04 enero 2016

Auto-organización y emergencia en sistemas multiagente

En el libro titulado “Ingeniería del software orientada hacia agentes”, publicada por Wooldridge y Ciancarini en el año 2001, se menciona que un sistema multiagente es un conjunto de agentes autónomos, generalmente heterogéneos y potencialmente independientes, que trabajan en común resolviendo un problema. Siendo las razones que han despertado tanto interés por los sistemas multiagente, las siguientes: En primer lugar, los sistemas multiagente son una metáfora natural para el modelado de gran cantidad de dominios, donde aparecen una serie de componentes que interaccionan. En segundo lugar, los sistemas multiagente permiten la distribución de forma natural tanto de los datos como del control de ejecución. En tercer lugar, los sistemas multiagente permiten integrar de forma sencilla sistemas heredados, es decir, sistemas que aún siendo obsoletos, deben seguir funcionando por razones de necesidad. Dichos sistemas pueden ser encapsulados dentro de un agente, e integrados dentro del sistema multiagente manteniendo toda la funcionalidad necesaria. Finalmente, este tipo de sistemas permiten crear sistemas abiertos donde no se conoce en tiempo de diseño los componentes que tendrá el sistema, sino que éstos se unen al sistema en tiempo de ejecución.

En la tesis doctoral de Victor Lopez, escrita el año 2005 con el título “Interfaces de usuario adaptativas basadas en modelos y agentes software”, se indica que la sociedad humana podría ser considerada como un inmenso sistema multiagente. Esta sociedad es un modelo útil para obtener modelos de sistemas multiagente, ya que la mayoría de las actividades humanas relacionadas con el carácter inteligente son de carácter social, al menos en origen. El ser humano necesita la sociedad para mejorar su calidad de vida, y está en continua interacción con ella. Por otra parte el conocimiento es en su mayor parte colectivo. Los modelos teórico/prácticos de los sistemas multiagente permiten estudiar fenómenos sociales reales. Según Minar, en la tesis de maestría escrita el año 1998 con el título “Diseño de una ecología de agentes distribuidos”, se menciona que existen distintas aproximaciones sobre cómo crear las sociedades en los sistemas multiagente basadas en comportamientos sociales humanos o animales. En los sistemas multiagente aparecen conceptos de gran interés, entre los cuales se mencionan los siguientes: (1) Actividades conjuntas y cooperación. (2) Conflictos, ¿cómo se resuelven? (3) Negociación. (4) Compromisos y planificación de actividades. (5) Modelo del conocimiento, y su comunicación.

Existe un interés creciente en sistemas inspirados biológicamente, especialmente desde la industria. Según Di Marzo y sus colegas, en el artículo escrito el año 2004 con el título “Auto-organización: Paradigmas y aplicaciones”, el interés reciente de compañías como IBM, a través de su programa de computación autonómica, o como Microsoft, mediante su iniciativa de sistemas dinámicos, indica la importancia de la emergencia y auto-organización para gestionar recursos distribuidos y alcanzar una infraestructura dinámica que permita que los sistemas se auto-administren. En la tesis doctoral de Perozo, escrita el año 2011 con el título “Modelado multiagente para sistemas emergentes y auto-organizados”, se menciona que las aplicaciones futuras basadas en tecnología inteligente estarán disponibles en ropas, paredes, y en general en el ambiente, y las personas podrán libremente utilizarlas. Además, estas aplicaciones, por su naturaleza empotrada, donde un sistema empotrado es un sistema de computación diseñado para realizar algunas pocas funciones en tiempo real y además, la mayoría de sus componentes se encuentran incluidos en una placa base, ubicua, entendida como que está presente a un mismo tiempo en todas partes, y a gran escala, entendida como aplicaciones distribuidas de gran tamaño como Internet y aplicaciones de monitoreo industrial, entre otras, exhiben características emergentes y auto-organizadas debido a la alta densidad de elementos e interacciones entre ellos, lo que podría ganar en robustez y adaptabilidad si son programadas y consideradas como sistemas auto-organizados y emergentes desde su concepción.

En el artículo titulado “Hacia la ingeniería de requerimientos para sistemas multiagente auto-organizados”, escrito el año 2007 por Sudeikat y Renz, complementada con el artículo de Julho y Nunes, escrito el mismo año que el anterior con el título “Simulando la vida como un fenómeno auto-organizado y emergente”, se menciona que cuando se habla de diseñar e implementar sistemas emergentes y auto-organizados, los sistemas multiagente surgen como una herramienta ideal para modelar estos tipos de sistemas, ya que en los sistemas multiagente un número de agentes se agrupan y forman sociedades de agentes, tal que estos últimos trabajan juntos para resolver problemas que van más allá de sus capacidades individuales. Un agente se comunica directa o indirectamente con los otros agentes para propósitos de cooperación o competición. Usualmente, en un sistema multiagente las dinámicas de interacción entre los agentes o con el entorno no son predefinidas y conducen a una estructura o funcionalidad emergente en el sistema multiagente, sin que ningún componente del mismo sea responsable por si solo de alcanzar un objetivo global, sino que la comunidad coadyuva a alcanzar el mismo. Para todo esto, los agentes necesitan tener habilidades sociales y un comportamiento interactivo que les permita comunicarse, coordinarse, cooperar y negociar entre ellos de manera dinámica. De esta manera, con los sistemas multiagente es posible modelar sistemas que tengan una alta densidad de agentes, que trabajen de manera descentralizada basado en sus interacciones locales, y con un comportamiento emergente que favorezca su adaptación frente a situaciones cambiantes.

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