Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Eugénio da Costa Oliveira

Estágio realizado na TAP Portugal e orientado pelo Eng.º António Castro / Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, KTH-Royal Institute of Technology. 2009

Tese de doutoramento. Engenharia Informática. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Esta tesis doctoral se enfoca en la representación y la dinámica de los sistemas computacionales de reputación y confianza multi-contexto en Sistemas Multi-Agente. Para abordar tanto la representación como la dinámica, se propone el uso de órdenes parciales de credibilidad, que representan las creencias que un agente mantiene asociadas al nivel de confianza existente entre diferentes agentes. Cada orden podría estar asociado a un determinado contexto o tópico. De esta forma, la información de confianza que mantengan los agentes puede ser usada en dominios de aplicación donde se requiere de sistemas computaciones de reputación y confianza multi-contexto. En particular, la confianza será representada de manera simbólica, esto es, mediante un conjunto de elementos de credibilidad que indican que un agente es más creíble que otro. Esto será especialmente útil para modelar situaciones donde la relación de credibilidad entre dos agentes aún no ha sido establecida, esto es, cuando dos o más agentes se mantienen incomparables. Se favorecerá el uso de la palabra credibilidad para referir a la confianza de los agentes, ya que esta palabra tiene un sentido intuitivo que ayuda a comprender los problemas relacionados. Los valores de confianza entre agentes representan valoraciones que pueden modificarse con el tiempo. En consecuencia, los órdenes parciales de credibilidad que se plantean utilizar no necesariamente permanecerán estáticos. Particularmente, un orden de credibilidad entre agentes puede actualizarse con información de otro orden de credibilidad para así obtener información útil para la toma de decisiones. Es por ello que en esta tesis se propone un modelo de confianza simbólico y multi-contexto, donde los contextos pueden relacionarse mediante una taxonomía de contextos. Además, en esta investigación se presenta la formalización de dos operadores de cambio múltiple sobre órdenes parciales de credibilidad entre agentes. En la búsqueda de una herramienta que pueda utilizarse para la toma de decisiones usando el formalismo propuesto, se introduce el análisis y formalización de tres funciones de selección que permiten decidir qué información prevalece en situaciones conflictivas ante la revisión de dos órdenes de credibilidad. Basado en el formalismo propuesto, en esta tesis se introduce el desarrollo de una aplicación con interfaz gráfica de usuario que implementa el operador de revisión múltiple priorizada, y permite visualizar su comportamiento. / This Thesis focuses on the representation and dynamics of multi-context reputation and trust computational systems in Multi-Agent Systems. To address both representation and dynamics, the use of partial credibility orders is proposed, which represent the beliefs that an agent maintains associated with the level of trust existing between different agents. Each order may be associated with a specific context or topic. In this way, the trust information maintained by agents can be used in application domains where multi-context trust and reputation systems are required. In particular, trust will be represented symbolically, that is, through a set of credibility elements that indicate that one agent is more credible than another. This will be especially useful to model situations where the credibility relationship between two agents has not yet been established, that is, when two or more agents remain incomparable. We will favor the use of the word credibility to refer to the trust of agents as this particular word carries an intuitive sense that helps to understand the related problems. The trust values among agents represent valuations that can vary or change over time. Consequently, the partial credibility orders that are proposed to be used will not necessarily remain static. In particular, a credibility order among agents can be updated with information from another credibility order in order to obtain useful information for decision making. For this reason, in this Thesis a symbolic and multi-context trust model is proposed, where contexts can be related through a taxonomy of contexts. In addition, this research presents the formalization of two multiple change operators on partial credibility orders among agents. In order to achieve a tool that can be used for decision-making using the proposed formalism, the analysis and formalization of three selection functions that allow deciding which information prevails in conflicting situations before the revision of two credibility orders is introduced. Based on the proposed formalism, this Thesis introduces the development of an application with a graphical user interface that implements the prioritized multiple revision operator, and allows visualizing its behavior.

