A indústria carece de sistemas produtivos que atendam a diversidade de demanda do mercado, com eficiência e capacidade de adaptação rápida. As novas soluções para estas necessidades remetem ao uso de novas tecnologias de automação. Porém, a maioria dos sistemas integrados de manufatura implantados em indústria possui seu gerenciamento por controladores lógicos programáveis, assim como suas interligações elétricas e lógicas de controle. A tese proposta faz uso de Sistemas Multiagentes em controladores lógicos programáveis, para que estes possam controlar seus sistemas de manufatura, propiciando-lhes os requisitos de diversidade, agilidade e auto-organização no meio produtivo. A comprovação desta tese se dá pelo método desenvolvido para que tal implementação aconteça, bem como pela análise de abrangência deste método, a fim de verificar em quais cenários ele é eficaz. O método proposto analisa o controlador lógico programável e descreve uma rotina de ações a serem seguidas para que ele se insira em Sistemas Multiagentes, valendo-se das funcionalidades que um agente pode oferecer. Sua análise de aplicação ocorreu em três cenários distintos, onde a abordagem por sistemas auto-organizáveis apresentou melhores resultados para atingir os requisitos de diversidade, agilidade e auto-organização, a partir de sistemas multiagentes interagindo com os controladores lógicos programáveis e suas lógicas locais. / The industry needs production systems that attend the diversity of market demand, with efficiency and fast adaptability. The new solutions to these needs refer to the use of new automation technologies. However, most integrated manufacturing systems deployed in industry have its management by programmable logic controllers as well as their electrical interconnections and logics of control. The thesis proposal indicates the use of multi-agent systems on programmable logic controllers, so that they are able to control their manufacturing systems, addressing the requirements of diversity, self-organizing and agility to the productive environment. The proof of this thesis is given by the method developed for such implementation to happen, as well as analysis of the scope of this method in order to verify in what scenarios it is effective. The proposed method analyzes the programmable logic controller and describes a routine of actions to follow so that it may enter into a multi-agent system, using the features that an agent can offer. Its application analysis took place in three different scenarios where the approach by self-organizing systems showed better results for achieving the requirements of diversity, agility and self-organization from multi-agent systems interacting with programmable logic controllers and their local logic.

Desde o início do século XXI, vivenciamos uma explosão na produção de informações de diversos tipos, tais como fotos, áudios, vídeos, entre outros. Dentre essas informações, existem aquelas em que a informação pode ser dividida em partes menores, mas que devem ser relacionadas seguindo uma ordem total. Um exemplo deste tipo de informação é um arquivo de vídeo que foi dividido em dez segmentos identificados com números de 1 a 10. Para reproduzir o vídeo original a partir dos segmentos é necessário que seus identificadores estejam ordenados. A estrutura denominada tabela de hash distribuída (DHT) tem sido amplamente utilizada para armazenar, atualizar e recuperar esse tipo de informação de forma eficiente em diversos cenários, como monitoramento de sensores e vídeo sob demanda. Entretanto, a DHT apresenta problemas de escalabilidade quando um membro da estrutura não consegue atender as requisições recebidas, trazendo como consequência a inacessibilidade da informação. Este trabalho apresenta uma arquitetura em camadas denominada MATe, que trata o problema da escalabilidade em dois níveis: estendendo a DHT com a introdução de agentes baseados na utilidade e organizando a quantidade de requisições solicitadas. A primeira camada trata a escalabilidade ao permitir a criação de novos agentes com o objetivo de distribuir as requisições evitando que um deles tenha a escalabilidade comprometida. A segunda camada é composta por grupos de dispositivos organizados de tal forma que somente alguns deles serão escolhidos para fazer requisições. A arquitetura foi implementada para dois cenários onde os problemas de escalabilidade acontecem: (i) monitoramento de sensores; e (ii) vídeo sob demanda. Para ambos cenários, os resultados experimentais mostraram que MATe melhora a escalabilidade quando comparada com as implementações originais da DHT. / Since the beginning of the 21st century, we have experienced an explosive growth in the generation of information, such as photos, audios, videos, among others. Within this information, there are some in which the information can be divided and related following a total order. For example, a video file can be divided into ten segments identified with numbers from 1 to 10. To play the original video from these segments, their identifiers must be fully ordered. A structure called Distributed Hash Table (DHT) has been widely used to efficiently store, update, and retrieve this kind of information in several application domains, such as video on demand and sensor monitoring. However, DHT encounters scalability issues when one of its members fails to answer the requests, resulting in information loss. This work presents MATe, a layered architecture that addresses the problem of scalability on two levels: extending the DHT with the introduction of utility-based agents and organizing the volume of requests. The first layer manages the scalability by allowing the creation of new agents to distribute the requests when one of them has compromised its scalability. The second layer is composed of groups of devices, organized in such a way that only a few of them will be chosen to perform requests. The architecture was implemented in two application scenarios where scalability problems arise: (i) sensor monitoring; and (ii) video on demand. For both scenarios, the experimental results show that MATe improves scalability when compared to original DHT implementations.

