Este trabalho foi elaborado considerando conceitos de quatro áreas de pesquisa: ciência da computação, ciência cognitiva, ciência da informação e comunicação social. A contribuição principal aqui se dá em definir agentes minimamente cognitivos que participam ativamente na dinâmica do fluxo de informações, sofrendo influência das mensagens que recebem e também interferindo no que irá passar adiante. O modelo contempla tanto características relacionadas ao ambiente e sociedade, definidos usando ontologias, quanto à mente, arquitetura e funcionamento dos agentes. Cada personagem possui três módulos de decisão, podendo acessar meios de comunicação em massa, assimilar informações recebidas e também falar com seus amigos. Para o módulo de assimilação, estão apresentadas quatro formas que os agentes podem usar para avaliar as informações que recebem. Primeiramente foi elaborada uma função, depois foram definidas três máquinas de estados finitos, aumentando gradativamente a complexidade e a interdependência entre os parâmetros envolvidos em cada uma. Foi também elaborada uma função adaptativa, a qual a partir de uma regra definida pelo usuário para a troca entre as máquinas de estado que os agentes dispõem, propiciou resultados satisfatórios mesmo nos casos onde alguma das máquinas de estado apresentou deficiências. Visando reproduzir uma situação inspirada na vida real, estão apresentados resultados de uma versão combinada (definida pelo autor) onde foram considerados três grupos e a possibilidade de acesso a meios de comunicação em massa e/ou troca de mensagens entre amigos. Usando o modelo como base, um simulador foi desenvolvido onde é possível ter não só uma visão global da dinâmica que está acontecendo na sociedade, mas também o que alguns agentes ficam sabendo e que podem falar sobre. Os estudos de caso visaram comparar as diferentes formas de assimilação de informações que os agentes podem usar (elaboradas pelo autor), avaliar a influência da variação de alguns parâmetros e reproduzir a dinâmica do fluxo de informações em redes sociais, a comparando com o que acontece quando se tem a divulgação broadcast. / This work was developed considering concepts of four research areas: computer science, cognitive science, information science and social communication. The main contribution here is to define minimally cognitive agents who actively participate in dynamic of information flow interfering on the messages received and are being affected by them. The model consider characteristics related to the environment and the society, defined by using ontologies, and the \"mind\", architecture and functioning of the agents. Each character has three decision modules. They can access means of mass communication, assimilate information received and talk to their friends. To the assimilation module were presented four forms that agents can evaluate received information, a function, and three finite state machines (FSM). They were elaborated increasing the complexity. After, it was developed an adaptive function, in which using a rule the user define how to exchange between the finite state machines that agents have. This function provided satisfactory results even in cases where some of the FSMs presented problems. Aiming to reproduce a situation inspired in real life a combined version was defined by the author, in where were considered three groups that can access means of mass communication and / or talk to their friends. Based on the model, a simulator was developed in which there are not only an overview of the society dynamics, but also what agents learn and what they can talk about. The case studies were performed aiming to compare the different assimilation forms (developed by the author), to evaluate the influence of some parameters variation and to reproduce the dynamics of information flow, comparing the influence of a social network communication and the mass communication activity.

