De l'analyse à la conception de systèmes multi-agent holoniques (un Framework, guides méthodologiques et applications)

Abstract

Le travail présenté dans cette thèse concerne le développement d'un Framework pour les Systèmes Multi-Agents Holoniques. Ce type de système se compose de structures auto-similaires appelées holons. Un ensemble de holons peut être vu, selon le niveau d'observation, comme une entité unique ou comme un groupe de holons en interactions. Pour concevoir un framework générique et modulaire, nous utilisons une approche organisationnelle. Nous définissons les comportements des entités du framework en termes de rôles et d'interactions. Le framework met l'accent sur la modélisation et la représentation de trois aspects importants d'un SMA Holonique. Structure et Gestion d'un Holon : cette partie du framework prend en compte l'organisation des membres et la gestion du super-holon. Une organisation spécifique est proposée pour définir les statuts des membres vis-à-vis de leur super-holon. Interactions dépendantes du Problème : Pour réaliser les buts et les tâches du super-holon, les membres doivent interagir et coordonner leurs actions. Ces comportements, dépendants du problème, constituent les organisations internes. Notre framework offre aussi la possibilité de modéliser ces aspects. Dynamique : La dynamique est une caractéristique inhérente des SMA. Le framework considère également deux caractéristiques intrinsèques aux SMA holoniques : la Fusion (création et intégration dans le super-holon) et l'Auto-Organisation. Chaque organisation est modélisée en utilisant le modèle Rôle-Interaction-Organisation (RIO). Ce modèle offre une spécification formelle des rôles et permet la vérification et la validation des spécifications. Le framework a été formellement spécifié et cette formalisation, nous a permis de prouver d'importantes propriétés importantes sur l'auto-organisation du système. Nous proposons également une méthodologie pour l'analyse et la conception des systèmes complexes basée sur la notion de "Vues du Système". Chaque vue se consacre à un aspect particulier du système, et est représentée par une holarchie. Deux applications illustrent les concepts présentés dans ce travail. La première applique le framework au cas du Maillage Adaptatif pour le dimensionnement de réseaux radiomobiles. Cette application illustre le raffinement de la partie auto-organisation du framework et la spécification formelle d'un problème réel. La deuxième présente quant à elle, l'application des SMA holoniques pour la simulation d'un important site industriel. Plusieurs holarchies sont utilisées pour capturer les interactions entre les chaînes de production et le trafic routier interne au site. Pour implémenter ces concepts nous proposons un ensemble de modules basés sur la plateforme MadKit.The work presented in this PhD thesis is concerned with the development of a framework for Holonic MultiAgent Systems. This type of systems consists in self-similar structures called holons. A set of holons may be seen, depending on the level of observation, as a unique entity or as a group of holons in interaction. In order to conceive a generic and modular modeling framework, we use an organizational approach. We define then the behavior of the frame work entities in terms of roles and their interactions. The framework is concerned with the modeling and representation of three important aspects of a Holonic MAS. Holon Structure and Management : This part of the framework considers how the members organize and manage the super-holon. It offers a specific organization whose roles define the status of the member from the super-holon's point of view. Goal-Dependent Interactions : In order to achieve the goals/tasks of the super-holon, the members must interact and coordinate their actions. These goal-dependent behaviors are called Internal Organizations and our framework also offers means to model these aspects of the super-holons functioning. Dynamics : Dynamics are inherent characteristics of MAS. The framework considers in particular two of the most attractive characteristics of Holonic MAS: Merging (Creating and Joining a super-holon) and Self-Organization. Each organization is modeled using the Role-Interaction-Organization (RIO) Model. This model offers a formal specification of roles that enables the validation and verification of the model. We have formally specified the framework. Based on this formalization we were able to prove important properties concerning the self-organization of the system. We propose some guidelines based upon this framework for the analysis and design of Complex Systems. Two applications illustrate the concepts presented. The first uses the framework to the Adaptive Meshing Problem applied to the dimensioning of radiomobile networks. It illustrates the refinement of a self-organization module and formal specification. The second presents the use of holonic MAS for the simulation of an important industrial plant. Multiple holarchies are used to capture the interaction between the production and traffic inside the plant. In order to implement these concepts we propose a set of modules based on the MadKit platform.BELFORT-BU L. FEBVRE (900102102) / SudocBELFORT-UTBM-SEVENANS (900942101) / SudocSudocFranceF