[pt] O crescente uso da tecnologia da informação exerce nos dias atuais grande influência sobre o comportamento da sociedade. Isso é parcialmente decorrente da aplicação de novas estratégias organizacionais que fazem com que pessoas e entidades se beneficiem e evoluam em suas atividades. Uma tendência observada no presente está associada aos benefícios alcançados quando pessoas com o mesmo interesse se unem para a realização de uma tarefa comum. Esta dissertação apresenta um framework multi-agente que permite a instanciação de aplicações que fornecem como resultado um relatório de grupos de interesse formados a partir de qualquer base de dados, heurística de definição de perfil do usuário, heurística de definição de perfil do grupo, estratégia de formação de grupos, e formato de apresentação dos dados. / [en] The current growth on the use of information technology exerts great influence on the behavior of the society. That is partially due to the application of new organization strategies which assist people and institutions on the development of their activities. A tendency which can be currently observed is associated with the benefits that occur when people with the same interest are grouped together for the accomplishment of a common task. This dissertation presents a Multi Agent framework that allows for the instantiation of applications that generate interest groups reports from any database, user profile definition heuristic, group formation strategy and data presentation format.

Nos últimos anos, os países desenvolvidos vêm dedicando crescentes esforços para integrar o Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) no espaço aéreo controlado, visando sua utilização para fins civis. Embora este tema ainda não tenha consenso quanto aos critérios a serem adotados, é de comum acordo na comunidade que, no mínimo, devam ser mantidos os atuais níveis de segurança (\"Safety\") praticados pela aviação civil mundial. Neste cenário, a convivência entre aeronaves comerciais, com cada vez mais passageiros e aeronaves não tripuladas, traz sérias preocupações com relação à capacidade que o sistema atual de navegação, controle, vigilância e de Gerenciamento de Tráfego Aéreo tem para lidar com situações de perigo decorrentes da aproximação entre estas duas categorias de aeronaves. Neste contexto, esta tese propõe uma modelagem de um VANT, tendo-se como ponto de partida os conceitos de robô móvel, cujo modelo de inteligência é fundamentado em Inteligência Artificial Distribuída (IAD), implementável segundo o paradigma de Sistemas Multi-Agentes (SMA) e que leve em consideração os principais requisitos de \"Safety\" exigidos pelo \"Communication Navigation System/Air Traffic Management\" (CNS/ATM), de modo a permitir a futura inserção destas aeronaves no espaço aéreo controlado. / During the last years, developed countries are conducting efforts to integrate Unmanned Aircraft Vehicles (UAVs) to the controlled airspace, aiming at their civilian use. So far, there has been no common consensus on the criteria to be adopted by the community that should, at least, keep the minimum safety levels international aviation has already attained. In this scenario, commercial aircrafts - with more and more passengers - and UAVs will share the same space. There will be a lot of concern related to the actual navigation, control and surveillance system capacity as well as to the air traffic control management ability to handle potentially dangerous situations due to the approximation between aircrafts of these two categories. Based on this scenario, this thesis proposes an UAV modeling having as starting point the mobile robot concept, of which the intelligence model based on Distributed Artificial Intelligence, can be implemented by using the Multi Agent Systems paradigm. This paradigm should take the main safety requirements as an obligation, as defined by the Communication Navigation System/Air Traffic Management (CNS/ATM), as a way of handling the future insertion of UAVs into the controlled airspace.