Esta tesis presenta un marco de trabajo para toma de decisiones individuales y colectivas en sistemas multi-agentes el cual hace uso de un sistema argumentativo. Este marco de trabajo permite modelar diferentes escenarios en los que un grupo de agentes debe tomar una decisión para resolver un problema en común, teniendo en cuenta múltiples criterios de evaluación. Como parte de las contribuciones de esta tesis, se introduce un tipo especial de reglas llamadas reglas de preferencia rebatibles. Estas reglas permiten a los agentes expresar las razones que consideran apropiadas para preferir una alternativa por sobre otra. Debido a las fortalezas y debilidades de cada alternativa, estas reglas pueden generar preferencias contradictorias que deben resolverse antes de tomar una decisión. Para abordar este problema, el marco de trabajo propuesto utiliza un sistema argumentativo donde los argumentos se generan a partir de las reglas de preferencia rebatibles y la información sobre las alternativas. Las contradicciones entre las preferencias inferidas se resuelven a través de un proceso de evaluación de argumentos que determina su aceptación y, por lo tanto, la aceptación de las preferencias que respaldan. Este proceso de evaluación tiene en cuenta los intereses de cada agente y también considera la posibilidad de priorizar los intereses de ciertos agentes. En esta tesis, no solo se define la estructura del marco de trabajo, sino que también se estudian las propiedades formales que caracterizan el comportamiento del mismo. Además, el marco de trabajo propuesto puede ser aplicado en escenarios donde la información sobre las alternativas es incompleta, y también se adapta muy bien en escenarios donde la información es dinámica. Si bien el uso de argumentación como mecanismo de razonamiento, facilita la posibilidad de brindar explicaciones, estas no siempre son fáciles de comprender. El marco de trabajo propuesto permite obtener explicaciones interactivas para que los usuarios puedan comprender el funcionamiento del formalismo sin sentirse abrumados por la información presentada. Además, en esta tesis se describe y estudia el funcionamiento y rendimiento de una aplicación de escritorio desarrollada para implementar este formalismo, la cual permite visualizar las explicaciones e interactuar con ellas. / This thesis presents a framework for individual and collective decision-making in multi- agent systems that utilizes an argumentation system. This framework allows for modeling different scenarios in which a group of agents must make a decision to solve a common problem, taking into account multiple evaluation criteria. As part of the contributions of this thesis, a special type of rules called defeasible preference rules is introduced. These rules enable agents to express the reasons they con- sider appropriate for preferring one alternative over another. Due to the strengths and weaknesses of each alternative, these rules can lead to contradictory preferences that need to be resolved before making a decision. To address this problem, the proposed frame- work utilizes an argumentative system where arguments are generated from the defeasible preference rules and information about the alternatives. Contradictions between inferred preferences are then resolved through an argument evaluation process that determines their acceptance, and therefore, the acceptance of the preferences they support. This evaluation process takes into account the interests of each agent and also considers the possibility of prioritizing the interests of certain agents. In this thesis, not only is the structure of the framework defined, but the formal properties characterizing its behavior are also studied. Moreover, the proposed framework can be applied in scenarios where information about the alternatives is incomplete and it also adapts well to scenarios with dynamic information. While the use of argumentation as a reasoning mechanism facilitates the possibility of providing explanations, they are not always easy to comprehend. The proposed framework allows for obtaining interactive explanations so that users can understand the workings of the formalism without feeling overwhelmed by the presented information. Additionally, in this thesis, the operation and performance of a desktop application developed to im- plement this formalism are described and studied. This application enables visualization of the explanations and interaction with them.

Dissertação apresentada para a obtenção parcial do grau de Mestre em Inteligência Artificial e Computação, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor Eugénio da Costa Oliveira e co-orientação do Mestre Luís Paulo Reis

Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2003

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do prof. Doutor Eugénio da Costa Oliveira