Auction-based and Distributed Optimization Approaches for Scheduling Observations in Satellite Constellations with Exclusive Orbit Portions

We investigate the use of multi-agent allocation techniques on problems related to Earth observation scenarios with multiple users and satellites. We focus on the problem of coordinating users having reserved exclusive orbit portions and one central planner having several requests that may use some intervals of these exclusives. We define this problem as Earth Observation Satellite Constellation Scheduling Problem (EOSCSP) and map it to a Mixed Integer Linear Program. As to solve EOSCSP, we propose market-based techniques and a distributed problem solving technique based on Distributed Constraint Optimization (DCOP), where agents cooperate to allocate requests without sharing their own schedules. These contributions are experimentally evaluated on randomly generated EOSCSP instances based on real large-scale or highly conflicting observation order books

Practical Application of Matchmaking Problem : Trainee Allocation for Teachers

In this paper, we tackle a complex real-world problem: trainee allocation for primary school teachers in a French teaching Academy. In this real-world problem, the most difficult part consists of generating the preference lists according to the constraints, priorities and wishes in order to reduce this problem into the well-known Hospitals / Residents (HR) problem. Additionally, when we apply the existing algorithm for solving this problem we favorite one community or another. In this paper, we adapt the Swing method to the HR problem and we apply it to this real-world problem in order to balance the different objectives. In this way, the Swing method decreases the management cost of the operation

Méthodologie de développement de systèmes multi-agents adaptatifs et conception de logiciels à fonctionnalité émergente

Environments within which applications are embedded are growing in complexity and dynamicity, considering the large number and the diversity of the takeholders. Functions of such systems become more and more difficult to define, and their specifications are often incomplete, even if their components are easily identifiable and specifiable. Without new design and modeling methods, managing such project will become too constraining, long and costly to cope with.We propose to use cooperative self-organising adaptive multi-agent systems (AMAS) to tackle these design problems. The functionality of such systems emerges from coopera- tive interactions between agents. Nevertheless, developing using AMAS is still an ad-hoc process and reduced to a small group of users. Several applications have been designed by using AMAS, but it has never been executed by novices and non AMAS experts. To answer to this lack of visibility and openess, the ADELFE project – for Atelier de DEveloppement de Logiciels à Fonctionnalité Emergente or Toolkit for developing applications with emergent functionalities – proposes to develop a methodology based on these emergence oriented principles. This methodology is defined in three points : process, notations and tools. The ADELFE process is based on the Rational Unified Process and extends or adds some agent specific activities. Notations are extensions of UML and A-UML. Tools have been developed or extended in to support notations, with OpenTool, and following the process is eased by using AdelfeToolkit.The relevance of this approach has been confronted to the development of experimental applications. Some results from a dynamic timetable solver, ETTO, and from a multi-robot transportation task are presented and analysed.Les environnements des applications d’aujourd’hui sont de plus en plus complexes et dy- namiques, compte tenu du grand nombre et de la diversité des acteurs en jeu. Les fonctions de tels systèmes deviennent alors de plus en plus difficiles à définir, et leur spécification est souvent incomplète, même si les composantes restent pleinement identifiables et spécifiables. Si de nouvelles méthodes de conception et de modélisation ne sont pas mises au point, la gestion des projets deviendra de plus en plus contraignante, longue et coûteuse.Nous proposons d’utiliser les systèmes multi-agents adaptatifs par auto-organisation coopérative pour palier ces problèmes de conception. La fonctionnalité de ces systèmes est une résultante émergeant des interactions coopératives entre agents. Toutefois, le développement de tels systèmes est resté confidentiel et réduit à un groupe autour de ses créateurs directs. Certes de nombreuses applications ont été conçues grâce à ces systèmes, mais jamais par des novices, non experts du domaine. Pour répondre à ce manque de visibilité et d’ouverture, le projet ADELFE - pour Atelier de DEveloppement de Logiciels à Fonctionnalité Emergente - propose de développer une méthode de développement d’applications repo- sant sur ces principes et définie en trois points : un processus, des notations et des outils. Le processus d’ADELFE est basé sur le Rational Unified Process et y ajoute des activités spécifiques à l’ingénierie orientée agent. Les notations sont une extension des notations UML et A-UML. Des outils ont été développés ou étendus afin de prendre en charge à la fois les notations, grâce à OpenTool, et le processus, grâce à un outil d’aide au suivi appelé AdelfeToolkit.La pertinence de cette méthodologie a été mise à l’épreuve au cours de développements d’applications diverses. Nous présentons ici les résultats obtenus pour un problème de résolution dynamique d’emploi du temps, ETTO (pour Emergent Time Tabling Organisation), et pour un problème de transport multi-robot de ressources