[pt] O mercado financeiro tem apresentado grande crescimento na automatização de decisões e execução de estratégias que consigam atingir boas rentabilidades a partir de investimentos realizados. Conseqüentemente, a necessidade de ambientes cada vez mais robustos e confiáveis, que permitam analisar diferentes estratégias de investimentos, tem aumentado. Baseado nessa necessidade, essa dissertação apresenta o A Multi-Agent System Framework For Automated Stock Exchange Simulation (FrAMEX), framework que permite a criação de diferentes simuladores para o mercado financeiro baseado no paradigma de agentes de software. No documento são apresentados simuladores intradiário e diário criados a partir do FrAMEx, além da análise de diferentes estratégias de investimentos utilizadas em tais ambientes e executadas a partir de agentes investidores. Como diversos desses agentes alcançaram bons desempenhos em suas execuções, eles participaram de duas versões da competição MASSES, sendo dois deles os agentes campeões. Assim, a descrição de como foi o desempenho de cada agente desenvolvido também é apresentado. / [en] The financial market has presented significant growth in the automation of decisions and execution of strategies that can achieve good returns from investments. Consequently, the need for an increasingly robust and reliable environment, allowing to analyze different investment strategies, has increased. Based on this need, this work presents A Multi-Agent System Framework For Automated Stock Exchange Simulation (FrAMEX), which allows the creation of different simulators for the financial market based on the paradigm of software agents. Intraday and interday simulators created from FrAMEx are presented in the document. Besides the analysis of different investment strategies used in such environments and executed by agents run from investors. Since these agents achieved good performances in their executions, they participated in two versions of the MASSES competition. Thus, the description of the performance of each agent developed is also presented.

[pt] Engenheiros de sistemas multi-agentes (SMAs) móveis devem lidar com o projeto e a implementação de mobilidade de código, além do projeto e implementação de funcionalidades básicas e outros requisitos. À medida que a complexidade dos SMAs aumenta, questões referentes à mobilidade não podem ser modularizadas somente a partir da utilização de abstrações e mecanismos orientados a objetos (OO). Além disso, vários programadores freqüentemente evidenciam a presença de problemas de entrelaçamento e espalhamento em suas linhas de código referentes à mobilidade. Apesar de tais problemas, os desenvolvedores de SMAs têm se apoiado vastamente na utilização de interfaces de programação de aplicações (APIs) OO das plataformas de mobilidade e na linguagem de programação Java. O resultado é a produção de SMAs que são difíceis de entender, manter e reutilizar. Este trabalho apresenta três contribuições principais. Primeiramente, é realizada uma análise das soluções existentes para separação dos interesses de mobilidade. Além disso, são propostos a arquitetura de software ArchM e o framework AspectM, ambos baseados em aspectos, visando: (i) uma clara separação dos interesses de mobilidade em relação às funcionalidades básicas e outros requisitos, (ii) uma introdução transparente do código de mobilidade em agentes estacionários, e (iii) uma integração flexível dos SMAs com plataformas de mobilidade existentes. O desenvolvimento de software orientado a aspectos é um novo paradigma com abstrações e mecanismos de composição que possibilitam o aumento do grau de reusabilidade e manutenibilidade dos sistemas. Os benefícios de ArchM e AspectM são ilustrados através de dois estudos de caso e com o uso de duas plataformas de mobilidade. / [en] Software engineers of multi-agent systems (MASs) are concerned with the design and implementation of the mobility issues in addition to the agents` basic functionalities and other agent-related concerns. As the agents` complexity increases, mobility issues cannot be modularized based only on object-oriented (OO) abstractions and mechanisms. Besides, some programmers frequently evidence the presence of mobility tangling and scattering problems on their systems. Despite these problems, MAS developers have mostly relied on application programming interfaces (APIs) OO from mobility platforms and on the use of the Java programming language. The result is the production of MASs that are difficult to understand, maintain, and reuse. This work presents three main contributions. Firstly, an analysis of existent solutions for modularization of mobility issues. Besides, the proposal of the ArchM software architecture and the AspectM framework, both based on aspects, which support: (i) improved modularization of the mobility issues, that is, a clean separation between the mobility-specific concerns and the other agent concerns, (ii) a seamless introduction of code mobility into stationary agents, and (iii) a flexible integration with multiple mobility platforms. The aspect- oriented software development (AOSD) is a new paradigm with abstractions and composition mechanisms that support an improvement of reuse and maintainability of systems. The benefits of the AspectM framework are illustrated through two case studies and through use of two mobility platforms.

