environment. In particular, they can be used to model human and animal societies, for the purpose of analysing their properties by computational means. This thesis is concerned with the automated analysis of a particular kind of such social models, namely, those based on behaviourist principles, which contrasts with the more dominant cognitive approaches found in the MAS literature. The hallmark of behaviourist theories is the emphasis on the definition of behaviour in terms of the interaction between agents and their environment. In this manner, not merely re exive actions, but also learning, drives, and emotions can be defined. More specifically, in this thesis we introduce a formal agent architecture (specified with the Z Notation) based on the Behaviour Analysis theory of B. F. Skinner, and provide a suitable formal notion of environment (based on the pi-calculus process algebra) to bring such agents together as an MAS. Simulation is often used to analyse MASs. The techniques involved typically consist in implementing and then simulating a MAS several times to either collect statistics or see what happens through animation. However, simulations can be used in a more verification-oriented manner if one considers that they are actually explorations of large state-spaces. In this thesis we propose a novel verification technique based on this insight, which consists in simulating a MAS in a guided way in order to check whether some hypothesis about it holds or not. To this end, we leverage the prominent position that environments have in the MASs of this thesis: the formal specification of the environment of a MAS serves to compute the possible evolutions of the MAS as a transition system, thereby establishing the state-space to be investigated. In this computation, agents are taken into account by being simulated in order to determine, at each environmental state, what their actions are. Each simulation execution is a sequence of states in this state-space, which is computed on-the-fly, as the simulation progresses. The hypothesis to be investigated, in turn, is given as another transition system, called a simulation purpose, which defines the desirable and undesirable simulations (e.g., \"every time the agent does X, it will do Y later\"). It is then possible to check whether the MAS satisfies the simulation purpose according to a number of precisely defined notions of satisfiability. Algorithmically, this corresponds to building a synchronous product of these two transitions systems (i.e., the MAS\'s and the simulation purpose) on-the-fly and using it to operate a simulator. That is to say, the simulation purpose is used to guide the simulator, so that only the relevant states are actually simulated. By the end of such an algorithm, it delivers either a conclusive or an inconclusive verdict. If conclusive, it becomes known whether the MAS satisfies the simulation purpose with respect to the observations made during simulations. If inconclusive, it is possible to perform some adjustments and try again. In summary, then, in this thesis we provide four novel elements: (i) an agent architecture; (ii) a formal specification of the environment of these agents, so that they can be composed into an MAS; (iii) a structure to describe the property of interest, which we named simulation purpose; and (iv) a technique to formally analyse the resulting MAS with respect to a simulation purpose. These elements are implemented in a tool, called Formally Guided Simulator (FGS). Case studies executable in FGS are provided to illustrate the approach. / Sistemas multi-agentes (SMAs) podem ser usados para modelar fenômenos que podem ser decompostos em diversos agentes que interagem entre si dentro de um ambiente. Em particular, eles podem ser usados para modelar sociedades humanas e animais, com a finalidade de se analisar as suas propriedades computacionalmente. Esta tese trata da análise automatizada de um tipo particular de tais modelos sociais, a saber, aqueles baseados em princípios behavioristas, o que contrasta com as abordagens cognitivas mais dominante na literatura de SMAs. A principal característica das teorias behaviorista é a ênfase na descrição do comportamento em termos da interação entre agentes e seu ambiente. Desta forma, não apenas ações refl exivas, mas também de aprendizado, motivações, e as emoções podem ser definidas. Mais especificamente, nesta tese apresentamos uma arquitetura de agentes formal (especificada através da Notação Z) baseada na teoria da Análise do Comportamento de B. F. Skinner, e fornecemos uma noção adequada e formal de ambiente (com base na álgebra de processos pi-calculus) para colocar tais agentes juntos em um SMA. Simulações são freqüentemente utilizadas para se analisar SMAs. As técnicas envolvidas tipicamente consistem em simular um SMA diversas vezes, seja para coletar estatísticas, seja para observar o que acontece através de animações. Contudo, simulações podem ser usadas de forma a pertmitir a realização de verificações automatizadas do SMA caso sejam entendidas como explorações de grandes espaços-de-estados. Nesta tese propomos uma técnica de verificação baseada nessa observação, que consiste em simular um