Em Teoria dos Jogos, o Dilema do Prisioneiro para N Participantes (DPNP) é o problema que representa, em sua forma elementar, o paradoxo que gera as dificuldades existentes na formação da cooperação entre mais de dois agentes. Diversos trabalhos foram e continuam sendo feitos sobre esse tema, no sentido de compreender melhor os fatores que influenciam o surgimento e a evolução da cooperação numa sociedade. Neste trabalho, o objetivo principal é o de analisar o impacto do poder expressivo de um modelo de representação de estratégias neste surgimento e evolução. Para tal, foi desenvolvido um modelo computacional de jogos evolutivos, onde agentes participam repetidamente do DPNP. Nele, as estratégias que definem qual será a jogada de um determinado agente são desenvolvidas e selecionadas através de mecanismos de mutação e reprodução daquelas que obtiveram melhores resultados nas iterações anteriores, e implementadas através de duas representações com diferentes poderes computacionais: autômatos finitos e autômatos adaptativos. Este modelo foi implementado num sistema denominado S2E2 onde foram executados diversos experimentos de simulação. Através da comparação dos resultados obtidos para ambas as representações, verificou-se que em ambos os casos a sociedade consegue atingir, após um período inicial, um nível de cooperação relativamente alto e estável. A análise das estratégias utilizadas pelos agentes, entretanto, mostrou que o uso de autômatos adaptativos resulta em uma pequena vantagem, embora estatisticamente não significativa, pois permite surgir estratégias que visam retornar a uma situação de cooperação. / In Game Theory, the n-Players Prisoner\'s Dilemma (NPPD) is a problem that represents, in its elementary form, the paradox that leads to the existing difficulties in the development of cooperation between two or more agents. Many works were and are still being done about this subject, trying to better understand the factors that influence the development and evolution of cooperation in a society. In this work, the main objective is to analyze the impact of the expressive power of the strategies representation model in this development and evolution. In order to do so, a computational model of evolutionary games was developed, where agents are spatially distributed and participate on the NPPD with five participants, interacting only with their neighbors. In this model, the strategies that define the agent\'s decisions are developed and selected through mutation and reproduction of those strategies that obtained better results in the last iterations, and they are implemented by two representations with different computational power: finite automata and adaptative automata. This model was implemented in a system called S2E2 and several simulation experiments were carried on. Comparing the results obtained in those experiments, it was verified that after an initial period of time in both cases the society achieved a relatively high and stable level of cooperation. On the other hand, the analysis of the strategies used by the agents showed that the use of adaptative automata resulted in a slight advantage, although not statistically significative, because they allow the emergence of strategies that return to a situation of cooperation.

Em sistemas multiagentes (SMA), a impossibilidade de controle do comportamento interno dos agentes propicia a emergência de dilemas sociais. Uma das possíveis abordagens para resolver tais dilemas é a abordagem social, que tem no conceito de reputação seu principal mecanismo de controle. Para agilizar a obtenção da reputação, torna-se essencial que os agentes cooperem, trocando informações a respeito de reputação. Assim, a partir de diversas observações, avaliações e troca de informações sobre reputação pode-se observar o surgimento da ordem social no sistema global. Entretanto, a heterogeneidade semântica entre os diferentes modelos de reputação torna a interação de agentes um problema, principalmente em SMA abertos. Este trabalho propõe uma arquitetura baseada em serviços, denominada SOARI, para o tratamento deste problema. Esta arquitetura apóia o mapeamento e tradução de conceitos entre ontologias de modelos de reputação distintos através do uso de uma ontologia comum no domínio da reputação. Para ilustrar o uso da arquitetura, foram realizados diversos experimentos nos domínios de comércio eletrônico e de avaliação de obras de arte. Neste último caso, analisou-se os impactos causados nos agentes como conseqüência da habilitação de uma maior expressividade e heterogeneidade na comunicação sobre reputação. / In Multiagent Systems (MAS), controlling the internal agent\'s behavior is impossible and therefore social dilemma may emerge. One possible approach to solve the problem is the social approach, which considers reputation as its main control mechanism. In order to accelerate the reputation evaluation, it is essential that the cooperating agents could exchange information about reputation. Thus, by using observations, evaluations and information exchange about reputation the social order in the global system may occur. However, the semantic heterogeneity of different reputation models makes agent interaction a problem, especially in open MAS. This work proposes a service oriented architecture, named SOARI, to deal with this problem. This architecture supports concept mapping and translation among different reputation model ontologies by using a common ontology. In order to illustrate its deployment, several experiments in the electronic commerce and art appraisal domains were performed. In the latter it was analyzed the effects caused on the agents as a consequence of a more expressive and heterogeneous communication about reputation.