[pt] Nos últimos anos a área de Sistemas Multi-Agentes (SMAs) vem apresentando um crescimento acelerado. Novas técnicas e ferramentas estão surgindo e a cada dia aumenta o número de pessoas dedicadas ao tema. Muitas metodologias para o desenvolvimento de sistemas multi-agentes têm sido propostas. No entanto, a maioria delas dedica-se principalmente à fase de análise dos sistemas. Este trabalho propõe um método para a implementação de SMAs utilizando componentes de software. Na fase de análise e projeto foi utilizada a linguagem ANote, que compreende sete diagramas com o objetivo de modelar os aspectos de um SMA com uma notação própria para agentes e com diversas visões do sistema. Em seguida foi proposto um modelo de implementação dos agentes baseado em componentes e são descritos os mapeamentos necessários para transformar a modelagem do SMA em um sistema implementado. Para validar o modelo é apresentado um Estudo de Caso como prova de conceito das idéias presentes nesta proposta. O Estudo de Caso consiste em um mercado virtual onde os agentes são responsáveis pela compra e venda de produtos. Esta implementação utiliza o CORBA Component Model (CCM) e uma linguagem para comunicação entre agentes, a FIPA-ACL. / [en] In the past few years, the Multi-Agents Systems (MAS) area has presented an accelerated growth. New techniques and tools are constantly being proposed and the number of specialists dedicated to this subject is increasing. Many methodologies have been published to support the development of multi-agent systems. However, most of them concentrate only on the system analysis phase. This work proposes a method to implement MASs using software components. During the analysis and design phases, the ANote language was used. It contains seven diagrams that model different aspects of a MAS and a proper notation for describing agents and different views of the system. An agent implementation model based on components is proposed and the mappings from the MAS elements to the system implementation are described. To validate the model, a Case Study is presented using the concepts described in this proposal. The Case Study consists of a virtual marketplace where agents are responsible for buying and selling products. The implementation uses the CORBA Component Model (CCM) and a language for agent communication called FIPA- ACL.

[pt] A mineração de dados é um tema em alta que atrai pesquisadores de diferentes áreas, como bancos de dados, aprendizado de máquina e sistemas multiagentes. Como consequência do crescimento do volume de dados, há uma necessidade crescente de obter conhecimento desses grandes conjuntos de dados que são muito difíceis de manipular e processar com os métodos tradicionais. Os agentes de software podem desempenhar um papel significativo ao executar processos de mineração de dados de maneira mais eficiente. Por exemplo, eles podem trabalhar para realizar seleção, extração, pré-processamento e integração de dados, bem como mineração paralela, distribuída ou de múltiplas fontes. Este trabalho propõe uma abordagem (na forma de um framework) que usa agentes de software para gerenciar processos de mineração de dados. Para testar sua aplicabilidade, utilizamos vários conjuntos de dados relacionados ao domínio de saúde, representando alguns cenários de uso (hipotireoidismo, diabetes e arritmia). / [en] Data mining is a hot topic that attracts researchers from different areas, such as databases, machine learning, and multi-agent systems. As a consequence of the growth of data volume, there is a growing need to obtain knowledge from these large data sets that are very difficult to handle and process with traditional methods. Software agents can play a significant role performing data mining processes in ways that are more efficient. For instance, they can work to perform selection, extraction, preprocessing and integration of data as well as parallel, distributed, or multisource mining. This work proposes an approach (in the form of a framework) that uses software agents to manage data mining processes. In order to test its applicability, we use several data sets related to health care domain representing some usage scenarios (hypothyroidism, diabetes and arrhythmia).