Os conceitos de reputação e confiança, tão difundidos em outras áreas de pesquisa, mostraram-se úteis também em sistemas multiagentes (SMA), particularmente no processo de formação de parcerias, em que agentes selecionam parceiros com os quais irão cooperar. Apesar dos inúmeros trabalhos desenvolvidos na área de SMA que propõem modelos para o cálculo de reputação e confiança, um aspecto essencial do uso de tais modelos ainda não foi suficientemente estudado: como estes conceitos podem efetivamente ajudar agentes autônomos a agir em um sistema aberto. Do ponto de vista do agente, existem algumas questões importantes relacionadas a este cenário: (1) como escolher um parceiro, levando em conta a reputação do candidato e o custo associado à parceria? (2) o quão vantajoso é manipular informação? (3) como agir em uma sociedade norteada pelo conceito de reputação a fim de atingir melhores resultados? Este trabalho tem por objetivo promover uma análise de tais questões por meio da discussão de resultados obtidos com uma ferramenta de simulação denominada RePart, criada especificamente para este fim. As simulações apresentam como cenário um modelo simplificado de um mercado constituído por consumidores e empresas. / The concepts of reputation and trust, largely researched in other fields, have proved to be also very useful in multi-agent systems (MAS), specially in the process of partnership formation, in which agents select partners to cooperate with. Despite all research that has been carried out in the past few years concerning different reputation and trust models for autonomous agents, an essential aspect related to the use of these models was not sufficiently stressed: how these concepts may effectively help an autonomous agent in order to better evolve in an open MAS scenario. From an agent perspective, there are some important questions regarding this issue: (1) how to choose a partner, taking into account its reputation and the costs associated with the partnership? (2) is it worth to manipulate information? (3) how to act in a society guided by the concept of reputation in order to achieve better results? This work promotes the analysis of these questions through the discussion of the results obtained from a reputation-based partnership formation simulator called RePart, which was specifically designed for this goal. The simulations present a simplified consumer/enterprise market scenario as a target domain.

Orientadora: Maria das Graças Bruno Marietto / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós- Graduação em Engenharia da Informação, 2012

Este trabalho apresenta uma arquitetura para fornecer, de forma automática, o reforço de aprendizagem após a aplicação de uma avaliação objetiva dentro de um ambiente de Educação à Distância. Para o desenvolvimento da arquitetura foram usadas tecnologias das áreas de Ontologia e Agentes. A área de Ontologia contribuiu com a construção de materiais de aprendizagem modelados ontologicamente e a construção de ontologias de domínio das disciplinas de Estruturas de Dados I e Análise e Desenvolvimento de Algoritmos I, ministradas nos cursos de Bacharelado em Ciência da Computação e Bacharelado em Sistemas de Informação oferecidos pelo Departamento de Computação da Faculdade de Ciências da UNESP – campus de Bauru - SP. A área de Agentes traz, ao ambiente, agentes de busca capazes de fazer indicações de reforço do conteúdo. A arquitetura foi implementada usando o ambiente de Educação à Distância VirtualCurso, desenvolvido originalmente pelo Laboratório de Tecnologia de Informação Aplicada (LTIA) da UNESP – campus de Bauru - SP. A implementação recebeu o nome de VCurso+. Realizou-se alguns testes com o sistema para verificar se o reforço obteve o efeito esperado na aprendizagem do aluno. / This work presents an architecture to support automatically the apprentice’s reinforcing on environment of Distance Education. In order to develop this architecture technologies from the areas of Ontology & Agents have been used. The Ontology domain has contributed with the building of apprentice’s materials and the construction of domain ontologies for the disciplines of Data Structures I and Analysis & Development of Algorithms I, taught on bachelor's degree of Computer Science and bachelor's degree in Information Systems courses offered at the Computer Science Department of UNESP campus of Bauru SP. The Agents domain has inspered the creation of search agents capable of making indications of content reinforcing. The proposed architecture was implemented in the VirtualCurso enviroment, developped originally at Laboratory of Technology of Information Applied (LTIA) from UNESP campus of Bauru SP and it was called VCurso +. Some tests have been made with the system to verify whether the reinforcing learning proposed by architecture has had the expected effect on the apprentice’s learning.

