[pt] A crescente expansão e evolução da Internet têm impulsionado a demanda por aplicações baseadas em agentes e a busca por padrões e ferramentas para dar suporte ao desenvolvimento destas aplicações. MIDAS (Middleware for Intelligent and Distributed Agent-based Systems) define uma arquitetura flexível e adaptativa, fracamente acoplada, orientada a serviços que provê uma plataforma de execução e um framework para facilitar o desenvolvimento de sistemas multiagentes na Internet. A arquitetura do framework adere e estende as especificações da arquitetura de referência WSA (Web Services Architecture), sendo formada por duas estruturas básicas: uma concreta e outra abstrata. A estrutura concreta é composta por um conjunto de agentes intermediários dinâmicos e pró-ativos, que provêem serviços de infraestrutura. Estes serviços possibilitam que os desenvolvedores possam abstrair funcionalidades complexas, tais como comunicação, concorrência, gerenciamento e interoperabilidade. A segunda estrutura é composta por classes abstratas que representam os agentes e componentes de aplicações. As classes abstratas definem os hot-spots a partir dos quais as particularidades específicas das aplicações podem ser implementadas e regulam o fluxo de interação entre a implementação concreta dos agentes e a arquitetura. A abordagem estende os atuais padrões definidos pela arquitetura de referência WSA introduzindo o conceito de agente abstrato, e mecanismos complementares para dar suporte ao workflow e modelo de comunicação dos agentes. / [en] The increasing widespread and evolution of the Internet have stimulated the demand for agent-based applications, and the search for standards and tools to support the development of these applications. MIDAS (Middleware for Intelligent and Distributed Agent-based Systems) defines a flexible, adaptable, and loosely coupled service-oriented architecture, that provides an agent platform and a framework to facilitate the development of multi- agent systems in the Internet. The framework architecture adheres and extends the specifications of the WSA (Web Services Architecture) reference model, being composed by two basic structures: a concrete and an abstract one. The concrete structure is composed by a set of dynamic and pro-actives agents, which provide infrastructure services. These services enable the developer to abstract complex functionalities, such as communication, concurrency, management and interoperability. The second structure is composed by abstract classes, which represent the agents and components of applications. The abstract classes define the hot-spots from which the specific particularities of the applications can be implemented, and regulate the interaction flow between the concrete implementation of the agents and the architecture. The proposed architecture extends the current concepts defined by the WSA reference model, introducing the concept of abstract agent and complementary mechanisms to provide support for the agent´s workflow and communication model.

[pt] Soluções que utilizam a abordagem multiagentes para sistemas distribuídos e heterogêneos de grande porte têm como característica a coexistência de agentes e objetos. Assim, para acomodar e combinar objetos e agentes pode-seutilizar extensões de linguagens de modelagem orientadas a objetos a fim de representar as novas abstrações associadas aos agentes, tais como papéis, organizações e ambiente. Porém, se já é difícil analisar e estabelecer a boa formação de diagramas descritos em uma linguagem de modelagem orientada a objetos, mais difícil se torna esta tarefa quando a linguagem considerada é uma extensão da primeira, a partir da adição de abstrações que descrevem as características de agência. Esta tese apresenta um método para estruturação e análise de modelos de sistemas multiagentes (SMAs) baseado em ontologias. O método propõe a análise de modelos de projeto de SMAs usando uma abordagem bifásica, onde cada fase analisa diferentes propriedades de projeto de SMA. Os diagramas são analisados isoladamente, em suas propriedades internas, e, posteriormente, aos pares, quando são analisadas as propriedades de interdependência entre os diagramas. Além disso o método também provê meios para indicar ao projetista sugestões de boas práticas de projeto, que podem melhorar sua qualidade final. / [en] Agents are becoming a popular technology for the development of distributed, heterogeneous and always available systems. The application of agent technologies requires extensions to the existing object-oriented modeling languages to accommodate agent-related abstractions such as roles, organizations and environments. If it is difficult to analyze and establish the wellformedness of a set of diagrams of a UML-like object-oriented modeling language, it gets far more complex when the language is extended to add a set of agency related abstractions. This thesis presents an ontology-based method for structuring and analyzing multiagent systems (MAS) design models. The method proposes the analyses of MAS designs based on a two-phase approach that covers different sets of MAS design properties. These properties are the ones related to each individual diagram and the ones associated with pairs of diagrams. The later take into consideration the interdependencies between diagrams. The method also provides features that allow the suggestion of some design guidelines which may improve the design quality.