Using OWL-VisMod through a decision-making process for reusing OWL ontologies

[EN] Knowledge representation (KR) can be defined as a set of ontological commitments, provided with the capabilities of performing inference. The knowledge can be represented using an ontology, which provides a shared insight into a certain domain. The use of ontologies to represent knowledge also allows interoperation among knowledge-based systems. The process of building ontologies can be tedious and sometimes exhaustive. A possible solution in order to avoid this problem would be to reuse the ontologies previously created by others. This paper describes a case study of reusability using OWL-VisMod, a tool designed for developing ontological engineering based on visual conceptual modelling for OWL ontologies. A workflow performed with OWL-VisMod is described; including a decision-making process in order to decide whether or not it could be desirable to reuse an ontology, according to the requirements of a certain project

TRAMMAS: Enhancing Communication in Multiagent Systems

Tesis por compendio[EN] Over the last years, multiagent systems have been proven to be a powerful and versatile paradigm, with a big potential when it comes to solving complex problems in dynamic and distributed environments, due to their flexible and adaptive behavior. This potential does not only come from the individual features of agents (such as autonomy, reactivity or reasoning power), but also to their capability to communicate, cooperate and coordinate in order to fulfill their goals. In fact, it is this social behavior what makes multiagent systems so powerful, much more than the individual capabilities of agents. The social behavior of multiagent systems is usually developed by means of high level abstractions, protocols and languages, which normally rely on (or at least, benefit from) agents being able to communicate and interact indirectly. However, in the development process, such high level concepts habitually become weakly supported, with mechanisms such as traditional messaging, massive broadcasting, blackboard systems or ad hoc solutions. This lack of an appropriate way to support indirect communication in actual multiagent systems compromises their potential. This PhD thesis proposes the use of event tracing as a flexible, effective and efficient support for indirect interaction and communication in multiagent systems. The main contribution of this thesis is TRAMMAS, a generic, abstract model for event tracing support in multiagent systems. The model allows all entities in the system to share their information as trace events, so that any other entity which require this information is able to receive it. Along with the model, the thesis also presents an abstract architecture, which redefines the model in terms of a set of tracing facilities that can be then easily incorporated to an actual multiagent platform. This architecture follows a service-oriented approach, so that the tracing facilities are provided in the same way than other traditional services offered by the platform. In this way, event tracing can be considered as an additional information provider for entities in the multiagent system, and as such, it can be integrated from the earliest stages of the development process.[ES] A lo largo de los últimos años, los sistemas multiagente han demostrado ser un paradigma potente y versátil, con un gran potencial a la hora de resolver problemas complejos en entornos dinámicos y distribuidos, gracias a su comportamiento flexible y adaptativo. Este potencial no es debido únicamente a las características individuales de los agentes (como son su autonomía, y su capacidades de reacción y de razonamiento), sino que también se debe a su capacidad de comunicación y cooperación a la hora de conseguir sus objetivos. De hecho, por encima de la capacidad individual de los agentes, es este comportamiento social el que dota de potencial a los sistemas multiagente. El comportamiento social de los sistemas multiagente suele desarrollarse empleando abstracciones, protocolos y lenguajes de alto nivel, los cuales, a su vez, se basan normalmente en la capacidad para comunicarse e interactuar de manera indirecta de los agentes (o como mínimo, se benefician en gran medida de dicha capacidad). Sin embargo, en el proceso de desarrollo software, estos conceptos de alto nivel son soportados habitualmente de manera débil, mediante mecanismos como la mensajería tradicional, la difusión masiva, o el uso de pizarras, o mediante soluciones totalmente ad hoc. Esta carencia de un soporte genérico y apropiado para la comunicación indirecta en los sistemas multiagente reales compromete su potencial. Esta tesis doctoral propone el uso del trazado de eventos como un soporte flexible, efectivo y eficiente para la comunicación indirecta en sistemas multiagente. La principal contribución de esta tesis es TRAMMAS, un modelo genérico y abstracto para dar soporte al trazado de eventos en sistemas multiagente. El modelo permite a cualquier entidad del sistema compartir su información en forma de eventos de traza, de tal manera que cualquier otra entidad que requiera esta información sea capaz de recibirla. Junto con el modelo, la tesis también presenta una arquitectura {abs}{trac}{ta}, que redefine el modelo como un conjunto de funcionalidades que pueden ser fácilmente incorporadas a una plataforma multiagente real. Esta arquitectura sigue un enfoque orientado a servicios, de modo que las funcionalidades de traza son ofrecidas por parte de la plataforma de manera similar a los servicios tradicionales. De esta forma, el trazado de eventos puede ser considerado como una fuente adicional de información para las entidades del sistema multiagente y, como tal, puede integrarse en el proceso de desarrollo software desde sus primeras etapas.[CA] Al llarg dels últims anys, els sistemes multiagent han demostrat ser un paradigma potent i versàtil, amb un gran potencial a l'hora de resoldre problemes complexes a entorns dinàmics i distribuïts, gràcies al seu comportament flexible i adaptatiu. Aquest potencial no és només degut a les característiques individuals dels agents (com són la seua autonomia, i les capacitats de reacció i raonament), sinó també a la seua capacitat de comunicació i cooperació a l'hora d'aconseguir els seus objectius. De fet, per damunt de la capacitat individual dels agents, es aquest comportament social el que dóna potencial als sistemes multiagent. El comportament social dels sistemes multiagent solen desenvolupar-se utilitzant abstraccions, protocols i llenguatges d'alt nivell, els quals, al seu torn, es basen normalment a la capacitat dels agents de comunicar-se i interactuar de manera indirecta (o com a mínim, es beneficien en gran mesura d'aquesta capacitat). Tanmateix, al procés de desenvolupament software, aquests conceptes d'alt nivell son suportats habitualment d'una manera dèbil, mitjançant mecanismes com la missatgeria tradicional, la difusió massiva o l'ús de pissarres, o mitjançant solucions totalment ad hoc. Aquesta carència d'un suport genèric i apropiat per a la comunicació indirecta als sistemes multiagent reals compromet el seu potencial. Aquesta tesi doctoral proposa l'ús del traçat d'esdeveniments com un suport flexible, efectiu i eficient per a la comunicació indirecta a sistemes multiagent. La principal contribució d'aquesta tesi és TRAMMAS, un model genèric i abstracte per a donar suport al traçat d'esdeveniments a sistemes multiagent. El model permet a qualsevol entitat del sistema compartir la seua informació amb la forma d'esdeveniments de traça, de tal forma que qualsevol altra entitat que necessite aquesta informació siga capaç de rebre-la. Junt amb el model, la tesi també presenta una arquitectura abstracta, que redefineix el model com un conjunt de funcionalitats que poden ser fàcilment incorporades a una plataforma multiagent real. Aquesta arquitectura segueix un enfoc orientat a serveis, de manera que les funcionalitats de traça són oferides per part de la plataforma de manera similar als serveis tradicionals. D'aquesta manera, el traçat d'esdeveniments pot ser considerat com una font addicional d'informació per a les entitats del sistema multiagent, i com a tal, pot integrar-se al procés de desenvolupament software des de les seues primeres etapes.Búrdalo Rapa, LA. (2016). TRAMMAS: Enhancing Communication in Multiagent Systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61765TESISCompendi

