Distintas Arquitecturas MultiAgentekali.azc.uam.mx/.../MaterialDidactico/5_ArquitecturasMultiAgente.pdf · arquitecturas reactivas Brooks, creó esta arquitectura teniendo en cuenta

DistintasArquitecturasMultiAgente

AnaLiliaLaureano-Cruces

UniversidadAutónomaMetropolitana-Azcapotzalco

Referencia:Laureano-Cruces.TesisDoctoral.InteracciónDinámicaenSistemasdeEnseñanzainteligentes-IIBB-UNA.http://kali.uam.mx/clc/

Suposicionesconsideradasparalasarquitecturasreactivas

Brooks,creóestaarquitecturateniendoencuentalassiguientessuposiciones:

1. Unaconductacompleja,nonecesariamentetienequeserproductodeunsistemadecontrolcomplejo,másbienunaconductacomplejapuedeservistacomoelreflejodeentornoscomplejos.Estasuposiciónestárelacionadaconlaideadeinteligencia.

2. Enestetipodediseñolacomunicacióndelasinterfacesesimportante.Comoestamostrabajandoconundiseñoincremental,sesugierequesiencuentranenalgúnmomentdificultadesseregreseysecambien(reduciendooagrandando)losmódulos.

3. Deseamosconstruirrobotsbaratosquepuedanvagabundearenespacioshumanos,sinlaintervencióndeéstos.

4. Elmundohumanoestridimensional,noessólounmapadedosdimensiones,asíqueelrobotdebesercapazdemodelarloentresdimensiones,paraqueseaviablelacohabitaciónconhumanos.

5. Lossistemasdecoordenadasabsolutassonfuentedeerroresacumulativos;paraevitarlosedebentenermapasrelacionalesquesonmasútilesparalosrobotsmóviles,sinembargo,estaideaalteralosespaciosdediseñoparalossistemasdepercepción.

6. Sirealmentedeseamosquelosrobotsnosayudenentareashumanas,nosedebenconstruirmundosartificialesperfectosparalosrobots;estasuposiciónestarelacionadaconlaideadeubicación.

7. Aunquelosdatosdelossensoresdeultrasonidosseobtienenfácilmentenorepresentanunafuentericaparadescribirelmundosiendolosdatosvisualesmejoresparaestepropósito.Porestacausaelsonardebeutilizarseenlasinteraccionesdelosnivelesbajos,paraevitarobstáculosentiemporeal.

8. Paralarobustez,elrobotdebesercapazdedarsecuentacuandounsensorfallaocomienzaadarlecturaserróneasydebesercapazderecobrarserápidamente;estoimplicaqueelrobotdebesercapazdecalibrarsesolo,yademásdebehacerloconstantemente.

9. Estamosinteresadosenfabricarrobotsquepuedansobrevivirpordías,semanasymesessinlaasistenciahumanaenunentornocomplejoydinámico,talesrobotsdebensercapacesdemantenerseasímismos.

PartiendodeestassuposicionesBrookscreóunaarquitecturadivididaencapasconductuales;estadivisiónesrealizadadesdeelpuntodevistadelasmanifestacionesexternasdeseadasenelsistemadecontroldelrobot.Enlugardefijarseeneltrabajointernodelasolucióndeestasconductas,estasuposiciónestarelacionadaconlaideadeinteligencia

Arquitecturaincluida(subsumption-architecture)

Nivel0

Nivel1

Nivel2

Nivel3

Losmóduloshacentareasenparalelo;perosidosmódulosentranenconflicto(implicaresultadoscontradictorios).

Setomaránencuentasololosdatosqueprovienendelmódulosuperior.

Sinembargosielmóduloinferiorproduceresultadosmientraselsuperiornotrabaja;setomaránenconsideraciónlosdatosproducidos.

Interpretación

Loanteriorsetraduceenque,independientementedelniveldecapaendondeseencuentrelaacción,aesenivelnoleimportaránlascapasdearriba,quesolamentepuedeninteractuarconellaatravésdelflujodedatos.Deestaformacadanivellograsucompetenciaconlaayudadelascapasquetienedebajodeél.Esteprocesocontinuaráhastaelúltimoniveldondeseencontrarálaconductamascompleja.

ArquitecturaJerárquicaMulti-Agente

García-Alegre,BustosyGuinea,proponenunaArquitecturaJerárquicaMulti-AgenteparalageneraciónincrementaldeconductadecomplejidadcrecienteenelmarcodelaRobóticaAutónoma.

Dentrodeestemarcodereferenciadefineloscuatrocomponentesbásicosdelaarquitectura:agente,agentes,básicos,nivel,comunicaciones.

Agente:Constituyelaunidadfundamentaldelaarquitecturayabarcatantoaspectosreactivoscomodeliberativossinningunarestricciónensugradodecomplejidad.

Agentesbásicos:Sedefinencomolosbloqueselementalesdeconstrucciónquesonnecesariospararesolverunaclaseespecíficadeproblemas,porejemplomovimientolibredecolisióndelsistemaomovimientosdelojo.

Nivel:EnglobaaunconjuntodeAgentesquecompartenunlenguajecompuestoporunconjuntodetérminosrelacionadosconlapercepciónylaactuación.

Comunicación:Enestajerarquía,losnivelessecomunicanentresí,atravésdecanalesbiç➔direccionalesquenotienenasociadaunasemántica,porlocuallosprotocolosdecomunicacióndebendefinirseentreloselementoscomunicantes.

