TALLERQUEMES

Enrique GonzálezLaura Cortés

Fabián Roldán

Universidad Javeriana – Bogotá - Colombia

Campus Party 2011Junio 2011

Presentación Participantes

• Quién soy? Qué hago? Qué profesión tengo o voy a tener?

• Qué expectativas tengo en torno a este taller?

Agenda del Taller

• Robótica Cooperativa– Requerimientos RC– Paradigma Sistemas Multi-Agentes– Programación Orientada a Eventos

• Plataforma QUEMES– Conceptos y modelo– Programar en la plataforma con un Ejemplo– Reto para los Campuseros

Robótica Cooperativaen un Entorno Orientado a

Eventos

Enrique González

Universidad Javeriana – Bogotá - Colombia

Campus Party 2011Junio 2011

Proyecto Agentes Cooperativos

• MalokaUnidad de investigación y DesarrolloGrupo de Educación y Tecnología

• Universidad JaverianaFACULTAD DE INGENIERÍAGrupos de Investigación SIDRe – SIRP – Takina

• Universidad de los AndesFACULTAD DE INGENIERÍAGrupo de Investigación GIAP

• COLCIENCIASEntidad Financiadora

RC

Robótica Cooperativa

Cooperar

RAE: Obrar juntamente con otro u otros para un mismo fin.

“(…) Porque lo que es lo más productivo, es que todos en el grupo, quieran también para ellos y

para… el GRUPO.”

Robots Cooperativos

Equipo de robots que trabajan en forma conjunta para un mismo fin.

Ejemplos de Robots Cooperativos??

Qué se requiere en RC?

Distribución espacial que puedan generar los robots.

El espacio es un recurso y un objetivo al mismo tiempo.

Distribuir a los agentes sobre un terreno y así mismo dividirlo en subregiones de exploración.

2

100

100

total

rec

total

total

rec

A

nA

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A

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A

AD⋅==

El promedio de los indicadores para cada agente debe estar cercano a 1 para afirmar que el indicador global es positivo.

RC - Requerimientos

La adición de miembros al equipo va a mejorar el desempeño y la eficiencia globales.

Redundancia de Tareas vs. Eficiencia.

RC - Requerimientos

La comunicación es intencional y se asimila a una acción..

La comunicación es imprescindible para que exista Cooperación como postura intencional.

Si se hace uso eficiente del canal de comunicación, el indicador es positivo.

RC - Requerimientos

Totipotencia: capacidad para desarrollar varios tipos de tareas.

Especialización: mejoramiento en la capacidad de realizar una tarea.

Todos los robots deben realizar tareas básicas: movimiento y aporte en la construcción del mapa global.

La redundancia permite que si un agente falla, otro lo reemplace.

RC - Requerimientos

Implica una división y asignación de tareas y recursos según habilidades y disposición de los robots.

Mayor eficiencia, equilibrio de carga y reducción de la inactividad de los miembros.

RC - Requerimientos

Implica la construcción de planes distribuidos que involucran simultáneamente a varios robots.

La ejecución del plan se logra mediante el uso de mecanismos de sincronización.

RC - Requerimientos

Es necesario implementar mecanismos de arbitramento y negociación cuando aparezcan metas incompatibles y recursos insuficientes.

El sistema debe solucionar conflictos de espacio y de canales de comunicación eficientemente.

Se evaluará este criterio mediante la relación entre la cantidad de conflictos solucionados y la cantidad de conflictos que se presentaron.

RC - Requerimientos

Es posible incrementar el nivel de cooperación si se buscan relaciones competitivas entre los miembros del equipo.

RC - Requerimientos

A nivel funcional, los agentes deben poseer habilidades acordes con la tarea y el medio en el cual se deben desenvolver.

Medios de locomoción adecuados, sistemas sensoriales que beneficien la navegación y la interpretación del mundo, y sistemas de comunicación.

RC - Requerimientos

Debe existir un mecanismo en los agentes que les permita entender el entorno en el cual se desenvuelven y así mismo su ubicación en el mismo.

Es deseable incorporar la capacidad de realizar predicciones sobre diferentes estados futuros.

RC - Requerimientos

El sistema debe estar en capacidad de cumplir con la tarea, reaccionar de manera adecuada y mantener la operación frente a fallas de comunicación.

La falla de un robot no debería implicar la falla de todo el sistema.

RC - Requerimientos

Agentes y Sistemas MultiAgentes

Por qué Agentes en RC?

SistemaSistemaRobóticoRobótico

ParadigmaParadigmaSMASMA

Integración SistemaIntegración Sistema

RacionalidadRacionalidad

Concurrencia ImplícitaConcurrencia Implícita

Alta ComplejidadAlta Complejidad

No DeterminismoNo Determinismo

Metodología DiseñoMetodología Diseño

Paralelismo HWParalelismo HW

Definición: un agente es una entidad autónoma que actúa para cumplir sus metas en un ambiente de trabajo.

Qué ejemplos proponen?

Concepto de Agente 

Ambiente - Percepción / Acción 

En el ambiente de trabajo los elementos se rigen por las leyes del universo

Un sistema es autónomo si:

–Toma sus propias decisiones

–Controla su estado interno

Agente – Entidad Autónoma

Metas

-se representan como situaciones que el agente desea alcanzar

- las acciones buscan proactivamente lograr estas situaciones

Agente – Motivado por Metas 

Un agente puede cooperar en conjunto con otros agentes para alcanzar metas comunes como equipo.