Approches environnement-centrées pour la simulation de systèmes multi-agents: Pour un déplacement de la complexité des agents vers l'environnement

This habilitation thesis synthesizes research works which are mainly related to the field of Multi-Agent Based Simulation (MABS). MABS is a general framework for modeling and experimenting with systems in which the dynamics emerges from local interactions among individuals (autonomous agents). Examples of use range from the study of natural systems (e.g. ant colonies, crowds or traffic jams) to the engineering of artificial ones (e.g., collective robotics, distributed artificial intelligence-based softwares). To this end, MABS modeling represents the behavior of individuals, their environment and interactions, so that global dynamics can be computed and studied from the bottom up. In this context, we have been investigating research on the theory and practice of MABS from two different perspectives : (1) the design of generic abstractions dedicated to the modeling of multi-agent dynamics (e.g., the IRM4S model) and (2) the engineering of MABS (MaDKit and TurtleKit platforms). Besides, we have been experimenting with MABS in different application domains such as image processing, video games, and collective robotics. Contrary to approaches that put the emphasis on the agent behaviors, all these works have been done by considering the environment of the agents as a first order abstraction. In this thesis, we first reflect upon the research we have conducted according to this perspective. Next, we show how we actually use this perspective to propose an original approach for using General-Purpose processing on Graphics Processing Units (GPGPU) within MABS, and then present the research perspectives related to our positioning.Les travaux de recherche synthétisés dans ce mémoire s’inscrivent principalement dans le domaine de la modélisation et de la simulation de systèmes multi-agents (SMA). La simulation multi-agents met en œuvre des modèles où les individus, leur environnement et leurs interactions sont directement représentés. Dans ces modèles, chaque individu –agent autonome– possède son propre comportement et produit ses actions en fonction d’une perception locale de son environnement. Ainsi, la simulation multi-agents est utilisée pour étudier des systèmes naturels comme les colonies de fourmis, les dynamiques de foules ou le trafic urbain, mais aussi pour concevoir des systèmes artificiels, par exemple dans le cadre de la robotique collective ou le développement de logiciels basés sur de l’intelligence artificielle distribuée. Dans ce cadre, nos recherches ont porté sur des problématiques liées à la modélisation de simulations multi-agents, avec la proposition de modèles formels et conceptuels (e.g. le modèle IRM4S) et d’outils logiciels génériques (plates-formes MaDKit et TurtleKit), et sur leur utilisation dans divers domaines tels que le jeu vidéo, le traitement numérique de l’image ou la robotique collective. Contrairement aux approches centrées sur la conception des comportements individuels, dans ces travaux l’environnement des agents est considéré comme une abstraction de premier ordre. Dans ce mémoire, nous dressons tout d’abord un bilan de nos recherches en argumentant l’intérêt d’une telle démarche pour les modèles multi-agents. Nous montrons ensuite comment celle-ci nous a récemment permis de proposer une approche originale dans le cadre de l’utilisation du calcul haute performance sur carte graphique (GPGPU) pour la simulation de SMA, avant de présenter les perspectives de recherche associées à notre positionnement