SMA de uma forma guiada, a fim de se determinar se uma dada hipótese sobre ele é verdadeira ou não. Para tal fim, tiramos proveito da importância que os ambientes têm nesta tese: a especificação formal do ambiente de um SMA serve para calcular as evoluções possíveis do SMA como um sistema de transição, estabelecendo assim o espaço-de-estados a ser investigado. Neste cálculo, os agentes são levados em conta simulando-os, a fim de determinar, em cada estado do ambiente, quais são suas ações. Cada execução da simulação é uma seqüência de estados nesse espaço-de-estados, que é calculado em tempo de execução, conforme a simulação progride. A hipótese a ser investigada, por sua vez, é dada como um outro sistema de transição, chamado propósito de simulação, o qual define as simulações desejáveis e indesejáveis (e.g., \"sempre que o agente fizer X, ele fará Y depois\"). Em seguida, é possível verificar se o SMA satisfaz o propósito de simulação de acordo com uma série de relações de satisfatibilidade precisamente definidas. Algoritmicamente, isso corresponde a construir um produto síncrono desses dois sistemas de transições (i.e., o do SMA e o do propósito de simulação) em tempo de execução e usá-lo para operar um simulador. Ou seja, o propósito de simulação é usado para guiar o simulador, de modo que somente os estados relevantes sejam efetivamente simulados. Ao terminar, um tal algoritmo pode fornecer um veredito conclusivo ou inconclusivo. Se conclusivo, descobre-se se o SMA satisfaz ou não o propósito de simulação com relação às observações feitas durante as simulações. Se inconclusivo, é possível realizar alguns ajustes e tentar novamente. em resumo, portanto, nesta tese propomos quatro novos elementos: (i) uma arquitetura de agente, (ii) uma especificação formal do ambiente desses agentes, de modo que possam ser compostos em um SMA, (iii) uma estrutura para descrever a propriedade de interesse, a qual chamamos de propósito de simulação, e (iv) uma técnica para se analisar formalmente o SMA resultante com relação a um propósito de simulação. Esses elementos estão implementados em uma ferramenta, denominada Simulador Formalmente Guiado (FGS, do inglês Formally Guided Simulator). Estudos de caso executáveis no FGS são fornecidos para ilustrar a abordagem.

Esta pesquisa apresenta a implementação de um sistema de proteção digital de distância adaptativo dispondo de um sistema multi-agentes (SMA). Tal SMA trabalhará de forma distribuída, possuindo entidades especialistas (Agentes) inseridas em locais específicos e agindo de forma eficiente na solução de problemas locais. Espera-se pela aplicação deste SMA, atribuir aos relés de distância características desejáveis e difíceis de serem alcançadas pelas técnicas convencionais. Dentre as deficiências observadas nos sistemas de proteção convencionais, tem-se a não sensibilidade à dinâmica dos sistemas elétricos de potência em função das alterações nas condições operacionais. Logo, tem-se então a necessidade de um sistema de proteção mais flexível, seletivo e eficaz para assegurar a confiabilidade e a continuidade no suprimento da energia elétrica. Para desenvolver tal proposição, foram realizadas diversas e distintas simulações computacionais dispondo do software ATP (Alternative Transients Program) para a geração das prováveis curvas de operação adaptativa. Estas, quando inseridas em um banco de dados, serão representativas das esperadas alterações nas condições operacionais de um sistema elétrico em especifico. Para a implementação e validação desta abordagem, diversos testes foram realizados, tendo como finalidade a comparação desta abordagem dispondo de SMA com a filosofia tradicional de proteção de distância. Os resultados obtidos são promissores e demonstram o alto grau de precisão e confiabilidade do método proposto. / This research presents the development of an adaptive digital distance protection system by a multi-agent system (MAS). This MAS will work in a distributed way, with expert entities (agents) inserted in specific places and acting efficiently in the solution of local problems. With the application of the MAS, the distance relays will have desirable characteristics, which are difficult to be reached by conventional techniques. Among the deficiencies observed in conventional protection systems, there is the insensitivity to the dynamics of the electrical power system due to changes in operating conditions. So, there is the necessity of a protection system which is more flexible, selective and effcient to assure reliability and continuity in the electricity supply. To improve these characteristics, several computational simulations were done using alternative transients program (ATP) to generate the desirable adaptive operation curves. These curves, when inserted into a database, will represent the expected changes in the operating conditions of an electrical system. For the implementation and validation of this approach, several tests were done with the purpose of comparison of this approach (using MAS) to the traditional philosophy of distance protection. The results obtained are promising and demonstrate a highly satisfactory degree of accuracy and reliability of the proposed method.