Sistemas multiagentes muitas vezes apresentam características que os aproximam de sociedades de agentes e, como as humanas, possuem normas e organizações com o objetivo de coordenar as interações entre os seus membros. Coalizão é um tipo de estrutura organizacional temporária, montada com objetivos específicos. A teoria dos jogos estuda formalmente o fenômeno coalizional, se detendo em demonstrações de propriedades e características dessa estrutura. A área de sistemas multiagentes, por outro lado, tem mostrado significativo interesse nas estruturas coalizionais como forma de organizar a cooperação entre os agentes, dedicando-se ao desenvolvimento de algoritmos para formação de coalizões. Esse trabalho apresenta um algoritmo de formação de coalizões para compartilhamento de recursos, denominado heurística ganha-ganha. Definimos um modelo que utiliza a abstração de recursos para representar tanto a posse de habilidades e objetos, quanto para representar os objetivos dos agentes. Um jogo de votação k-ponderado é utilizado para implementar o processo decisório de quais coalizões são válidas e o algoritmo testa iterativamente cada vizinhança de um agente na busca de associações vantajosas. Demonstramos que o algoritmo incrementa monotonicamente o bem-estar da sociedade e converge para uma estrutura coalizional. Também mostramos empiricamente que a heurística é eficiente para compartilhamento de recursos em situações de abundância de recursos, montando coalizões em poucas iterações e com uma quantidade grande de agentes. / Multiagent systems frequently show characteristics that come closer to agent societies and, like the humans ones, have norms and organizations in order to coordinate the interactions of its members. Coalition is a type of temporary organizational structure, assembled with specific goals. Game theory formally studies the coalitional phenomenon focusing in the demonstrations of properties and characteristics of this structure. The area of multiagent systems, on the other hand, has devoted significant interest in coalition structures as a way to organize cooperation between its members, and has been dedicated to the development of algorithms for coalition formation. This dissertation presents an algorithm to coalition formation named win-win heuristic. We define a model which uses the abstraction of resources to represent either, the possession of abilities and objects, or to represent the agents target. A k-weight voting game is used to implement the decision process of what coalitions are worth and an iteratively algorithm tests each agent neighborhood in the pursue of better associations. We demonstrate that the algorithm monotonically increases the society welfare and converges to a coalitional structure. We also show empirically that the heuristic is efficient for resource sharing in situations of availability of resources, building coalitions with few iterations and a large amount of agents.