Positionnement des systèmes multi-agents pour les systèmes de transport intelligents

National audienceThe use of new information and communication technologies has become a central solution to improve transport systems. What has led to which is called the Intelligent Transport Systems (ITS). Societal challenges for ensuring their effective implementations are crucial both to respond to users needs, and to design sustainable transport systems. In this paper, we argue that multi-agent paradigm can address the needs of this domain. We introduce ITS, and we emphasize three main issues of ITS which are how to ensure its functionality, how to render it more "intelligent" despite constraints in scalability, and the ethical implications. Some selected research works are provided to illustrate these issuesL’utilisation des nouvelles technologies de l’information et de la communication pour l’amélioration des systèmes de transport est une solution devenue centrale dans le domaine du transport. Le résultat est ce que l’on appelle les systèmes de transport intelligents (STI). Les enjeux sociétaux de leur mise en œuvre sont cruciaux en termes de réponse aux besoins des usagers mais également pour la conception de systèmes de transports durables. Dans ce papier, nous défendons l’idée que le paradigme multi-agent peut répondre aux besoins de ce domaine. Nous proposons ainsi de présenter le domaine des STI et de focaliser notre attention sur trois problématiques : la manière d’assurer sa fonctionnalité, la manière de le rendre plus « intelligent » malgré des contraintes de passage à l’échelle, et enfin ses conséquences éthiques. Quelques travaux de recherche illustrent notre propos

Démarche, modèles et outils multi-agents pour l'ingénierie des collectifs cyber-physiques

We call a Collective Cyber-Physical System (CCPS), a system consisting of numerous autonomous execution units achieving tasks of control, communication, data processing or acquisition. These nodes are autonomous in decision making and they can cooperate to overcome gaps of knowledge or individual skills in goal achievement.There are many challenges in the design of these collective systems. This Habilitation thesis discusses various aspects of such a system engineering modeled according to a multi-agent approach.First, a complete CCPS design method is proposed. Its special features are discussed regarding the challenges mentioned above. Agent models and collective models suitable to constrained communications and changing environments are then proposed to facilitate the design of CCPS. Finally, a tool that enables the simulation and the deployment of hw/sw mixed collective systems is presented.These contributions have been used in several academic and industrial projects whose experience feedbacks are discussed.Nous appelons "collectif cyber-physique" un système embarqué en réseau dans lequel les nœuds ont une autonomie de décision et coopèrent spontanément afin de participer à l'accomplissement d'objectifs du système global ou de pallier des manques de connaissances ou de compétences individuelles. Ces objectifs portent notamment sur l'état de leur environnement physique. La conception de ces collectifs présente de nombreux défis. Ce mémoire d'Habilitation propose une discussion des différents aspects de l'ingénierie de ces systèmes que nous modélisons en utilisant le paradigme multi-agent. Tout d'abord, une méthode complète d'analyse et de conception est proposée. Ses différentes particularités sont discutées au regard des différents défis précédemment évoqués. Des modèles d'agent et de collectifs adaptés aux communications contraintes et aux environnements changeants sont alors proposés. Ils permettent de simplifier la conception des collectifs cyber-physiques. Enfin, un outil qui permet la simulation et le déploiement de systèmes collectifs mixtes logiciels/matériels est introduit.Ces contributions ont été éprouvées dans des projets académiques et industriels dont les retours d'expériences sont exploités dans les différentes discussions