Cooperative information sharing to improve distributed learning in multi-agent systems

Effective coordination of agents' actions in partially-observable domains is a major challenge of multi-agent systems research. To address this, many researchers have developed techniques that allow the agents to make decisions based on estimates of the states and actions of other agents that are typically learnt using some form of machine learning algorithm. Nevertheless, many of these approaches fail to provide an actual means by which the necessary information is made available so that the estimates can be learnt. To this end, we argue that cooperative communication of state information between agents is one such mechanism. However, in a dynamically changing environment, the accuracy and timeliness of this communicated information determine the fidelity of the learned estimates and the usefulness of the actions taken based on these. Given this, we propose a novel information-sharing protocol, post-task-completion sharing, for the distribution of state information. We then show, through a formal analysis, the improvement in the quality of estimates produced using our strategy over the widely used protocol of sharing information between nearest neighbours. Moreover, communication heuristics designed around our information-sharing principle are subjected to empirical evaluation along with other benchmark strategies (including Littman's Q-routing and Stone's TPOT-RL) in a simulated call-routing application. These studies, conducted across a range of environmental settings, show that, compared to the different benchmarks used, our strategy generates an improvement of up to 60% in the call connection rate; of more than 1000% in the ability to connect long-distance calls; and incurs as low as 0.25 of the message overhead

Dinâmicas de MOODLiz@ção num agrupamento de escolas de Matosinhos: o caso do agrupamento vertical de escolas de Leça da Palmeira/Santa Cruz do Bispo