Méthodes orientées agent et multi-agent

http://www.emse.fr/~picard/publications/bernon09industrie.pdfNational audienceLes systèmes multi-agents (SMA) ont montré leur pertinence pour la conception d'applications distribuées (logiquement ou physiquement), complexes et robustes. Le concept d'agent est aujourd'hui plus qu'une technologie efficace, il représente un nouveau paradigme pour le développement de logiciels dans lesquels l'agent est un logiciel autonome qui a un objectif, évolue dans un environnement et interagit avec d'autres agents au moyen de langages et de protocoles (voir le chapitre 1 " Introduction aux systèmes multi-agents "). Souvent, l'agent est considéré comme un objet " intelligent " ou comme un niveau d'abstraction au-dessus des objets et des composants (voir le chapitre 5 " Composants logiciels et systèmes multi-agents "). Les méthodes de développement orientées objet - au vu des différences entre les objets et les agents - ne sont pas directement applicables au développement de SMA. Il est alors devenu nécessaire d'étendre ou de développer de nouveaux modèles, de nouvelles méthodologies et de nouveaux outils adaptés au concept d'agent

LOOM, an algorithm for finding local optima of expensive functions

http://www.emse.fr/~picard/publications/riviere13loom.pdfInternational audienceEngineering optimization often involves one or many computationally intensive softwares that must be called to calculate the performance of candidate solutions. Despite the calculation cost, it is useful to characterize the global and the local optima. A new algorithm is described here that searches for all the local optima in a reduced number of calls to the true performance functions. The algorithm is based on repeated local searches on metamodels of the true performance functions and called LOOM (LOcal Optima through Metamodels). The local optima are identified as an output of the search. The search distributes computational resources equally among the basins of attraction. This article presents the algorithm and describes a first series of tests in two dimensions where a kriging metamodel is used

Trust Management within Virtual Communities: Adaptive and Socially-Compliant Trust Model

21 pagesRecent years have witnessed increasing interest of people in sharing, collaborating and interacting in many different ways among new social structures called Virtual Communities (VC). They represent aggrega- tions of entities with common interests, goals, practices or values. VCs are particularly complex environments wherein trust became, rapidly, a prerequisite for the decision-making process, and where traditional trust establishment techniques are regularly challenged. In our work we are considering how individual and collective trust policies can be managed, adapted and combined. To this aim, we propose an Adaptive and Socially-Compliant Trust Management System (ASC-TMS) based on multi-agent technologies. In this framework, policies are used as concrete implementations of trust models in order to specify both (i) user-centred (i.e. personal) and community-centred (i.e. collective) trust requirements. Agents are used to manage and combine these different policies in a decentralized and flexible way. We describe the functionalities and the architecture that supports them and discuss also a prototype implementation

Applying semantic web technologies to context modeling in ambient intelligence

http://www.emse.fr/~picard/publications/sorici13percam.pdfInternational audienceRepresentation and reasoning about context information is a main area of research in Ambient Intelligence (AmI). Given the openness and decentralization of many AmI applications, we argue that usage of se- mantic web technologies for context modeling brings advantages in terms of standards, uniform representation and expressive reasoning. We present an approach for modeling of context information which builds and improves upon related lines of work (SOUPA, CML, annotated RDF). We provide a formalization of the model and an innovative realization using the latest proposals for semantic web standards like RDF and SPARQL. A commonly encountered ambient intelligence scenario showcases the approach

Organisation multi-agent pour la gouvernance de systèmes Machine-to-Machine

http://www.emse.fr/~picard/publications/persson11jfsma.pdfInternational audienceLe paradigme Machine-to-Machine (M2M) implique des appareils (capteurs, effecteurs) interagissant pour fournir des services localisés dans le monde physique. Avec la maturité du M2M, émerge une demande grandissante pour des solutions mutualisées dans lesquelles les applications peuvent partager un ensemble commun d'appareils. Dans ce contexte, le projet SensCity propose une infrastructure pour mettre en oeuvre des applications à l'échelle de la ville, ce qui nécessite de fournir des moyens de gouvernance agile pour prendre en compte l'extensibilité du système (ie. scalability). Nous proposons d'utiliser les technologies multi-agents pour répondre à cette problématique. Selon cette approche, la stratégie de gouvernance est exprimée par une organisation multi-agent à l'aide du framework organisationnel MOISE. Nous illustrons notre proposition par un système de gestion intelligente du strationnement

Gestion de la confiance et intégration des exigences sociales au sein de communautés virtuelles

http://www.emse.fr/~picard/publications/yaich11jfsma.pdfInternational audienceLa confiance est devenue un facteur clé des processus de décision au sein de communautés virtuelles. Le caractère ouvert et décentralisé de ces environnements couplés à leur dimension sociale défient les mécanismes actuelles de gestion de la confiance. Notamment pour ce qui concerne la gestion et l'intégration des exigences de confiance des utilisateurs et ceux de leurs communautés. Afin de répondre à ce problème, nous proposons SC-TMS, un système de gestion de la confiance adaptatif basé sur le principe de conformité sociale [4]. En nous appuyant sur les technologies multi-agents, des politiques de confiance sont utilisées pour spécifier à la fois les modèles de confiance centrés utilisateur et les modèles centrés communauté. Les agents y sont utilisés pour gérer et combiner ces différentes politiques de manière flexible et décentralisée. Nous décrivons les fonctionnalités et l'architecture qui les mettent en oeuvre et discutons de leur implémentation