[pt] A tecnologia de software está passando por uma transição de arquiteturas monolíticas e coesas para arquiteturas compostas por agentes e sistemas multiagentes semi-autônomos e heterogêneos. Estas arquiteturas são marcadas pela existência de propriedades adicionais no nível do sistema, como comunicação, coordenação, mobilidade, adaptabilidade e persistência. No entanto, o gerenciamento e controle destas propriedades e dos diferentes agentes de software não é uma tarefa simples e exige uma abordagem mais sofisticada desde a fase arquitetural deste tipo de sistema. Neste contexto, neste trabalho, propomos a definição de um padrão arquitetural, denominado Reflective Blackboard. Este padrão é o resultado da composição de dois outros padrões arquiteturais bem conhecidos: o padrão Blackboard e o padrão Reflection. Através da utilização do padrão, uma melhor separação de responsabilidades é atingida pelo tratamento separado, por meio de técnicas de reflexão computacional, das diferentes estratégias de controle incorporadas no sistema. De forma complementar à definição do padrão foi desenvolvida uma infra-estrutura para o desenvolvimento de sistemas multi-agentes que utilizam a arquitetura proposta pelo padrão apresentado. Esta infra- estrutura, além de funcionar como uma implementação do padrão Reflective Blackboard, provê suporte a diferentes propriedades do nível do sistema como mobilidade, comunicação, coordenação e persistência. A utilização do padrão e da infraestrutura desenvolvida foi aplicada em uma aplicação de Marketplace com o objetivo de validar os conceitos propostos. / [en] Software technology is undergoing a transition from monolithic architectures, constructed according to a single overall design, into open architectures composed of conglomerates of collaborative, heterogeneous, and independently designed agents and multi-agent systems (MAS). These architectures are driven by additional system- wide properties, such as communication, coordination, adaptability, mobility and persistence. However, controlling these properties and managing different application agents is not an easy task, requiring a more sophisticated software architectural approach. In this context, we propose the Reflective Blackboard architectural pattern, which is the result of the composition of tho other well-known architectural patterns: the Blackboard pattern and the Reflection pattern. The pattern allows a better separation of concerns, supporting the separate handling of control strategies, by means of the computational reflection technique. An infrastructure, which implements the proposed pattern and provides support to multiple system-level properties, such as mobility, communication, coordination and persistence, was also developed. The Reflective Blackboard pattern was applied together with this infrastructure to the development of a Marketplace application in order to validate de concepts proposed in this work.

[pt] Vivemos na era da informação, onde o conhecimento é criado numa velocidade nunca antes vista. Esse aumento de velocidade teve como principalrazão a Internet, que alterou os paradigmas até então existentes de troca de informações entre as pessoas. Através da rede, trabalhos inteiros podem ser publicados, atingindo um público alvo impossível de ser alcançado através dos meios existentes anteriormente. Porém, o excesso de informação também pode agir no sentido contrário: muita informação pode ser igual a nenhuma informação. Nosso trabalho foi o de produzir um sistema multi-agentes para busca e classificação de documentos textuais de um domínio específico. Foi construída uma infra-estrutura que separa as questões referentes à busca e seleção dos documentos (plataforma) das referentes ao algoritmo de classificação utilizado (uma aplicação do conceito de separation of concerns). Dessa forma, é possível não só acoplar algoritmos já existentes, mas também gerar novos algoritmos levando em consideração características específicas do domínio de documentos abordado. Foram geradas quatro instâncias a partir do framework, uma aplicação de webclipping, um componente para auxílio a knowledge management, um motor de busca para websites e uma aplicação para a web semântica. / [en] We are living in the information age, where knowledge is constantly being created in a rate that was never seen before. This is mainly due to Internet, that changed all the information exchange paradigms between people. Through the net, it is possible to publish or exchange whole works, reaching an audience impossible to be reached through other means. However, excess of information can be harmful: having too much information can be equal to having no information at all. Our work was to build a multi-agent framework for search and flexibilization of textual document classification algorithms of a specific domain. We have built an infra-structure that separates the concerns of document search and selection (platform) from the concerns of document classification (an application of the separation of concerns concept). It is possible not only to use existing algorithms, but also to generate new ones that consider domain-specific characteristics of documents. We generated four instances of the framework, a webclipping application, a knowledge management component, a search engine for websites and an application for the semantic web.