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:53:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5583_1.pdf: 5747511 bytes, checksum: edf8415e65253eec6dcc73f0fbc5dc29 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O desenvolvimento orientado a agentes é bastante recente, no entanto, este novo paradigma tem sido utilizado cada vez mais em aplicações industriais, tais como telecomunicações e comércio eletrônico. Entre as principais preocupações para a consolidação deste novo paradigma, destacamos a necessidade de técnicas, notações e ferramentas adequadas para suportar o desenvolvimento de sistemas orientados a agentes. Neste sentido, o projeto Tropos está desenvolvendo uma abordagem de desenvolvimento orientado a agentes centrada em requisitos que visa construir software orientado a agentes que opera dentro de um ambiente dinâmico. Dentre os desafios do desenvolvimento de sistemas multi-agentes (SMA), destaca-se a questão de desenvolver sistemas reusáveis, flexíveis, fáceis de entender e manter de forma a reduzir os custos de desenvolvimento. Para este fim, Tropos definiu um conjunto de padrões de projeto, chamados padrões sociais, focando em aspectos intencionais e sociais que são recorrentes em sistemas multi-agentes e cooperativos. Estes padrões podem ser chamados de interesses entrecortantes (do inglês, crosscutting concerns), já que eles entrecortam módulos funcionais em SMA, diminuindo a reusabilidade e manutenibilidade do sistema. Estes interesses entrecortantes podem ser mais bem endereçados pela adoção de técnicas do desenvolvimento de software orientado a aspectos. O objetivo desta nova tecnologia é encapsular interesses entrecortantes em módulos separados, os aspectos, evitando seu espalhamento e entrelaçamento através dos artefatos de software. Assim, aspectos podem ser usados como abstrações para capturar interesses de padrões sociais. Esta tese propõe uma técnica de descrição que visa promover a separação avançada de interesses de padrões sociais no projeto de SMA. Para alcançar este fim, nós: (i) especificamos um profile UML (Unified Modeling Language) que define um metamodelo que incorpora conceitos de agência; (ii) especializamos o metamodelo de agência usando o conceito de papéis de modelo (do inglês, model roles) para especificar quais elementos do modelo devem participar em um padrão; (iii) anexamos notas ao modelo estrutural do padrão social para capturar algumas abstrações da orientação a aspectos; e (iv) sugerimos diretrizes para mapear a notação proposta em construtores dos ambientes de implementação AspectJ e JADE. Em particular, nós usamos uma integração de JADE e AspectJ para implementar nossa abordagem. Além disso, nós descrevemos um processo, usando a notação SPEM (Software Process Engineering Metamodel), para guiar o projeto detalhado completo de um SMA usando os padrões sociais. Para ilustrar a viabilidade de nossa proposta, nós especificamos dois sistemas multi-agentes de diferentes domínios de aplicação e com diferentes graus de complexidade: um Sistema Gestor de Conteúdo, chamado e-News, e um Sistema Gestor de Conferência

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-02-13T15:08:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_FernandoRocha.pdf: 2031602 bytes, checksum: c22be1291e0dd7d53360e8930c5f5927 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T15:08:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_FernandoRocha.pdf: 2031602 bytes, checksum: c22be1291e0dd7d53360e8930c5f5927 (MD5) Previous issue date: 2015-03-13 / CAPES / O desenvolvimento de soluções de Inteligência Artificial (IA) para sistemas computacionais é complexo dado a natureza dos problemas atacados, em particular quando envolvem problemas multiagentes e multitarefas (MAMT). Apesar de existirem vários métodos para o desenvolvimento de Sistema Multiagentes (SMA), são poucos os que dão alguma importância à compreensão do problema; e mesmo estes métodos não abordam os problemas MAMT com o devido detalhamento. Abordando a deficiência destas metodologias, estamos propondo o método Icelus que foca em guiar o analista em compreender e descrever corretamente o problema a ser solucionado. Icelus permitirá uma melhor abordagem na análise e compreensão de um problema MAMT, facilitando a distribuição do conhecimento para o restante do time de desenvolvimento, reduzindo o risco de erros de codificação ao longo do desenvolvimento do projeto. / The development of Artificial Intelligence (AI) to computational systems is a complex activity, given the nature of the problems attacked, in particular when they involve multi-agent problems and multitasking (MAMT). Although there are several methods for the development of Multi-agent System (MAS), there are just a few that give any importance to understanding the problem; and even these methods do not address the problems with all detailing that MAMT problems needs. Addressing the deficiency of these methods, we are proposing the Icelus method that focuses on leading the analyst to understand and describe correctly the problem to be solved. Icelus will enable a better approach in the analysis and understanding of a MAMT problem, facilitating the distribution of knowledge to the rest of the development team, reducing the risk of coding errors throughout the development of the project.

