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AGENTES II 14/11/07 Agentes II Modelos de Agentes 2007 Otoño
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Agentes IIModelos de Agentes
2007Otoño
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Arquitecturas de Agentes
Agentes basados en la lógica en los cuales la toma dedecisiones está basado en la deducción lógica
Agentes reactivos en los cuales la toma de decisiones estáimplementada como función situación-acción
Agentes BDI en los cuales la toma de decisiones depende dela manipulación de estructuras de datos que representan lascreencias, deseos e intenciones del agente
Arquitectura multinivel en los cuales la toma de decisionesdepende de la interacción entre varios elementos que razonansobre distintas abstracciones del entorno
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Arquitectura de un AgenteInterface
Actuadores/Sensores
Acción
Percepción
Codificación
Decodificación
Entorno
Protocolos deComunicación
Protocolos deCooperaciónn
Competencias
Razonamiento
Aprendizaje
Compromisos
IntensionesCreencias
Modelos
Individualidad
Rol
Planes
Sociabilidad
Potencialidad Actualización
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¿Qué modelo de agente?
Agente cognitivo Intelligente, savoir-faire
representado en forma de unaBC.
Entorno simbólico Agente intencional (deseos,
planes explícitos). Interacción en grupos de
Agentes
Agente reactivoNo intelligente, sin savoir-faire reprepresentado.Mecanismos de reacción.
Sin planificación.Sin deseos explícitos.
Agente que actúa por reflejos.Entorno subsimbólico(capacidades sensoriales ymotrices).
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¿Qué modelo de agente?
Criterios de elección del modelo de un Agente
Conducta o comportamiento esperado de los agentes.
Relación con el Mundo
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Interacciones entre agentes
La interacción entre agentes es inevitable para alcanzar objetivos individuales, para manejar
interdependencias Está conceptualizada para que ocurra en el
Knowledge-level ¿Qué metas?, ¿Cuando?, ¿Quién las ejecuta?
Tiempo de ejecución flexible para iniciar yresponder. Sincrónicas, programas, etc
Implica un cambio de paradigma respecto la concepción previa de la interacción computacional
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Agentes
Uno puede definir el mecanismo de resolución de problemasde un Agente en términos de lo que este cree, como procedepara alcanzar las metas que se propone, las capacidades queposee y relacionar su su conducta con sus característicasindividuales y atributos como sus preferencias. [Haddadi96]
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Agentes = Sistemas Intencionales
Intencionalidad es la propiedad de muchos estados mentales yeventos por la cual estos se relacionan o dirigen a objetos oestados de cosas (states of affairs).
Por ejemplo: Si yo tengo un deseo este debe ser un (deseo) de hacer algo o que algo ocurra de determinada manera (en el mundo)
Las creencias y los deseos son intencionales.
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Agentes = Sistemas Intencionales
La intencionalidad se refiere a las intenciones de un Agentecomo implicadas de forma racional por sus creencias (las del sistema) sobre el mundo.
Por ejemplo: Si uno supone que un Agente cree p,q,r…uno tiene que creer lo que se puede deducir de estas proposiciones p,q,r…
[Dennett,81]
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Intenciones
Las intenciones dirigen el razonamiento basado enmetas
Las intenciones restringen la deliberación futura
Las intenciones son persistentes
Las intenciones influyen en las creencias en las cualesse fundamenta el razonamiento práctico
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Arquitectura C3
Las competencias de un Agente definen todo aquelloque es capaz de realizar por sí mismo.
Comptencias
Cooperación
Comunicación
Comptencias
Cooperación
Comunicación
A1
A2
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Componentes de la personalidad de unAgente
Racionalidad Intencionalidad Posición (postura) Reciprocidad Comunicación Conciencia
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Componentes de la personalidad de unAgente: Falta de acuerdo
Importa? La riqueza (expresiva) ayuda a su
mayor aceptación Tipo amplio de aplicaciones Fertilización interdisciplinar Falta de precisión Abuso en la terminología
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Actitudes Intencionales
Las actitudes intencionales juegan diferentes roles en laidentificación de la personalidad de un Agente.
* Cognitivas se refieren a aspectos epistemológicos
* Volitivas se refieren a la acción y el control , denotan un intento de realizar una acción
(Conative).* Afectivas se refiere a la dinámica del Agente.
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Actitudes Intencionales (1)
Cognitivas
Afectivas
Volitivas
Creencias, Conocimiento, Reconocimiento
Intención, Plan, Compromiso
Metas, Deseo, Preferencias
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Actitudes Intencionales (2)
Informativas
Motivaciones
Sociales Obligación, Permisividad
Creencias, Conocimiento, ReconocimientoIntención, Elección, Plan, Meta, Deseo, Compromiso, Preferencia,(whish, want)
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Actitudes Intencionales (3)
Informativas
Motivaciones
Deliberativas Intenciones, planes
Creencias, Conocimiento, Suposiciones Deseo, Motivaciones, Metas
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Arquitecturas BDI
BDI = Belief, Desires and Intentions
BDI tiene como objetivo modelar laagencialidad racional o intencional
Los símbolos que representan el mundo secorresponden actitudes mentales
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Arquitecturas BDI
Creencias: Modelan el estado del Mundo
Deseos: Permiten la elección de estadosposibles del mundo.