Made available in DSpace on 2015-03-05T14:01:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 17 / Universidade do Vale do Rio dos Sinos / Este trabalho apresenta o Global uma infra-estrutura descentralizada de educação ubíqua, baseada em sistemas multi-agentes. O Global disponibiliza agentes de software que executam tarefas comuns ao processo de aprendizagem ubíqua. A partir da extensão desses agentes ou adição de novos ele é especializado para a criação de ambientes de educação ubíqua. Além de apresentar a arquitetura geral da infra-estrutura, descrevendo seus agentes e componentes auxiliares, é apresentada a modelagem do Global na metodologia Prometheus, uma metodologia para especificação de sistemas multi-agentes. A dissertação também descreve o protótipo desenvolvido a partir da especificação do Global e apresenta três aplicações desenvolvidas utilizando o protótipo, com finalidade de avaliar o Global. / This work presents Global, a decentralized, ubiquitous learning infrastructure based on multi-agent systems. Global provides software agents that execute tasks related to ubiquitous learning. By extending these agents, or adding new agents, Global can be customized to create ubiquitous learning environments. We present a complete scheme of the general architecture, describing its agents and auxiliary components. We also fully model the system throught the Prometheus methodology, which is used to specify multi-agent systems. We developed a prototype based on the Global specification. Furthermore, we present three applications developed using this prototype, with the goal to perform an evaluation of our approach.

Esta pesquisa apresenta a implementação de um sistema de proteção digital de distância adaptativo dispondo de um sistema multi-agentes (SMA). Tal SMA trabalhará de forma distribuída, possuindo entidades especialistas (Agentes) inseridas em locais específicos e agindo de forma eficiente na solução de problemas locais. Espera-se pela aplicação deste SMA, atribuir aos relés de distância características desejáveis e difíceis de serem alcançadas pelas técnicas convencionais. Dentre as deficiências observadas nos sistemas de proteção convencionais, tem-se a não sensibilidade à dinâmica dos sistemas elétricos de potência em função das alterações nas condições operacionais. Logo, tem-se então a necessidade de um sistema de proteção mais flexível, seletivo e eficaz para assegurar a confiabilidade e a continuidade no suprimento da energia elétrica. Para desenvolver tal proposição, foram realizadas diversas e distintas simulações computacionais dispondo do software ATP (Alternative Transients Program) para a geração das prováveis curvas de operação adaptativa. Estas, quando inseridas em um banco de dados, serão representativas das esperadas alterações nas condições operacionais de um sistema elétrico em especifico. Para a implementação e validação desta abordagem, diversos testes foram realizados, tendo como finalidade a comparação desta abordagem dispondo de SMA com a filosofia tradicional de proteção de distância. Os resultados obtidos são promissores e demonstram o alto grau de precisão e confiabilidade do método proposto. / This research presents the development of an adaptive digital distance protection system by a multi-agent system (MAS). This MAS will work in a distributed way, with expert entities (agents) inserted in specific places and acting efficiently in the solution of local problems. With the application of the MAS, the distance relays will have desirable characteristics, which are difficult to be reached by conventional techniques. Among the deficiencies observed in conventional protection systems, there is the insensitivity to the dynamics of the electrical power system due to changes in operating conditions. So, there is the necessity of a protection system which is more flexible, selective and effcient to assure reliability and continuity in the electricity supply. To improve these characteristics, several computational simulations were done using alternative transients program (ATP) to generate the desirable adaptive operation curves. These curves, when inserted into a database, will represent the expected changes in the operating conditions of an electrical system. For the implementation and validation of this approach, several tests were done with the purpose of comparison of this approach (using MAS) to the traditional philosophy of distance protection. The results obtained are promising and demonstrate a highly satisfactory degree of accuracy and reliability of the proposed method.