Doutoramento em Multimédia em EducaçãoO advento da Internet e da Web, na década de 1990, a par da introdução e desenvolvimento das novas TIC e, por consequência, a emergência da Sociedade da Informação e do Conhecimento, implicaram uma profunda alteração na forma de análise dos processos de ensino-aprendizagem, já não apenas segundo um prisma cognitivista, mas, agora, também social, isto é, segundo a(s) perspetiva(s) construtivista(s). Simultaneamente, torna-se imperativo que, para que possam transformar-se em futuros trabalhadores de sucesso, isto é, trabalhadores de conhecimento (Gates, 1999), os sujeitos aprendentes passem a ser efetivamente educados/preparados para a Sociedade da Informação e do Conhecimento e, tanto quanto possível, através da educação/formação ao longo da vida (Moore e Thompson, 1997; Chute, Thompson e Hancock, 1999). Todavia, de acordo com Jorge Reis Lima e Zélia Capitão, não se deve considerar esta mudança de paradigma como uma revolução mas, antes, uma evolução, ou, mais concretamente ainda, uma “conciliação de perspectivas cognitivas e sociais” (Reis Lima e Capitão, 2003:53). Assim, às instituições de ensino/formação cumprirá a tarefa de preparar os alunos para as novas competências da era digital, promovendo “a aprendizagem dos pilares do conhecimento que sustentarão a sua aprendizagem ao longo da vida” (Reis Lima e Capitão, Ibidem:54), isto é, “aprender a conhecer”, “aprender a fazer”, “aprender a viver em comum”, e “aprender a ser” (Equipa de Missão para a Sociedade da Informação, 1997:39; negritos e sublinhados no original). Para outros, a Internet, ao afirmar-se como uma tecnologia ubíqua, cada vez mais acessível, e de elevado potencial, “vem revolucionando a gestão da informação, o funcionamento do mercado de capitais, as cadeias e redes de valor, o comércio mundial, a relação entre governos e cidadãos, os modos de trabalhar e de comunicar, o entretenimento, o contacto intercultural, os estilos de vida, as noções de tempo e de distância. A grande interrogação actual reside em saber se a Internet poderá também provocar alterações fundamentais nos modos de aprender e de ensinar” (Carneiro, 2002:17-18; destaques no original). Trata-se, portanto, como argumenta Armando Rocha Trindade (2004:10), de reconhecer que “Os requisitos obrigatórios para a eficácia da aprendizagem a ser assim assegurada são: a prévia disponibilidade de materiais educativos ou de formação de alta qualidade pedagógica e didáctica, tanto quanto possível auto-suficientes em termos de conteúdos teóricos e aplicados, bem como a previsão de mecanismos capazes de assegurar, permanentemente, um mínimo de interactividade entre docentes e aprendentes, sempre que quaisquer dificuldades destes possam manifestarse”. Esta questão é também equacionada pelo Eng.º Arnaldo Santos, da PT Inovação, quando considera que, à semelhança da “maioria dos países, a formação a distância em ambientes Internet e Intranet, vulgo e-Learning, apresenta-se como uma alternativa pedagógica em franca expansão. Portugal está a despertar para esta nova realidade. São várias as instituições nacionais do sector público e privado que utilizam o e-Learning como ferramenta ou meio para formar as suas pessoas” (Santos, 2002:26). Fernando Ramos acrescenta também que os sistemas de educação/formação que contemplam componentes não presenciais, “isto é que potenciam a flexibilidade espacial, têm vindo a recorrer às mais variadas tecnologias de comunicação para permitir a interacção entre os intervenientes, nomeadamente entre os professores e os estudantes. Um pouco por todo o mundo, e também em Portugal, se têm implantado sistemas (habitualmente designados como sistemas de ensino a distância), recorrendo às mais diversas tecnologias de telecomunicações, de que os sistemas de educação através de televisão ou os sistemas de tutoria por rádio ou telefone são exemplos bem conhecidos” (Ramos, 2002b:138-139). Ora, o nosso estudo entronca precisamente na análise de um sistema ou plataforma tecnológica de gestão de aprendizagens (Learning Management System - LMS), o MOODLE, procurando-se, deste modo, dar resposta ao reconhecimento de que “urge investigar sobre a utilização real e pedagógica da plataforma” (Carvalho, 2007:27). Por outro lado, não descurando o rol de interrogações de outros investigadores em torno da utilização do MOODLE, nem enveredando pelas visões mais céticas que inclusive pressagiam a sua “morte” (Fernandes, 2008b:134), também nós nos questionamos se esta ferramenta nem sequer vai conseguir transpor “a fase de final de entusiasmo, e tornar-se uma ferramenta de minorias e de usos ocasionais?” (Fernandes, Op. cit.:133).The beginning of Internet and of the Web, in the nineties, along with the introduction and development of new ICT and, as a consequence, the emergence of the Information and Knowledge Society, implied a profound change in the ways o of the teaching and learning processes, not any longer according to a single cognitivist prism, but, now, also social, i.e., according to the constructivist perspective(s). Simultaneously it becomes imperative that , so as to become future success workers, that is, knowledge workers (Gates, 1999), learners have to be effectively educated/prepared for the Information and Knowledge Society and, as much as possible, through lifelong education/training (Moore e Thompson, 1997; Chute, Thompson e Hancock, 1999). However, according to Jorge Reis Lima and Zélia Capitão, one cannot consider this change of paradigm as a revolution but rather as an evolution, or, more precisely yet, a “conciliation of cognitive and social perspectives” (Reis Lima and Capitão, 2003:53). Therefore, it is up to the teaching/training institutions to fulfil the task of preparing students for the new competences of the digital era, promoting “the learning of the principles of knowledge that will sustain the learning throughout life” (Reis Lima and Capitão, Ibidem:54), that is, “learning to know”, “learning to do”, “learning to live in common”, and “Learning to be” (Equipa de Missão para a Sociedade da Informação, 1997:39; bold and underlines in the original). For other, the Internet, affirming itself as an ubiquitous technology, more and more accessible and of high potential, “has been revolutionising the management of information, the functioning of the market of capitals, the chains and networks of value, the world commerce, the relationships between governments and citizens, the modes of working and of communicating, entertainment, the intercultural contact, life styles, the notions of time and distance. The great question at present resides in knowing whether the Internet can provoke fundamental changes in the ways of learning and teaching” (Carneiro, 2002:17-18; highlights in the original). We face, therefore, as Armando Rocha Trindade (2004:10) argues, the recognition that “The compulsory requisites for effective learning to be thus assured are: prior availability of educational or training materials of high pedagogical and didactic quality, as far as possible self sufficient in terms of theoretical and applied content, as well as the provision of mechanisms capable of assuring, permanently, a minimum of interactivity between teachers and learners, whenever any difficulty is manifested”. This issue is also equated by Engineer Arnaldo Santos, from PT Inovação, when he considers that, as it happens in the “majority of countries, distance education in Internet and Intranet environments, generally labelled e-Learning, is presented as a pedagogical alternative in overt expansion. Portugal is awakening for this new reality. There are various national public and private sector institutions that use e-Learning as a tool or means to train their people” (Santos, 2002:26). Fernando Ramos also adds that the systems of education/training that contemplate non face-to-face components “that is, that potentiate spatial flexibility, have been resorting to the most varied technologies of communication to allow interaction amongst participants, namely between teachers and students. A little throughout the world, and also in Portugal, have implanted systems (habitually known as distance learning systems), resorting the most diverse telecommunications technologies, of which the systems of education by TV or the tutoring systems by radio or telephone are well known examples” (Ramos, 2002b:138-139). Now, our study is rooted precisely on the analysis of a system or technological platform for the management of learning (Learning Management System - LMS), MOODLE, seeking, therefore, to find answers for the recognition that “it is urgent to study the real and pedagogical use of the platform” (Carvalho, 2007:27). On the other hand, not setting aside the array of questions from other researchers on the use of MOODLE, nor taking for granted the more sceptical views that include the premonition of its “death” (Fernandes, 2008b:134), we also question whether this tool will be able to overcome “the final phase of enthusiasm, and become a tool of the minorities and of occasional use” (Fernandes, Op. cit.:133)