Nesta tese, propõe-se integrar, de modo sistemático, modelos organizacionais para prover interoperabilidade organizacional em sistemas multiagentes abertos. A interoperabilidade organizacional consiste em permitir que, em uma mesma organização de agentes, coexistam agentes desenvolvidos a partir de modelos organizacionais distintos. Para realizar tal intuito, aplica-se uma abordagem baseada em técnicas da Engenharia Dirigida por Modelos. A abordagem proposta divide-se em três etapas principais: (1) representar a estrutura conceitual de modelos organizacionais através de metamodelos; (2) identificar correspondências entre as estruturas conceituais dos modelos organizacionais utilizando como heurística a idéia de dimensões e padrões de modelagem organizacional ; e (3) combinar os metamodelos dos modelos organizacionais seguindo um algoritmo de junção de modelos baseado em grafos e articulações de grafos. Utilizando a abordagem proposta, quatro modelos organizacionais existentes são integrados: os modelos AGR, STEAM, MOISE+ e ISLANDER. Para ilustrar o uso da integração de metamodelos no problema de interoperabilidade organizacional, especifica-se e implementa-se uma infraestrutura de interoperabilidade organizacional chamada MAORI (Model-driven Architecture for Organizational Interoperability). A infraestrutura MAORI é estruturada em duas camadas: (1) a camada M2M, na qual a integraçãoo de modelos realizada é utilizada para traduzir especificações e estados organizacionais, e (2) a camada ORI, na qual infraestruturas organizacionais são interconectadas. Para testar e validar toda a proposta, a infraestrutura MAORI foi implementada para as infraestruturas organizacionais S-MOISE+ e MADKIT, e uma aplicaçào denominada WritePaper foi desenvolvida. A partir das implementações, alguns experimentos foram realizados. Os resultados obtidos demonstram que a integração de modelos organizacionais proposta, realizada na infraestrutura de interoperabilidade MAORI, efetivamente interconecta infraestruturas organizacionais distintas e permite que, em uma mesma organização de agentes, coexistam agentes desenvolvidos a partir de modelos organizacionais distintos. / This thesis proposes to integrate systematically organizational models for providing organizational interoperability in open multiagent systems. Organizational interoperability consists in enabling the participation, in the same agent organization, of agents developed with different organizational models. For this purpose, it is applied an approach based on techniques from Model-driven Engineering. The approach is divided in three main steps: (1) to represent the conceptual structure of organizational models by means of metamodels; (2) to identify correspondences among the conceptual structures of the organizational models using as heuristics the idea of organizational modeling dimensions and patterns; (3) to combine the metamodels of the organizational models by following a merge algorithm based on graphs and graph articulations. Using the proposed approach, four existing organizational models are integrated: AGR, STEAM, MOISE+ and ISLANDER. To illustrate the use of the integration, an organizational interoperability infrastructure called MAORI (Model-driven Architecture for Organizational Interoperability) is specified and implemented. The MAORI infrastructure is structured in two layers: (1) the M2M layer, in which the integration of models is used to translate the organizational specifications and states, and (2) the ORI layer, in which the organizational infrastructures are interconnected. To test and validate the approach, MAORI infrastructure was implemented for the organizational infrastructures S-MOISE+ and MADKIT, and an application called Write Paper was developed. Using the implementations, some experiments were done. The results show that the organizational model integration, implemented in the MAORI infrastructure, effectively interconnects distinct organizational infrastructures and enables the participation, in the same agent organization, of agents developed with different organizational models.

Nesta dissertação, o autor aborda a dificuldade de prever-se o desempenho dos recursos humanos em um processo de desenvolvimento de software em um ambiente de Programação Extrema (XP) (BECK, 2000) e propõe uma solução com potencial para minimizar esse problema. Especificamente, o problema, a ser tratado neste trabalho, consiste em melhorar as previsões dos gerentes de projeto – no âmbito do ambiente mencionado - com relação ao desempenho dos recursos humanos na geração de valor para o negócio. Tal valor para o negócio é alcançado através da implementação, por parte dos programadores, das diversas funcionalidades de um sistema de software. Para a construção da solução proposta neste trabalho, o autor analisou um sistema XP de desenvolvimento de software (composto por ambiente, pessoas e processo), conforme o processo de modelagem proposto por Streit (2006) e apoiado na revisão da literatura relevante. Em seguida, o autor estruturou esse sistema em um modelo conceitual para, finalmente, desenvolver um modelo computacional do sistema analisado, baseado em múltiplos agentes inteligentes modelados conforme a arquitetura Beliefs-Desires-Intentions (BDI), ou Crenças-Desejos-Intenções. O modelo computacional da simulação multi-agente foi desenvolvido com o apoio da ferramenta SeSAm (KLÜGL, 2006). Testado através da experimentação estatística 2k Fatorial (LAW e KELTON, 2000), o modelo de simulação multi-agente de processos de desenvolvimento de software, para ambientes de Programação Extrema, demonstrou eficácia e aplicabilidade prática sobre o problema em questão. / In this research, the author adresses the difficulty to forecast the performance of the human resources in a software development process in an Extreme Programming (XP) (BECK, 2000) environment and proposes a solution that may be suitable to minimize this problem. Specifically, the main problem consists on how to improve the assumptions of the project managers - in the aforementioned environment - related with the human resources performance in generating value for the business. This value generation is reached through the implementation, by programmers, of the various functionalities of a software system. To build the solution proposed in this research, the author analysed a XP software development system (composed of environment, people and process) considering the modeling process proposed by Streit (2006) and also the relevant related works. This system was later structured in a conceptual model and, in sequence, in a computational model based on the Beliefs-Desires-Intentions (BDI) architecture of intelligent agents. The computational model of the multi-agent simulation was build with the support of the SeSAm (KLÜGL, 2006) tool. The tests of the multi-agent simulation of XP software develoment process model used the 2k Factorial statistical experimentation (LAW e KELTON, 2000) and their results demonstrated the effectiveness and practical applicability of the model for the research problem.