[pt] Diversas tecnologias de implementação de software são discutidas na literatura. Duas dessas tecnologias são a orientação a objetos, que se encontra consolidada, e a orientação a agentes, que vem sendo objeto de muitos estudos e experimentos. Esses estudos indicam a orientação a agentes como muito promissora e como uma evolução da orientação a objetos. No entanto, há poucos trabalhos comparando essas duas técnicas e os poucos trabalhos se baseiam em comparações ideológicas e qualitativas. Essa dissertação tem por objetivo desenvolver e avaliar modos sistemáticos de avaliação de duas arquiteturas de implementação de sistemas. As duas tecnologias apresentadas foram comparadas e foi determinado se a utilização de uma tecnologia trouxe benefícios, desvantagens ou foi indiferente face à outra. A comparação foi realizada tomando por base um problema real, ou seja, foram criadas duas implementações que solucionam o problema de modo similar cada uma usando uma tecnologia. Para o desenvolvimento desse trabalho foi criado um plano de medição com base na técnica Goal Question Metric. O plano de medição foi aplicado às duas implementações e resultados obtidos foram avaliados definindo os benefícios de cada técnica. Por fim, foi feita uma crítica da utilização do modelo GQM em um projeto real. / [en] There are several software development technologies currently in the literature. Two such technologies are object orientation, which is consolidated, and agent orientation, which has been the subject of many studies and experiments. These studies indicate the agent orientation as very promising and an evolution of object orientation. However, there is only a few studies comparing these two techniques and these studies have been based on ideological and qualitative comparisons. This dissertation aims to develop and evaluate methods of systematic evaluation of two architectures for implementing systems. The two technologies presented were compared and determined whether the use of technology has brought benefits, disadvantages or was indifferent to the other. The comparison was performed based on taking a real problem; in other words, two implementations have been created that address the problem similarly each using a technology. To develop this work, it was created a measurement plan based on the technique Goal Question Metric. The measurement plan was applied to both implementations and results were evaluated by defining the benefits of each technique. Finally was done a discussion about the use of the GQM model in a real project.

[pt] Transparência é um critério de qualidade crítico para sociedades democráticas modernas. Como o software permeia a sociedade, a transparência se tornou uma preocupação para softwares operando em domínios públicos, sejam eles eGovernment, eCommerce ou softwares sociais. Dessa forma, a transparência de software está se tornando um critério de qualidade que demanda mais atenção dos desenvolvedores de software. Requisitos de transparência em um sistema de software estão relacionados a requisitos não-funcionais, como disponibilidade, usabilidade, informatividade, entendimento e auditabilidade. Entretanto, requisitos de transparência são especialmente difíceis de serem validados devido à natureza subjetiva dos conceitos envolvidos. Essa tese propõe o desenvolvimento intencional de software transparente dirigido por requisitos de transparência. Os requisitos de transparência são elicitados com o apoio de um catálogo de padrões de requisitos, relativamente validados pelos interessados através do uso de argumentação e representados em modelos intencionais. Modelos intencionais são fundamentais para a transparência de software, uma vez que associam aos requisitos as metas e os critérios de qualidade esperados pelos interessados e que justificam as decisões tomadas. Um sistema exemplo foi implementado como um sistema multi-agentes intencional, ou seja, com agentes colaborativos que implementam o modelo Belief-Desire-Intention e que são capazes de raciocinar sobre metas e critérios de qualidade. Essa tese discute as questões importantes para o sucesso da nossa abordagem de desenvolvimento de software transparente, como: (i) rastreabilidade requisitos-código e código-requisitos; (ii) o uso de lógica nebulosa para desenvolver uma máquina de raciocínio para agentes intencionais; (iii) a aplicação de argumentação para a validação relativa de requisitos de transparência através da obtenção de um consenso entre os interessados; e (iv) pré-rastreabilidade colaborativa para modelos intencionais baseada nas interações sociais. Nossas idéias foram validadas através de estudos de caso em diferentes domínios, tal como computação ubíqua e aplicações Web. / [en] Transparency is a critical quality criterion to modern democratic societies. As software permeates society, transparency has become a concern to public domain software, as eGovernment, eCommerce or social software. Therefore, software transparency is becoming a quality criterion that demands more attention from software developers. In particular, transparency requirements of a software system are related to non-functional requirements, e.g. availability, usability, informativeness, understandability and auditability. However, transparency requirements are particularly difficult to validate due to the subjective nature of the involved concepts. This thesis proposes a transparency-requirements-driven intentional development of transparent software. Transparency requirements are elicited with the support of a requirements patterns catalog, relatively validated by the stakeholders through argumentation and represented on intentional models. Intentional models are fundamental to software transparency, as they associate goals and quality criteria expected by the stakeholders with the software requirements. The goals and quality criteria also justify the decisions made during software development. A system was implemented as an intentional multi-agents system, i.e., a system with collaborative agents that implement the Belief-Desire- Intention model and that are capable of reasoning about goals and quality criteria. This thesis discusses important questions to the success of our approach to the development of transparent software, such as: (i) forward and backward traceability; (ii) a fuzzy-logic based reasoning engine for intentional agents; (iii) the application of an argumentation framework to relatively validate transparency requirements through stakeholders’ multi-party agreement; and (iv) collaborative pre-traceability for intentional models based on social interactions. Our ideas were validated through case studies from different domains, such as ubiquitous computing and Web applications.