[pt] Sistemas multiagentes abertos são sociedades em que os agentes autônomos e heterogêneos podem trabalhar para fins semelhantes ou diferentes. A fim de lidar com a heterogeneidade, autonomia e diversidade de interesses entre os diferentes membros, os sistemas estabelecem um conjunto de normas que é usado como um mecanismo de controle social para garantir uma ordem social desejável, em que os agentes trabalhem em conjunto. Tais normas regulam o comportamento dos agentes, definindo obrigações, permissões e proibições. Além disso, as normas podem dar estímulo para a sua realização através da definição de recompensas e pode desencorajar a sua violação, através de punições. Embora as normas sejam promissores mecanismos que regulam o comportamento dos agentes, deve-se levar em conta que os agentes são entidades autônomas, de modo que devem ser livres para decidir cumprir ou violar cada norma. Portanto, os agentes podem utilizar diferentes estratégias para alcançar seus objetivos e cumprir com as normas dirigidas a eles. De um lado, os agentes podem escolher atingir seus objetivos sem se preocupar com suas normas, ou seja, sem se preocupar com as recompensas que poderiam receber se cumprissem as normas ou as punições que receberão por violá-las. Por outro lado, alguns agentes escolherão cumprir com todas as normas embora alguns dos seus objetivos não possam ser alcançados. Neste contexto, este trabalho propõe um framework para simulação de agentes normativos que provê os mecanismos necessários para compreender os impactos das normas sobre os agentes que adotam algumas dessas estratégias para lidar com as normas. A aplicabilidade do framework será avaliada em dois cenários de uso: o primeiro no contexto de prevenções de crimes e o segundo está relacionado a missões de resgate de civis que estão em áreas de risco. / [en] Open multi-agent systems are societies in which autonomous and heterogeneous agents can work towards similar or different ends. In order to cope with the heterogeneity, autonomy and diversity of interests among the different members, those systems establish a set of norms that is used as a mechanism of social control to ensure a desirable social order in which agents work together. Such norms regulate the behaviour of the agents by defining obligations, permissions and prohibitions. Moreover, norms may give stimulus to their fulfillment by defining rewards and may discourage their violation by stating punishments. Although norms are promising mechanisms to regulate agents’ behavior, we should take into account that agents are autonomous entity, so they must be free to decide to fulfill or violate each norm. In this way, agents can use different strategies when deciding to achieve their goals and comply with the norms addressed to themselves. On one hand, agents might choose to achieve their goals without concerning with their norms, i.e., without concerting with the rewards they could receive if they fulfill the norms and the punishments they will receive for violating them. On the other hand, some agents will choose to comply with all the norms although some of their goals may not be achieved. In this context, this work proposes a framework for simulating normative agents that provides the necessary mechanisms to understand the impacts of norms on agents that adopt some of those strategies to deal with norms. The applicability of the framework will be evaluated in two scenarios: the first in the context of prevention of crimes and the second is related to the mission of rescuing civilians who are at risk areas.