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma ferramenta de simulação baseada em multiagentes para calcular a emergência de parcerias entre múltiplos agentes. A metodologia adotada foi tomar como base o sistema PART-NET [CONTE’98], que efetua o cálculo da emergência de parcerias entre uma dupla de agentes, e alterá-lo de acordo com o objetivo proposto. Dessa maneira, dividiu-se o trabalho em duas etapas. Na primeira, o sistema original foi reescrito na linguagem Java, promovendo benefícios operacionais, como a melhora da interface e a apresentação dos resultados de forma gráfica. Esse sistema intermediário foi denominado PartNET+. A segunda etapa constituiu-se em expandir a funcionalidade do sistema intermediário, tornando sua arquitetura de agentes mais completa pela adição de planos, o que permite novos tipos de parcerias. Para processar essas parcerias, criou-se um novo algoritmo para cálculo de parcerias entre múltiplos agentes, com base em hipergrafos. O sistema resultante, que compreende estas extensões funcionais, foi denominado PartNET++. / The purpose of this work is the development of a multiagent based simulation tool to account partnership formation among multiple agents. In order to achieve that, the PART-NET [CONTE’98] system was adopted as a base. This system calculates the partnership formation of pairs of agents, and was altered according to the proposed objective. In this manner, the work was divided in two stages. In the first, the original system was redesigned using the Java language, bringing operational improvements to the predecessor, such as user interface enhancement and graphical display of the results. This intermediary system was named PartNET+. The second stage promotes new functionality to this intermediary system, adding plans to its agent architecture to allow new kinds of partnerships. A new algorithm for multiple agents partnership formation was developed based on hipergraphs, and the final system that handles this enhanced partnership formation was called PartNET++

Uno de los problemas más importantes en los sistemas de realidad virtual es la diversidad de los dispositivos visuales y de interacción que existen en la actualidad. Junto a esto, la heterogeneidad de los motores gráficos, los motores físicos y los motores de inteligencia artificial, propicia que no exista un modelo que aúne todos estos aspectos de una forma integral y coherente. Con el objetivo de unificar toda esta diversidad, presentamos un modelo formal que afronta de forma integral el problema de la diversidad en los sistemas de realidad virtual, así como la definición de los módulos principales que los constituyen. El modelo propuesto se basa en la definición de varias gramáticas que integra su actividad, su visualización y su interacción con el usuario. La descripción de un mundo se presenta como una cadena de un lenguaje L(M) que representa una secuencia ordenada de agentes que aceptan eventos y que definen la actividad del sistema. Por otro lado, la visualización del estado actual del sistema se traduce en otra cadena del lenguaje de visualización L(V) y que está compuesta de primitivas y transformaciones. Los conceptos de primitiva y transformación son mucho más amplios de lo que es habitual en estos sistemas. Las primitivas no son simples primitivas de dibujo sino acciones que se deben ejecutar en un determinado sistema de representación que es definida mediante otro lenguaje L(G) y que representa las acciones ordenadas en un determinado dispositivo visual o no. Las transformaciones, por otro lado, modifican las primitivas, dependiendo de su naturaleza. Los agentes desarrollan una o varias actividades en el mundo virtual, se visualizan mediante primitivas y transformaciones, y usan eventos que también se definen en sentido amplio. El modelo presentado tiene como virtud la separación de la actividad del sistema de los dispositivos visuales y de interacción concretos que lo componen. Esto supone varias ventajas: los dispositivos pueden ser sustituidos por otros dispositivos o por simulaciones de estos, los elementos del sistema pueden ser reutilizados, y la representación gráfica puede ser diferente dependiendo del dispositivo visual. En definitiva, se ha pretendido diseñar un sistema integral, adaptativo, reutilizable y genérico. Por último, se presentan varios casos prácticos que permiten concretar cómo se utiliza el modelo propuesto.