Esta tese apresenta a formalização, construção e validação experimental de um mecanismo de interação entre agentes baseado em valores de troca. Através do mecanismo de interação, os agentes são capazes de estabelecer, avaliar e regular os balanços de troca de suas interações, com o objetivo de alcançar resultados que eles valorizem, i.e., considerem adequados. Na formalização do mecanismo de interação são considerados diversos aspectos abordados nas Ciências Sociais, na Psicologia e em Teorias Utilitaristas. No mecanismo são observados, igualmente, os aspectos sociais e psicológicos que podem influenciar os resultados das interações entre os agentes. Desse modo, o mecanismo leva em consideração que os agentes podem construir suas estratégias levando em consideração as informações relacionadas com o “poder social” e as “atitudes” de interação. No mecanismo de interação recorre-se aos diálogos de argumentação com a finalidade de permitir que os agentes possam influenciar os seus parceiros em relação ao estabelecimento de acordos sobre os serviços e aos valores de troca envolvidos nas interações. Na validação experimental, o cenário utilizado foi o dos “Robôs Coletores de Lixo em Marte”. Através dos resultados obtidos, pode-se observar que o mecanismo de interação considera os valores de troca no processo de formação da cooperação, auxiliando os agentes na escolha de futuros parceiros. / This thesis presents the formalization, construction and validation of an interaction mechanism based on exchange values. Through the interaction mechanism, the agents are capable to establish, to evaluate and to regulate the balances of exchange of their interactions, with the objective of reaching the results that they consider adequate. In the formalization of the mechanism several aspects of Social Sciences, Psychology and Utilitarian Theories are considered. In the mechanism are observed the social and psychological aspects that can influence the results of the interactions between the agents. In this manner, the mechanism considers that the agents can build their strategies considering the information related to the social power and to interaction attitudes. In the mechanism the argument dialogs are used with the purpose to allow the agents to influence their partners in relation to the establishment of agreements about the services and about the exchange values involved in the interactions. In the validation, the scenario used was the “Garbage Collector Robots in Mars”. Through the obtained results, it was possible to observe that the interaction mechanism considers the values of exchange in the process of formation of the cooperation, helping the agents to choose their future partners.

Os conceitos de reputação e confiança, tão difundidos em outras áreas de pesquisa, mostraram-se úteis também em sistemas multiagentes (SMA), particularmente no processo de formação de parcerias, em que agentes selecionam parceiros com os quais irão cooperar. Apesar dos inúmeros trabalhos desenvolvidos na área de SMA que propõem modelos para o cálculo de reputação e confiança, um aspecto essencial do uso de tais modelos ainda não foi suficientemente estudado: como estes conceitos podem efetivamente ajudar agentes autônomos a agir em um sistema aberto. Do ponto de vista do agente, existem algumas questões importantes relacionadas a este cenário: (1) como escolher um parceiro, levando em conta a reputação do candidato e o custo associado à parceria? (2) o quão vantajoso é manipular informação? (3) como agir em uma sociedade norteada pelo conceito de reputação a fim de atingir melhores resultados? Este trabalho tem por objetivo promover uma análise de tais questões por meio da discussão de resultados obtidos com uma ferramenta de simulação denominada RePart, criada especificamente para este fim. As simulações apresentam como cenário um modelo simplificado de um mercado constituído por consumidores e empresas. / The concepts of reputation and trust, largely researched in other fields, have proved to be also very useful in multi-agent systems (MAS), specially in the process of partnership formation, in which agents select partners to cooperate with. Despite all research that has been carried out in the past few years concerning different reputation and trust models for autonomous agents, an essential aspect related to the use of these models was not sufficiently stressed: how these concepts may effectively help an autonomous agent in order to better evolve in an open MAS scenario. From an agent perspective, there are some important questions regarding this issue: (1) how to choose a partner, taking into account its reputation and the costs associated with the partnership? (2) is it worth to manipulate information? (3) how to act in a society guided by the concept of reputation in order to achieve better results? This work promotes the analysis of these questions through the discussion of the results obtained from a reputation-based partnership formation simulator called RePart, which was specifically designed for this goal. The simulations present a simplified consumer/enterprise market scenario as a target domain.