DesdeunaperspectivaglobaldePercepciónç➔Acción,existendosflujosdeinformación:

Dearriba➔abajoguiadoporlosobjetivosquedependedelosmecanismosdecoordinacióndiseñadosparautilizarlashabilidadesdelosAgentesdelnivelinferior.Deabajo➔arribadirigidoporlosdatossensoriales,seencargade,lapropagacióndelainformacióndelestadodelrobot-entorno.

Lacoordinaciónesunmecanismofundamentalqueserealizaentiemporealydependeasuvezdelosobjetivosydelasituaciónenqueseencuentreelrobotenelmundo.DeestaformalosAgentesdeundeterminadoNivelsehayancoordinadosporlosdelNivelsuperiorquelespidelasolucióndeundeterminadotipodeproblemasenloscualesellossonespecialistas,afindealcanzarsuobjetivo.Enlaprácticanoexisteunagarantíadequelapeticiónsealcanceconéxito,perosíunarespuestaanteelproblemaencontradoyunapeticióndeayudaounmecanismodecortequedevuelvaelcontrolalNivelsuperior.

Lapropagación,hacereferenciaalflujodeinformaciónperceptualqueprogresadesdeelNivelinferioralsuperior.UnAgentepropagaestetipodeinformacióncuandoselesolicitadeformaexplícitaobiencuandonopuederealizarsustareasdentrodelasrestriccionesimpuestasporunAgentedeNivelsuperior.

ArquitecturaJerárquicaMultiAgenteRobot

Humano

Stop&Back Avoid Forwrd

GoToPoint FollowContour GoAcross

PathPlanner Cartographer

Pilot:

Percepción

Acción

ArquitecturaModularHorizontal

Esunadelasmásutilizadas

Sebasaenmóduloshorizontalesenlazadosporenlacespredeterminados.

Estetipodearquitecturasseensamblanycadamódulotieneasucargounafunciónhorizontalespecífica.

Comandosdelossensoresylosefectores

Focodeatención

Percepción Acción

RepresentacióndelMundo

FuncionesdeInterpretación

Módulosmásutilizados

PercepciónyfuncionesdemotorMandareinterpretarlascomunicacionesUnabasedecreencias;quecomprendeelentornoyotrosagentesExperticiaeneldominiodehabilidadesManejodeobjetivosytomadedecisionesPlanificacióndeacciones

Controljerárquicoadaptativo

Kaelbling,proponesunaarquitecturaprimariaqueseríaigualquelapropuestaporBrooks.Seguiráexistiendolagranularidaddelascapasconductuales,pero,dentrodecadaniveldecompetenciaexisteunadescomposiciónhorizontalmayor.

Conestamayordescomposiciónhorizontaldentrodecadaniveldecompetencia,sepretendequecualquieradelossubcomponentesdeacciónpuedatomarventajadecualquieradelassalidasdelcomponentedepercepción.

Existeunamayordivisión,dóndecadaconductaserádescompuestaencapasdeabstracción,conlecturasdesensorsininterpretaciónenlosnivelesmasbajosymodelosdelmundosofisticadoenlosnivelesmásaltos;enestecasoelcomponentedeacciónconsistiráenunconjuntodeconductas.

Otracaracterísticadeestapropuestaesuncontroljerárquicoadaptativo,quevistaentérminosdediferentesconductas,paralocualsecrearonprocedimientosllamadosmediadores.

Hayquehacerhincapiéenqueestetipodearquitecturaseldiseñoporabstracciónconductualesimportanteyesendondesebasaeldiseñodelsistemainteligentedecontroldelrobot.Yesimportantequeexistaunareciprocidadconelsubcomponentedepercepción.

ControlJerárquicoadaptativo

SigueparedesEvitaobstáculos

Nivel2

Nivel1

Comandodeacción

ModelodelMundo

ElControlseencuentraenelanálisisydiseño

Elcontrolseencuentraenelanálisisyeldiseño,deaquíqueésteseatanimportante.

Semencionóqueelmodeladointernodelsistemaserealizaenbaseacómosedeseasecomporteelsistema.Implicatenerunaclaraycompletaideadequéesloquedeseamosrealiceelsistema.

Deotraformaseríaimposiblefijarobjetivosparcialesacadaunodelosagentesdeacuerdoasustareas.

Loanteriorsetraduceenquelosdiseñadoresdesistemasconagentesreactivosdeben:

invertirmuchotiempoeneldiseñoparadejarpre-compiladoofijoenhard-wireelmecanismodeacción-selección.

Mientraslosmecanismosdeplanificación(inteligenciaartificialtradicional)dejanmuchotrabajoalagentedeliberativo.

Laaproximaciónreactivadejamuchotrabajodeliberativoaldiseñador.

PropiedadesdeunSistemaReactivo

Lareactividadestarepresentadaporunmodelobasadoenlaconducta(agentesreactivos)deunadeterminadaactividad.

losagentesreactivos,éstossonsimplesyfácilesdecomprender;nobasansufuncionamientoenunarepresentacióninternadelentorno,estoes,desarrollanaccionescomplejasconarquitecturassimples,deaquísumenorcosto.

Estosagentesseconsideranubicados(situated),loquesignificaquenotomanenconsideracióneventospasadosynosonincapacesdeverhaciaelfuturo;susaccionesestánbasadasenloquesucedeenundeterminadoinstanteyenlacapacidadparaobtenerlaslascaracterísticasdelmundoquelepermitenactuar,porlotanto,noplanificanloqueharán.

FIN