[pt] A análise de requisitos não funcionais (RNF) é um desafio e vem sendo explorado na literatura científica. Tal iniciativa deve-se ao fato da existência do problema de se verificar o uso das operacionalizações desse tipo de requisito no software construído. Nessa tese apresenta-se um método, com técnicas e ferramentas de apoio, que analisam se um software está em conformidade com padrões de RNFs estabelecidos em catálogo como alternativa para o problema de análise de RNF. A estratégia adotada nessa tese utiliza agentes autônomos para análise de conformidade de software em relação a operacionalizações de RNF. Para isso, utiliza uma base de conhecimentos de padrões persistidos em um catálogo. Os resultados parciais são indicativos de que a proposta de solução é aplicável. A avaliação da validade dá-se por demonstração de que um método parcialmente automatizado é eficaz na identificação de conformidades. Um diferencial do trabalho apresentado é a ligação dos RNFs a sua efetiva implementação. Para demonstração da tese aplicou-se e customizou-se uma técnica de padrões de RNFs, baseados em orientação a metas, em estudos de caso de exemplos do cotidiano prático de software. Apresentamos também a construção de um framework de agentes, que operam sob notações XML para identificar conformidades de software em relação a um catálogo de RNF. / [en] The analysis of non-functional requirements (NFR) is a challenge and has been explored in the literature. This initiative is due to the fact of the existence of the problem of analysis the use of the NFRs operationalization in software. In this thesis we present a method, with supporting tools and techniques, that checks, if a software complies with standards of non-functional requirements as described in a catalog, as an alternative to the NFR analysis problem. The strategy adopted in this thesis uses autonomous agents to check software compliance regarding the operationalization of an NFR, by using a knowledge base of patterns persisted in a catalog. Initial results show that the proposed solution is applicable. The evaluation of the validity is given by the demonstration that a partially automated method is effective in identifying compliance. This work differs form others by linking NFRs to their effective implementation. A method based on patterns NFRs was used in common software, as to show the application of the proposed strategy. An agent based framework, working with XML descriptions, for checking software compliance with respect to a NFR catalog was built.

[pt] Os benefícios trazidos pela aplicação de Sistemas Multi-Agentes (SMA) são diversos. Através da computação paralela, agentes podem trabalhar em conjunto para explorar melhor a estrutura descentralizada de uma determinada tarefa e acelerar sua conclusão. Além disso, agentes também podem trocar experiências se comunicando, fornecer alto grau de escalabilidade, através da inclusão de novos agentes quando necessário, e ainda fazer com que agentes assumam as atividades de outros agentes em casos de falha. Vários modelos de agentes desenvolvidos até o momento usam o aprendizado por reforço como algoritmo base no processo de aprendizado. Quando o agente está inserido em ambientes pequenos ou discretos, os resultados obtidos com o uso de métodos como Q-learning são satisfatórios. No entanto, quando o ambiente é grande ou contínuo, o uso de métodos de aprendizado por reforço torna-se inviável, devido à grande dimensão do espaço de estados. Nos SMA, este problema é consideravelmente maior, já que a memória necessária passa a crescer exponencialmente com a quantidade de agentes envolvidos na aplicação. Esta tese teve como finalidade o desenvolvimento de um novo modelo de aprendizado autônomo para Sistemas Multi-Agentes (SMA) visando superar estas limitações. O trabalho foi realizado em três etapas principais: levantamento bibliográfico, seleção e implementação do modelo proposto, e desenvolvimento de estudo de casos. O levantamento bibliográfico contemplou o estudo de agentes inteligentes e Sistemas Multi-Agentes, buscando identificar as propriedades e limitações dos algoritmos já desenvolvidos, as aplicações existentes, e as características desejadas em um SMA. A seleção e utilização de um modelo neuro-fuzzy hierárquico da família RL-NFH foi motivada especialmente pela importância de se estender a autonomia e aprendizado de agentes através do quesito inteligência, e pela sua capacidade de superar