Intenciones: Son el compromiso para alcanzarun cierto estado
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Agentes
Un Agente simple que razona acerca de las acciones implica:
1) Selección (de una tarea) (what to do)
2) Razonamiento (dirigido por las metas) (how to do)
3) Ejecución (when to do)
Además de considerar los cambios que sufre el entorno y lasacciones (y decisiones) necesarias para manejar una Situación.
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Agentes
Un thread propio de control
Actividad: ordena seguir adelante
Un mecanismo de control sobre supropio destino
Autonomía: ordena detenerse o decir no
Los Agentes Racionales poseen
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Conocimiento y Creencias
The problem is that intentional notions --such as beliefs anddesires-- are referentially opaque, in that they set up opaquecontexts in which the standard substitution rules of first-orderlogic do not apply. In classical (propositional and first-order)logic, the denotation, or semantic value, of an expression is dependent solely on the denotation of its sub-expressions. Forexample, denotation of the propositional logic formula p∧q isa function of the truth-values of p and q. In contrast, the intentional notions are not truth functional. It is surely not the case that the truth-value of the sentence:“Jaime believes p” is dependent solely on the truth-value of p. [Wooldrige, 1992]
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Mundos Posibles
El lenguaje para expresar la semántica de un mundoposible es la lógica modal.
La lógica modal fue desarrollada para formalizarargumentos que incluyen necesidad y posibilidad.
Una proposición necesaria es una proposiciónverdadera que no puede ser falsa.
Una proposición posible es una que podría serverdadera.
Con respecto a los mundos posibles una proposiciónnecesaria es aquella que es verdadera en todos losmundos y una proposición posible es aquella que esverdadera en al menos un mundo.
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¿Qué es una Modalidad?
Una modalidad es un operador que aplicado a unaformula(s) produce una nueva fórmula con un nuevosignificado.
Por ejemplo: el operador ¬ aplicado a la fórmula Ψproduce una nueva fórmula ¬Ψ
La única diferencia con la lógica clásica es que el valor deverdad de ¬Ψ está determinado sólo por el valor de Ψ.
Las modalidades no son funciones que conserven laverdad
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Ejemplos de operadores unarios
Ψ Es necesario que Ψ
◊Ψ Es posible que Ψ
FΨ En algún momento en el futuro Ψ será verdadero
PΨ En algún momento en el pasado Ψ fue verdadero
BiΨ El agente i cree que Ψ
KiΨ El agente i sabe que Ψ
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Ejemplos de operadores unarios
Ψ Es necesario que Ψ
◊Ψ Es posible que Ψ
FΨ En algún momento en elfuturo Ψ será verdadero
PΨ En algún momento en elpasado Ψ fue verdadero
BiΨ El agente i cree que Ψ
KiΨ El agente i sabe que Ψ
OiΨ El agente i está obligado Ψ
Lógica Modal
Lógica Modal
Lógica Temporal
Lógica Temporal
Lógica Doxástica
Lógica Doxástica
Lógica Deóntica
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Operadores binarios
θ→Ψ (implicación intuicionista)
U(Θ,Ψ) Hasta que Θ sea verdadero, Ψ es verdadero
t0 t1
U(Θ,Ψ)Ψ
Θ
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Lógica ModalLa sintaxis de la lógica modal es la de la lógica clásica con laadición de dos operadores modales �necesidad y ◊ posibilidad.
◊ϕ = ¬ ¬ϕ
La semántica se define en términos de un modelo M= 〈W,R,π 〉W es un conjunto de mundos posiblesR es una función binaria, llamada función de accesibilidadπ es una función de asignación que determina para cada w∈W,los valores de verdad de las proposiciones atómicas en W
Es un grafo (W,R) con una función de asignación de verdad π que indicaque variables proposicionales son verdaderas y en que vértice
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Recodatorio
Ψ1∨Ψ2 ¬ Ψ1 → Ψ2
Ψ1∧ Ψ2 ¬ (Ψ1 → ¬ Ψ2 )
Ψ1↔ Ψ2 (Ψ1 → Ψ2) ∧ (Ψ2 → Ψ1)
◊ Ψ = ¬ ¬ Ψ
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Lógica Modal
Las fórmulas validas en una lógica modal se interpretan deacuerdo a un par 〈 M, w〉 usando la relación de satisfacción(M| p).
Una fórmula es satisfactible si es satisfecha en al menos unpar modelo/mundo.
