Detection and resolution of normative conflicts in multi-agent systems : a literature survey

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Engineering coordination : eine Methodologie für die Koordination von Planungssystemen

Planning problems, like real-world planning and scheduling problems, are complex tasks. As an efficient strategy for handing such problems is the ‘divide and conquer’ strategy has been identified. Each sub problem is then solved independently. Typically the sub problems are solved in a linear way. This approach enables the generation of sub-optimal plans for a number of real world problems. Today, this approach is widely accepted and has been established e.g. in the organizational structure of companies. But existing interdependencies between the sub problems are not sufficiently regarded, as each problem are solved sequentially and no feedback information is given. The field of coordination has been covered by a number of academic fields, like the distributed artificial intelligence, economics or game theory. An important result is, that there exist no method that leads to optimal results in any given coordination problem. Consequently, a suitable coordination mechanism has to be identified for each single coordination problem. Up to now, there exists no process for the selection of a coordination mechanism, neither in the engineering of distributed systems nor in agent oriented software engineering. Within the scope of this work the ECo process is presented, that address exactly this selection problem. The Eco process contains the following five steps. • Modeling of the coordination problem • Defining the coordination requirements • Selection / Design of the coordination mechanism • Implementation • Evaluation Each of these steps is detailed in the thesis. The modeling has to be done to enable a systemic analysis of the coordination problem. Coordination mechanisms have to respect the given situation and the context in which the coordination has to be done. The requirements imposed by the context of the coordination problem are formalized in the coordination requirements. The selection process is driven by these coordination requirements. Using the requirements as a distinction for the selection of a coordination mechanism is a central aspect of this thesis. Additionally these requirements can be used for documentation of design decisions. Therefore, it is reasonable to annotate the coordination mechanisms with the coordination requirements they fulfill and fail to ease the selection process, for a given situation. For that reason we present a new classification scheme for coordination methods within this thesis that classifies existing coordination methods according to a set of criteria that has been identified as important for the distinction between different coordination methods. The implementation phase of the ECo process is supported by the CoPS process and CoPS framework that has been developed within this thesis, as well. The CoPS process structures the design making that has to be done during the implementation phase. The CoPS framework provides a set of basic features software agents need for realizing the selected coordination method. Within the CoPS process techniques are presented for the design and implementation of conversations between agents that can be applied not only within the context of the coordination of planning systems, but for multiagent systems in general. The ECo-CoPS approach has been successfully validated in two case studies from the logistic domain.Reale Planungsprobleme, wie etwa die Produktionsplanung in einer Supply Chain, sind komplex Planungsprobleme. Eine übliche Strategie derart komplexen Problemen zu lösen, ist es diese Probleme in einfachere Teilprobleme zu zerlegen und diese dann separat, meist sequentiell, zu lösen (divide-and-conquer Strategie). Dieser Ansatz erlaubt die Erstellung von (suboptimalen) Plänen für eine Reihe von realen Anwendungen, und ist heute in den Organisationsstrukturen von größeren Unternehmen institutionalisiert worden. Allerdings werden Abhängigkeiten zwischen den Teilproblemen nicht ausreichend berücksichtigt, da die Partialprobleme sequentiell ohne Feedback gelöst werden. Die erstellten Teillösungen müssen deswegen oft nachträglich koordiniert werden. Das Gebiet der Koordination wird in verschiedenen Forschungsgebieten, wie etwa der verteilten Künstlichen Intelligenz, den Wirtschaftswissenschaften oder der Spieltheorie untersucht. Ein zentrales Ergebnis dieser Forschung ist, dass es keinen für alle Situationen geeigneten Koordinationsmechanismus gibt. Es stellt sich also die Aufgabe aus den zahlreichen vorgeschlagenen Koordinationsmechanismen eine Auswahl zu treffen, die für die aktuelle Situation den geeigneten Mechanismus identifiziert. Für die Auswahl eines solchen Mechanismus existiert bisher jedoch kein strukturiertes Verfahren für die Entwicklung von verteilten Systems und insbesondere im Bereich der Agenten orientierter Softwareentwicklung. Im Rahmen dieser Arbeit wird genau hierfür ein Verfahren vorgestellt, der ECo-Prozess. Mit Hilfe dieses Prozesses wird der Auswahlprozess in die folgenden Schritte eingeteilt: • Modellierung der Problemstellung und des relevante Kontextes • Formulierung von Anforderungen an einen Koordinationsmechanismus (coordination requirements) • Auswahl/Entwurf eines Koordinationsmechanismuses • Implementierung des Koordinationsverfahrens • Evaluation des Koordinationsverfahrens Diese Schritte werden im Rahmen der vorliegenden Arbeit detailliert beschrieben. Die Modellierung der Problemstellung stellt dabei den ersten Schritt dar, um die Problemstellung analytisch zugänglich zu machen. Koordinationsverfahren müssen die Gegebenheiten, den Kontext und die Domäne, in der sie angewendet werden sollen hinreichend berücksichtigen um anwendbar zu sein. Dieses kann über Anforderungen an den Koordinationsprozess formalisiert werden. Der von den Anforderungen getrieben Auswahlprozess ist ein Kernstück der hier vorgestellten Arbeit. Durch die Formulierung der Anforderungen und der Annotation eines Koordinationsmechanismus bezüglich der erfüllten und nicht erfüllten Anforderungen werden die Motive für Designentscheidungen dieses Verfahren expliziert. Wenn Koordinationsverfahren anhand dieser Anforderungen klassifiziert werden können, ist es weiterhin möglich den Auswahlprozess (unabhängig vom ECo-Ansatz) zu vereinfachen und zu beschleunigen. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Klassifikation von Koordinationsansätzen anhand von allgemeinen Kriterien vorgestellt, die die Identifikation von geeigneten Kandidaten erleichtern. Diese Kandidaten können dann detaillierter untersucht werden. Dies wurde in den vorgestellten Fallstudien erfolgreich demonstriert. Für die Unterstützung der Implementierung eines Koordinationsansatzes wird in dieser Arbeit zusätzlich der CoPS Prozess vorgeschlagen. Der CoPS Prozess erlaubt einen ganzheitlichen systematischen Ansatz für den Entwurf und die Implementierung eines Koordinationsverfahrens. Unterstürzt wird der CoPS Prozess durch das CoPS Framework, das die Implementierung erleichtert, indem es als eine Plattform mit Basisfunktionalität eines Agenten bereitstellt, der für die Koordination von Planungssystemen verantwortlich ist. Im Rahmen des CoPS Verfahrens werden Techniken für den Entwurf und die Implementierung von Konversation im Kontext des agenten-orientiertem Software Engineerings ausführlich behandelt. Der Entwurf von Konversationen geht dabei weit über Fragestellung der Formatierung von Nachrichten hinaus, wie dies etwa in den FIPA Standards geregelt ist, und ist für die Implementierung von agentenbasierten Systemen im Allgemeinen von Bedeutung. Die Funktionsweise des ECo-CoPS Ansatzes wird anhand von zweierfolgreich durchgeführten Fallstudien aus dem betriebswirtschaftlichen Kontext vorgestellt