Para cooperar intercambia mensajes

Por ejemplo …

Agente – Entidad Social

MetasMetas

PercepciónPercepción

AcciónAcción

ModeloModeloPoseer RecursosPoseer Recursos

Proveer ServiciosProveer ServiciosComunicarseComunicarse

ReproducirseReproducirse

ComportamientoComportamiento

Agente Racional?

• Agente → Entidad Concurrente– Proactivo

• trabaja “continuamente” para alcanzar sus metas

– Cooperativo• metas del agente supeditadas a las del sistema

– Rol • define las responsabilidades del agente• identifica sus relaciones con el ambiente y otros

agentes • posee una semántica clara en el contexto del problema

de aplicación

Modelo de Agencia

sistema sistema →→ compuesto por entidades bien semantizadascompuesto por entidades bien semantizadas

• Cooperación– Interacciones Semantizadas

• relaciones entre agentes tienen un alto grado de abstracción

– asignación y distribución de tareas– sincronización y planificación– resolución de conflictos

– Protocolos de Interacción• conversaciones bien formadas que definen patrones de

comunicación• actos del lenguaje → intencionalidad y datos

cuando las relaciones tienen una semántica claracuando las relaciones tienen una semántica claraes más fácil construir y verificar un sistemaes más fácil construir y verificar un sistema

Cooperación e Interacciones

Cooperación

ColaboraciónColaboración

Coordinación de AccionesCoordinación de Acciones

Solución de ConflictosSolución de Conflictos

CooperaciónCooperación

+

Asignación Tareas/Recursos

Planificar y Sincronizar

Objetivos y Recursos

ComunicaciónComunicación

Explícita - Mensajes

Implícita - Ambiente

Protocolos de InteracciónProtocolos de Interacción

ColaboraciónAsignación Tareas y Recursos

TAREAS RECURSOS

Objetivos

Roles y FormacionesRoles y Formaciones

Asignación por OfertaRed Contractual

Mediador

Oferta

Aceptación

Petición

Petición

PeticiónOferta

Solución de Conflictos

Objetivos IncompatiblesObjetivos Incompatibles Acceso a RecursosAcceso a Recursos

Jerarquía de los Agentes

Prioridad del Objetivo

Negociación Compromisos

Regulaciones

Limitar o Controlar losEfectos

• Visión Organizacional– Análisis Recursivo Iterativo

• organización es descompuesta en otras más simples

• las metas y las relaciones de la organización original se delegan a las más simples

• aparecen nuevas interacciones entre las organizaciones más simples para el logro de las metas comunes

diseño del sistema basado en una estrategia dediseño del sistema basado en una estrategia dedescomposición es sistemáticodescomposición es sistemático

produce una arquitectura modular y bien estructuradaproduce una arquitectura modular y bien estructurada

Gestión de la Complejidad

Organizaciones MultiAgentes

Recursividad SistémicaRecursividad SistémicaDiferentes RolesDiferentes Roles

Programación Orientada a Eventos

AcciónCorrecta

Secuencia de Percepción

Acción 1...Acción M ?

Mapeo

AmbienteTi

AmbienteTi+n

Metas

Mapeo Percepción/Acción

Concepto de Evento 

Definición

• Un evento es la ocurrencia de un suceso que es de interés para uno o más agentes

• Un evento, a menudo, no sólo indica que paso algo, sino también trae información adicional sobre lo ocurrido

Ejemplos en Robótica?

Propiedades

– Si hay un cambio en el ambiente de trabajo se dice que ocurre un evento

– Si a un agente le llega un mensaje de otro agente, éste se percibe como un evento

–A menudo los eventos se encadenan• La ocurrencia de un evento genera una acción, la cual termina con un evento que genera otra acción

Concepto de Evento 

ProgramaTratamiento { Modificar Estado Tomar Decisión Efectuar Acción Enviar Mensajes}

Tratamiento de EventosPrograma de Tratamiento

Cada evento debe tener asociado un programa de tratamiento que indica que es lo que hay que hacer en reacción al evento recibido.

Ejemplos de Programas de Tratamiento

Robótica Cooperativaen un Entorno Orientado a

Eventos

Enrique GonzálezUniversidad Javeriana

Bogotá - Colombia

Faculty of Engineering

Computer Science DepartmentResearch Groups SIDRE-SIRP

egonzal@javeriana.edu.co

Agenda del Taller

• Robótica Cooperativa– Requerimientos RC– Paradigma Sistemas Multi-Agentes– Programación Orientada a Eventos

• Plataforma QUEMES– Conceptos y modelo– Programar en la plataforma con un Ejemplo– Reto para los Campuseros

Reto para los Campuseros

• Marco de Atención de Emergencias– Robot-Ambulancias deben ir a recoger heridos– Ciudad representada por una cuadrícula

• Retos Progresivos– MonoRobot

• Ir aun sitio de destino establecido

– MultiRobot• Evitar colisiones entre robots concurrentes• Asignar la ambulancia más cercana a la emergencia