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-04-28T19:02:32Z No. of bitstreams: 1 Agnaldo Martins Rodrigues.pdf: 3935190 bytes, checksum: 46b1f019444554c37a2d064289176869 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-28T19:02:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Agnaldo Martins Rodrigues.pdf: 3935190 bytes, checksum: 46b1f019444554c37a2d064289176869 (MD5) Previous issue date: 2014-01-31 / Nenhuma / Com o uso crescentedas tecnologias de informação e comunicação na área educacional, torna-se cada vez mais necessária a criação de ferramentas de apoio ao professor, capazes de auxiliá-lo no planejamento e execução das aulas, bem como no acompanhamento do processo de ensino-aprendizagem. Em alguns casos, o acesso a essas tecnologias, aliado ao conhecimento técnico limitado por parte dos docentes, pode comprometera maneira com que os conteúdos são desenvolvidos e utilizados pelos alunos. Essa é a principal área de pesquisa da presente dissertação, que se propõe a ajudar a tornar mais proficiente esse processo, pelo menos no contexto do ensino de dedução natural na disciplina de Lógica, através da criação de uma ferramenta inteligente de autoria e acompanhamento de uso de materiais educacionais, na forma de objetos de aprendizagem. A ferramenta, denominada SAAPIEnS,torna possível que o professor elabore objetos de aprendizagem customizáveis no domínio específico de dedução natural na lógica proposicional. Com base em um conjunto de ações, regradas por estratégias de ensino, almeja-se também instrumentalizar o docente no acompanhamento das atividades realizadas pelos alunos no ambiente computacional, apoiando o processo de avaliação do nível dedesempenho alcançado pelos alunos. Isso é feito por meio de um subsistema que oferece serviços de visualização e análise de dos conjuntos de interações dos alunos com os objetos de aprendizagem. A ferramenta é disponibilizada tanto via Web quanto via local (desktop), visando a uma maior flexibilidade para professor e alunos. Os possíveis impactos dessa ferramenta foram avaliados através de cenários hipotéticos de uso, que ilustram as principais contribuições possíveis para esse tipo de ferramenta. / With the increasing use of information and communication technologies in education, it becomes necessary to create supporting tools which can assist teachers in planning and implementing lessons as well as monitoring the process of teaching and learning. In some cases, access to these technologies, coupled with limited technical knowledge on the part of teachers, can compromise the way the contents are developed and used by students. This is the main research area of this dissertation, which aims to make this process more proficient, at least in the context of teaching natural deduction in the discipline of logic, through the creation of an intelligent authoring tool of learning objects, which also allows the teacher to follows the use of these educational materials by students. The tool, called SAAPIEnS, makes it possible for the teacher to prepare customizable learning objects in the specific domain of natural deduction in propositional logic. Based on a set of actions, regulated by a set of teaching strategies, the goal is to help teachers to monitor the activities performed by students in the computing environment, supporting the process of assessing the level of performance achieved by the students. This is done by means of a subsystem, which offers visualization and analysis service of the sets of interactions of students with learning objects. The tool supports Web and local (desktop) interfaces, giving greater flexibility for teachers and students. The possible impacts of this tool were evaluated through hypothetical usage scenarios that illustrate the main possible contributions to this type of tool.

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[pt] A partir do avanço tecnológico, o acesso à informação vem se tornando cada dia mais simples e mais rápido, facilitando consideravelmente o processo de tomada de decisões. Tais mudanças afetam o comportamento de empresas de todas as áreas e da sociedade em geral. No cenário econômico, o Mercado de Valores é um bom exemplo dessa transformação e, por esse motivo, foi escolhido como o domínio de aplicação a ser utilizado pelo simulador Multi-Agent System dor Stock Exchange Simulation (MASSES). Inspirado nos casos de sucesso de competições baseadas em Sistemas Multi-Agentes, trata-se de um simulador onde agentes de software desempenham o papel de investidores. Através do MASSES, podem ser realizados estudos comparativos entre diversas estratégias e análises de como elas se comportam em diferentes situações. A principal contribuição do MASSES é estimular pesquisadores a desenvolver as tecnologias de Engenharia de Software para Sistemas de Multi-Agentes (ESSMA) e inteligência artificial, estreitando ainda mais o relacionamento entre a tecnologia da informação e o mercado financeiro. Essa dissertação apresenta o simulador MASSES e os testes realizados a partir de estratégias de investimento utilizadas no mundo real. / [en] Due to technological advancements in IT, access to information is becoming simpler and faster every day, thus facilitating the decision-making processes. These changes affect the behavior of all kinds of businesses and the society in general. In the economic scenario, Stock Exchange Market is a good example of this transformation and therefore was chosen as the application domain to be explored by a Multi-Agent System for Stock Exchange Simulation (MASSES). Inspired by success stories about Multi-Agent System applied to competitions. MASSES is a simulator where software agents play the role of investors. Through MASSES simulations, it is possible to perform studies among different situations. MASSES main contribution is to encourage researches to develop Software Engineering for Multi-Agents Systems using artificial intelligence techniques, thus strenghtening the relationship between information technology and the financial market. The present dissertation aims to explain MASSES, in addition to showing test results based on the investment strategies used in the real world.