Dynamic Monitoring in PANGEA Platform Using Event-Tracing Mechanisms

The use of distributed multi-agent systems (MAS) have increased in recent years, with the growing potential to handle large volumes of data and coordinate the operations of many organizations. In these systems, each agent independently handles a set of specialized tasks and cooperates to achieve the goals of the system and a high degree of flexibility. Multi-agent systems have become the most effective and widely used form of developing this type of application in which communication among various devices must be both reliable and efficient. One of the problems related to distribute computing is message passing, which is related to the interaction and coordination among intelligent agents. Consequently, a multi-agent architecture must necessarily provide a robust communication platform and control mechanisms. This paper presents the integration of an event-tracing model in an agent platform called PANGEA. Adding this new capability, the platform allows improving the monitoring and analysis of the information that agents can send/receive in order to fulfil their goals more efficiently

Maintaining the Identity of Dynamically Embodied Agents

Virtual agents are traditionally constrained in their embod- iment, as they are restricted to one form of body. We propose allowing them to change their embodiment in order to expand their capabili- ties. This presents users with a number of di±culties in maintaining the identity of the agents, but these can be overcome by using identity cues, certain features that remain constant across embodiment forms. This pa- per outlines an experiment that examines these identity cues, and shows that they can be used to help address this identity problem

Proceedings of The Multi-Agent Logics, Languages, and Organisations Federated Workshops (MALLOW 2010)

http://ceur-ws.org/Vol-627/allproceedings.pdfInternational audienceMALLOW-2010 is a third edition of a series initiated in 2007 in Durham, and pursued in 2009 in Turin. The objective, as initially stated, is to "provide a venue where: the cost of participation was minimum; participants were able to attend various workshops, so fostering collaboration and cross-fertilization; there was a friendly atmosphere and plenty of time for networking, by maximizing the time participants spent together"

A model-driven approach for organizations in multiagent systems

This thesis introduces a new model-driven approach to agent-oriented software engineering in which agent organizations not only play a crucial role, but are also represented in every abstraction level. In our methodology, multiagent systems are modeled at a platform-independent level and transformed into a platform-specific level preserving the organizational structures. The approach has been refined through several years and has been used in two European Union projects.In dieser Arbeit wird ein neuer Modell-basierter Ansatz für die Agentenorientierte Softwaretechnik vorgestellt, bei dem Agenten-Organisationen nicht nur eine entscheidende Rolle spielen, sondern auch auf allen Abstraktionsebenen vertreten sind. In der dargestellten Methodik werden Multiagenten-Systeme auf einer Plattform-unabhängigen Ebene modelliert und dann in ein Plattform-spezifisches Modell umgewandelt, wobei die Organisationsstrukturen erhalten bleiben. Der Ansatz wurde über einige Jahre kontinuierlich verfeinert und bereits in zwei Projekten der Europäischen Union implementiert

Artificial Collective Intelligence Engineering: a Survey of Concepts and Perspectives

Collectiveness is an important property of many systems--both natural and artificial. By exploiting a large number of individuals, it is often possible to produce effects that go far beyond the capabilities of the smartest individuals, or even to produce intelligent collective behaviour out of not-so-intelligent individuals. Indeed, collective intelligence, namely the capability of a group to act collectively in a seemingly intelligent way, is increasingly often a design goal of engineered computational systems--motivated by recent techno-scientific trends like the Internet of Things, swarm robotics, and crowd computing, just to name a few. For several years, the collective intelligence observed in natural and artificial systems has served as a source of inspiration for engineering ideas, models, and mechanisms. Today, artificial and computational collective intelligence are recognised research topics, spanning various techniques, kinds of target systems, and application domains. However, there is still a lot of fragmentation in the research panorama of the topic within computer science, and the verticality of most communities and contributions makes it difficult to extract the core underlying ideas and frames of reference. The challenge is to identify, place in a common structure, and ultimately connect the different areas and methods addressing intelligent collectives. To address this gap, this paper considers a set of broad scoping questions providing a map of collective intelligence research, mostly by the point of view of computer scientists and engineers. Accordingly, it covers preliminary notions, fundamental concepts, and the main research perspectives, identifying opportunities and challenges for researchers on artificial and computational collective intelligence engineering.Comment: This is the author's final version of the article, accepted for publication in the Artificial Life journal. Data: 34 pages, 2 figure