Em ambientes de desastre urbano, grupos de agentes de resgate devem resolver tarefas de modo a minimizar os danos que podem ocorrer na cidade. Tais ambientes são dinâmicos e parcialmente observáveis, com características que dizem respeito à distância espacial, quantidade de recursos, à dificuldade da tarefa de desastre e à capacidade do agente de atendê-la. A comunicação entre os agentes pode ser ruidosa ou inexistente. Os sistemas multiagente são desenvolvidos para resolver problemas complexos e abrangentes, que estão além da capacidade de um único agente. Nesse contexto, os agentes são elementos computacionais autônomos que são responsáveis por uma parte da solução do problema. Os agentes são situados em um ambiente e podem ter habilidade social, interagindo com outros agentes para resolver as tarefas. Comumente, o domínio de desastre urbano é formalizado como um problema de alocação de tarefas e modelado como um problema de otimização de restrições distribuídas entre agentes heterogêneos, onde eles têm que escolher as tarefas que maximizam suas utilidades individuais ou minimizem seus custos individuais. Essa dissertação de mestrado propõe um modelo para formação de grupos de agentes baseado na minimização de uma métrica de distância. O modelo é formalizado como um problema de otimização de restrições distribuídas, usando algoritmos para troca de mensagens entre os agentes. O modelo chamado Formação de Grupos pela Minimização da Distância (FGMD) tem agentes autônomos que tem a capacidade de se auto-organizar sem a necessidade de um controle centralizado. Aplicamos o FGMD na plataforma RMASBench, que é um simulador para situações de desastre urbano. Comparou-se o FGMD com os algoritmos mais recentes de passagem de mensagens, tendo sido verificado que o FGMD use menos computação não-paralela. Com respeito a minimização dos danos na cidade, mostrou-se que é possível obter resultados melhores que as abordagens do estado-da-arte com leve aumento no esforço computacional. / In urban disaster environments, groups of rescue agents must solve tasks in order to minimize the damage that can occur in a city. Such environments are dynamic and partially observable, with features that correspond to spatial distance, amount of resources, difficulty of the disaster task, and the capability of the agent to handle it. The communication between the agents can be noisy or non-existent. Multiagent systems are developed to solve complex and comprehensive problems, that are beyond the capability of one single agent. In this context, the agents are autonomous computational elements that are responsible for a piece of the solution of the problem. The agents are situated in an environment, and may have social ability, interacting with other agents to solve the tasks. Commonly, the urban disaster domain is formalized as a task allocation problem, and modelled as a constraint optimization problem distributed among heterogeneous agents, where they have to choose the tasks that maximize their individual utilities or minimize their individual costs. This master thesis proposes a model for formation of groups of agents based in the minimization of a distance. The model is formalized as a distributed constraint optimization problem, using algorithms to exchange messages between agents. The model called Formation of Groups by Minimization of Distance (FGMD) has self-organizing autonomous agents without a centralized control. We applied the FGMD in the RMASBench platform, that is a simulator for urban disaster situations. We compare the FGMD with the most recent message passing algorithms, verifying that FGMD uses less non-parallel computation. With respect to the minimization of the damage in the city, we show that it is possible to obtain better results than the state-of-art approaches, with slightly increase of computational effort.