limitações presentes em algoritmos de aprendizado por reforço tradicionais. Inicialmente, ao modelo anterior foram adicionados os conceitos de satisfatoriedade e não-dominação, com a finalidade de acelerar o processo de aprendizado do algoritmo. Em seguida, o novo modelo multi-agente foi criado, viabilizando o desenvolvimento de aplicações de natureza tanto cooperativa como competitiva, com múltiplos agentes. Os estudos de caso contemplaram situações distintas de cooperação e competição entre agentes autônomos. Foram implementadas três aplicações distintas: uma aplicação benckmark do jogo da presa-predador (Pursuit-Game); um leilão energia elétrica, em que os fornecedores de energia fazem ofertas para atender à previsão de demanda em um período de tempo determinado; e uma aplicação na área de gerenciamento de projetos, onde agentes inteligentes são criados com o objetivo de fornecer estimativas de duração de atividades e automatizar alguns processos realizados pelo Gerente de Projetos. Em todos os Estudos de Caso, os resultados foram comparados com técnicas convencionais e/ou com o desempenho de outros Sistemas Multi-Agente. Os resultados alcançados pelo novo modelo se mostraram promissores. Os testes evidenciaram que o modelo teve a capacidade de coordenar as ações entre agentes totalmente autônomos em diferentes situações e ambientes. Além disso, o novo modelo mostrou-se genérico e flexível, podendo ser usado no futuro em outras aplicações envolvendo múltiplos agentes. / [en] There are several benefits provided by Multi-Agent Systems (MAS). Through parallel computing, agents can work together to better explore the decentralized structure of a given task and speed up its completion. In addition, agents can also exchange knowledge through communication, provide scalability by adding new agents when appropriate, and replace troubled agents in cases of failures. A great number of existing agent models is based on reinforcement learning algorithms for learning. When the agent works in small or discrete environments, the results obtained with methods such as Qlearning are satisfactory. However, when the environment is large or continuous reinforcement learning methods become unfeasible due to the large state space. In MAS, this problem is considerably greater, since the required memory begins to grow exponentially with the number of agents involved in the application. The main objective of this thesis is to develop a new model of autonomous learning for multi-agents in order to overcome these limitations. The study consisted of three main stages: literature review, new model development and implementation, and case studies. Literature review included the study of intelligent agents and Multi-Agent Systems, seeking to identify the properties and limitations of the algorithms already developed, existing applications, and desired features in the new MAS. The choice of a neuro-fuzzy hierarchical model of the family RL-NFH as a basis was especially motivated by the importance of extending the autonomy and learning of the agents through intelligence. And also, because of its capacity to overcome some of the limitations present in traditional reinforcement learning algorithms. Initially, the concepts of satisficing and non-domination were incorporated into the previous model to accelerate the learning algorithm. Then, the new multi-agent model was elaborated and implemented, enabling the development of cooperative and competitive applications, with multiple agents. Case studies have covered different situations of cooperation and competition between autonomous agents. Three applications were considered: the Pursuit-Game benckmark game, an electricity auction, where energy suppliers make offers to meet forecast demand in a given period of time, and an application in project management area, where intelligent agents are created to provide activity duration estimates and to automate some processes done usually by the Project Manager. In all case studies, results were compared with conventional techniques and/or the performance of other MAS. The results achieved by the new model are encouraging. The tests showed that the new system has the capacity to coordinate actions between fully autonomous agents in different situations and environments. Moreover, the new model is strongly generic and flexible. Due to these properties, it can be used in future in several other applications involving multiple agents.