[pt] A abordagem de sistemas auto-organizáveis vem crescendo em relevância e uso no âmbito de sistemas complexos, pois permite o desenvolvimento de sistemas descentralizados que exibem uma dinamicidade e adaptabilidade em consequência de perturbações no ambiente, anteriormente desconhecidas. As principais dificuldades na construção de sistemas auto-organizáveis residem na elaboração de mecanismos de interação e coordenação entre os agentes do ambiente e na falta do reúso de soluções consagradas. Nesse contexto, esta dissertação propõe um framework como solução reutilizável para a construção de sistemas auto-organizáveis descentralizados, baseando-se nos principais padrões arquiteturais encontrados na literatura, proporcionando também um meio de extensibilidade para elaboração de novos mecanismos de interação e coordenação. A partir do framework, instâncias de diversos domínios podem ser criadas, como exemplo, uma solução auto-organizável e descentralizada para os veículos guiados automaticamente, como será apresentada nesta dissertação. / [en] The approach of self-organizing systems has increased in relevance and use within complex domains, for it allows the development of decentralized systems that exhibit a dynamic and adaptable behavior in facing the challenge of handling disturbances in the environment, which were previously unknown. The main difficulties in building self-organizing systems lie in the development of mechanisms of interaction and coordination between the agents of the environment and the lack of reuse of solutions already adopted. In this context, this dissertation proposes a framework as a reusable solution for building decentralized self-organizing systems, based on major architectural patterns found in the literature, and also provide a means of extensibility to develop new mechanisms of interaction and coordination. From the framework, instances of various fields can be created, for example, a self-organizing and decentralized solution to the automated guided vehicles problem, as will be presented in this dissertation.

[pt] Sistemas multi-agentes abertos são freqüentemente caracterizados como sistemas distribuídos onde agentes, que podem não ser conhecidos a priori, podem entrar ou sair do sistema a qualquer momento. Uma abordagem de governança estabelece regras de interação que precisam ser seguidas pelos agentes de um determinado sistema. O uso destas regras permite uma maior previsibilidade e controle sobre o comportamento observável do sistema. Nesta tese, apresenta-se uma abordagem de governança de sistemas multi-agentes abertos como adequada para lidar não apenas com o monitoramento e controle do comportamento dos agentes, mas também com aspectos de fidedignidade. Um software é dito fidedigno quando se pode confiar no mesmo através de verificações formais ou informais assumindo riscos de danos compatíveis com o serviço prestado pelo software. A incorporação de aspectos de fidedignidade em uma abordagem de governança tem como principal benefício a geração de uma tecnologia integrada que possui as vantagens de uma abordagem de governança e ao mesmo tempo lida com especificações de instrumentos de fidedignidade tais como prevenção e tolerância a faltas. A abordagem proposta é ilustrada através de um estudo de caso no contexto de controle de tráfego aéreo. / [en] Open multi-agent systems are frequently characterized by having little or no control over the behavior of the agents. The internal implementation and architecture of agents usually are inaccessible, and different teams may have developed them but with no coordination between them. Furthermore, agents may enter or leave the system at their will. A governance approach defines the interaction rules that must be obeyed by the agents. These rules allow for a greater control and predictability of the observable system behavior. In this thesis, we propose a governance approach to deal not only with the monitoring and control of agents` behavior but also to deal with dependability concerns. The original definition of dependability is the ability to deliver service that can justifiably be trusted. A governance approach that also deals with dependability has as main benefit the reuse of the monitoring and enforcement present in the governance infrastructure for dependability. We present a case study in the context of an air traffic control system to illustrate our approach.