Este trabalho descreve a implementação de um sistema multi agente usando Redes de Comportamento configurada por Algoritmos Genéticos. O sistema utiliza o jogo de computador Quake II como o ambiente simulado para os agentes. Redes de Comportamento são utilizadas como o mecanismo de tomada de decisão. Um Algoritmo Genético é utilizado para configurar os parâmetros da Rede de Comportamento. Cada agente é um programa independente que se conecta ao servidor do jogo para realizar tarefas e trocar material genético a fim de evoluir. Os resultados obtidos mostram um ambiente multi agente dinamicamente configurado capaz de evoluir e se adaptar apropriadamente conforme o andamento do jogo. / This work describes the implementation of a multi-agent system using Behavior Networks configured by Genetic Algorithms. The system uses the computer game Quake II as the simulated environment for the agents. Behavior Networks are used as the decision making mechanism. The Genetic Algorithm is used to configure the parameters of the Behavior Network. Each agent of the system is an independent program that connects to the game server to perform tasks and to exchange genetic material in order to evolve. The results obtained indicate a dynamically configured multi-agent system that can evolve and adapt accordingly throughout the course of the game.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-18T01:06:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:26:37Z : No. of bitstreams: 1 184289.pdf: 2400515 bytes, checksum: 35a374a6bb262a8db3c7cb848f3aa43b (MD5) / O uso da Internet como meio de transferência de conhecimento vem crescendo a cada dia, e há um número de grupos que estudam formas de tornar o ensino pela Web cada vez mais atraente e eficaz. Muitos educadores esbarram na inadequação das tecnologias em relação a teorias pedagógicas avançadas, pois hoje ainda são poucas as iniciativas de instrução pela Web que promovem um verdadeiro aprendizado. Na busca por tecnologias que dêem maior flexibilidade aos educadores e permitam o emprego de estratégias modernas de ensino, o presente trabalho tem por objetivo propor uma arquitetura multi-agentes para a representação do domínio de sistemas educacionais via Web. Faz-se uma análise das pesquisas recentes sobre sistemas tutores inteligentes, sistemas de hipermídia adaptativa e sistemas multi-agentes, para depois integrar estas pesquisas na arquitetura proposta. O modelo proposto, que difere um pouco das abordagens tradicionais de sistemas tutores inteligentes, e sua implementação através de um protótipo são descritos, e são feitas anotações sobre os resultados obtidos. Por fim, se apresentam conclusões sobre a aplicabilidade do modelo e possibilidades de futuros desenvolvimento no sentido da criação de ambientes favoráveis ao aprendizado.

[pt] Para que simulações distribuídas baseadas em agentes possam ter alto grau de escalabilidade é necessário evitar gargalos de comunicação. Existe troca de mensagens entre máquinas toda vez que um agente contido em um determinado computador precisa interagir com elementos que se encontram em outro computador. O presente trabalho propõe particionar dinamicamente uma simulação de forma a manter um agente no mesmo nó da rede em que se encontram os elementos com os quais ele mais interage, reduzindo o custo de comunicação entre os computadores da rede. Para isto, é utilizado o conceito de gerenciamento de interesses, que visa prover ao agente apenas o conjunto mínimo de informações para que ele possa interagir com o ambiente de forma coerente. Para ilustrar a solução proposta foi desenvolvido um estudo de caso que compreende uma simulação distribuída representando um cenário de derramamento de petróleo no mar. / [en] To achieve high scalability in distributed simulations is necessary to avoid communication bottlenecks. Messages between machines are necessary when an agent kept in a specific computer needs to interact with elements kept in another computer. This work presents an approach to dynamically partitioning a distributed simulation keeping each agent in the same network node where are the elements more accessed by it, reducing the communication cost between the network computers. To reach this objective, we are using the concept of interest management, which aims to provide to an agent only the smallest set of information necessary to allow it to interact with the environment in a coherent way. To illustrate the proposed solution was developed a case study comprehending a distributed simulation representing an oil spill scenario.

Este trabalho descreve a implementação de um sistema multi agente usando Redes de Comportamento configurada por Algoritmos Genéticos. O sistema utiliza o jogo de computador Quake II como o ambiente simulado para os agentes. Redes de Comportamento são utilizadas como o mecanismo de tomada de decisão. Um Algoritmo Genético é utilizado para configurar os parâmetros da Rede de Comportamento. Cada agente é um programa independente que se conecta ao servidor do jogo para realizar tarefas e trocar material genético a fim de evoluir. Os resultados obtidos mostram um ambiente multi agente dinamicamente configurado capaz de evoluir e se adaptar apropriadamente conforme o andamento do jogo. / This work describes the implementation of a multi-agent system using Behavior Networks configured by Genetic Algorithms. The system uses the computer game Quake II as the simulated environment for the agents. Behavior Networks are used as the decision making mechanism. The Genetic Algorithm is used to configure the parameters of the Behavior Network. Each agent of the system is an independent program that connects to the game server to perform tasks and to exchange genetic material in order to evolve. The results obtained indicate a dynamically configured multi-agent system that can evolve and adapt accordingly throughout the course of the game.