[pt] Mecanismos de reputação são utilizados para aumentar a confiança e o desempenho de sociedades virtuais. Diferentes modelos de reputação descentralizados foram propostos baseados em interações entre agentes. Cada agente de software é capaz de avaliar e armazenar as reputações dos agentes com quem eles interagiram e também podem testemunhar a outros agentes sobre tais reputações. As desvantagens principais de tais abordagens quando aplicadas em sistemas multi- agentes abertos e de larga escala são a dificuldade de estabelecer interações repetidas entre os agentes, a inviabilidade, em algumas situações, do processo de busca por testemunhas, o fato de a reputação ser influenciada pelo ponto de vista de um outro agente e o fato de que os agentes podem não estar dispostos a testemunhar colaborando com agentes concorrentes. Esta dissertação propõe um modelo de reputação híbrido, reunindo características de abordagens centralizada e descentralizada para superar tais problemas. As reputações são providas pelos próprios agentes de software mas também por subsistemas centralizados que podem ser facilmente acessados por qualquer agente e podem fornecer reputações seguras baseadas em testemunhos sobre comportamentos indesejados dos agentes, caracterizados pelas violações de normas do sistema. Tais subsistemas centralizados são instâncias do framework proposto, que flexibiliza as fórmulas de cálculo da reputação, o tempo de atualização da mesma e permite criar novos tipos de reputações relacionados a contextos diferentes. / [en] Reputation mechanisms are being used to increase the reliability and performance of virtual societies. Different decentralized reputation models have been proposed based on interactions among agents. Each system agent evaluates and stores the reputations of the agents with whom they have interacted and can also testify to other agents about such reputations. The main disadvantages of such approaches when applied to open large-scale multi-agent systems are the difficulty of establishing strong links between the agents, the sometimes infeasible witness search process, the fact of the reputation is being influenced by the point of view of another agent and the fact that the agents cannot be willing to testify and collaborate with possible competitive agents. In this work we propose a hybrid reputation system with centralized and decentralized characteristics to overcome such problems. The reputations are provided by the system agents themselves but also by centralized subsystems that can be easily reached by any agent and can supply reliable reputations of any agent based on testimonies about undesired agent's behavior, characterized by the violation of system norms. Such centralized subsystems are instances of the proposed framework.

[pt] Nos dias atuais, muito mais do que no passado, é sabido que o sucesso de projetos de software depende criticamente de requisitos. Um exemplo de GORE, que significa Engenharia de Requisitos Orientada a Metas, é o Framework i* (iestrela). Este afirma que os requisitos devem representar a intencionalidade do grande número de atores sociais, os quais são pessoas ou sistemas. Dentro desse contexto, existe ainda um vazio de métodos para cobrir o processo da elicitação de metas. Vários métodos para SMA (Sistemas Multi-Agentes) mencionam a elicitação das metas, mas eles não fornecem detalhes de como essa atividade é feita, eles tratam principalmente da modelagem de metas sem antes cuidar dos detalhes da elicitação. Em adição, modelos intencionais como exemplo o Framework i*, podem ser complexos e até mesmo incompreensíveis. Esta tese propõe um método chamado ERi*c – “Engenharia de Requisitos Intencional”, o qual primeiro provê um processo de elicitação que aplica uma abordagem “bottom-up” e simples, com perguntas que podem identificar metas concretas e metas flexíveis. Além disso, o método Eri*c propõe uma solução para reduzir o problema da “escalabilidade” de modelos i* que inclui heurísticas para a especificação desses modelos. O método contém também uma estratégia para fazer diagnósticos de modelos i* de maneira a cobrir o processo de análise de requisitos. / [en] Nowadays, much more than in the past, it is known that the success of software projects depends critically on the requirements. Goal Oriented Requirements Engineering - GORE, for example i Framework, says that requirements must represent the intentionality of a large number of social actors, which can be people or systems. Several Multi-Agent Systems (MAS) methods mention goals elicitation but they do not provide details of how this is performed, they mainly focus on goals modeling. In this context, there is still a lack of methods to cover the goal elicitation process. Only after eliciting goals, requirements engineers will be able to deal properly with goal models. Typically, this is a difficult task to carry on since requirements engineers are not familiarized with the domain from the early stages of software development. And, intentionality models, for example i Framework, can be complex and incompreensible. This thesis proposes a method called ERi c - Engenharia de Requisitos Intencional which provides an inquire process that can identify goals and softgoals in a bottom-up and simple elicitation approach together with one solution to reduce the problem of scalability of i models. The method ERi c also includes heuristics for modeling specification and a diagnoses aproach in order to analyze i models.

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.