Una fórmula es verdadera si es satisfactibe en cada uno de los mundos del modelo
Una fórmula es valida si es cierta en cada uno de los paresmodelo/mundo
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Semántica de una Lógica Modal
〈 M, w〉 | true
〈 M, w〉 | p donde p ∈ Prop, sii p ∈ π(w)
〈 M, w〉 | ¬ϕ sii 〈 M, w〉 | ¬ ∅ ϕ
〈 M, w〉 | ϕ∨ψ sii 〈 M, w〉 | ϕ ó 〈 M, w〉 | ψ
〈 M, w〉 | � ϕ sii ∀w’∈W. (w,w’)∈R entonces 〈 M, w’〉 | ϕ
〈 M, w〉 | ◊ϕ sii ∃ w∈W. (w,w’)∈R ∧ 〈 M, w’〉 | ϕ
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Propiedades de la lógica modal
K: (ϕ ⇒ψ) ⇒(ϕ ⇒ ψ)
T: � ϕ ⇒ ϕ
D: � ϕ ⇒ ◊ϕ
4: � ϕ ⇒ �ϕ
5: ◊ϕ ⇒ � ◊ϕ
NEC: si |ϕ entonces �|ϕ
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Lógica Epistémica
K: El conocimiento de un agente está cerrado por la implicación, es decir, conoce todas las consecuencias de sus creencias validas.T: Es el axioma del conocimiento e implica que lo sabe un agente es verdadero. D: Las creencias validas de un agente son no contradictorias.4: Es el axioma de introspección positiva y denota que un agente sabe lo que sabe.5: Es el axioma de introspección negativa y denota que un agente conoce lo que no sabeNEC: La regla dicta que un agente conoce toda fórmula valida y en consecuencia todas las tautologías
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Sistemas notables
Los atributos usuales del conocimiento y lascreencias están referidos a la veracidad (la verdaddel conocimiento, la consistencia de las creencias)y la introspección.
T = NKT
S4 = NKT4
S5 = NKT5
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El sistema K
K: (ϕ ⇒ψ) ⇒( ϕ ⇒ ψ)
Ν: if | ϕ then | ϕ
⇒: � ϕ ∨ ◊ψ ∨ ◊(¬ϕ ∧¬ ψ)
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Conocimiento vs Creencias
El conocimiento puede ser distinguido de las creencias considerando el conocimiento como
una creencia que es verdadera:
Ki ϕ ⇔ Bi ϕ∧ϕ
Ki ϕ denota que “un agente i sabe que ϕ”
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W
Bi
Ki
Agentes BDI
El agentei existe en un mundoW.
Bi representa las creencias delagentei sobre W
Ki representa el conocimientoque el agentei tiene sobre W
Hay un área gris que representalo que el agentei puede aprender
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Ominiciencia Lógica
La regla de necesidad y el axioma de conocimiento juntosimplican que un agente cree toda fórmula valida y conoce todas las consecuencias lógicas de sus creencias validas.
Consistencia lógica: un agente no debe creer en ϕ y ψ al mismo tiempo si ϕ ⇒ ¬ψ
Equivalencia lógica: dice que dadas dos proposiciones i) ϕ y, ii) ϕ∧ψ, dado que ψ es verdadera entonces i) y ii) son lógicamente equivalentes.
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Ominiciencia Lógica:Problemas
Un agente cree todas las fórmulas validas Las creencias de un agente están cerradas bajo la
consecuencia lógica Las proposiciones equivalentes son creencias
idénticas Si los agentes son inconsistentes entonces creen todo
(cualquier cosa) En el peor de los casos la automatización no es
posible.
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Ominiciencia Lógica:Soluciones
La consistencia es una propiedad muy rigurosa paraun razonador ideal: basta con ser no contradictorio.
Proposiciones equivalentes no tienen porqué sercreencias equivalentes
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Intenciones y Creencias
Consistencia intenciones-creencias Un agente debe creer que sus objetivos son posibles No debe creer que no alcanzará sus objetivos Dadas las condiciones adecuadas creerá que alcanzará sus objetivos
Incompletitud intenciones-creencias Las intenciones deben ser consistentes con las creencias pero no
deben soportarlas. Es posible no tener creencias completas sobre laspropias intenciones.
Problema del Side-effect Un agente que intenta hacer a y que cree que hacer a requiere hacer b
no tiene por que tener la intención de hacer b
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Deseos e intenciones
Consistencia interna Un agente debe evitar tener intenciones en conflicto pero
puede tener deseos en conflicto Análisis de medios y objetivos (means-end)
Las intenciones crean problemas para las deliberacionesfuturas, los deseos no necesariamente
Mantener memoria de los éxitos y fracasos (de lasintenciones) Para mantener el compromiso con cierta acción; a los
deseos no hay asociado per se un compromiso.intenciones son deseos + compromiso para actuar.
Consistencia con las creencias Las intenciones deben ser consistentes con las creencias
pero no así los deseos
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Marco lógico
El lenguaje de formulación es de primero orden, multimodalcon igualdad.
Operadores estándar de lpo + Happens, Done, BEL, y GOAL
El mundo está definido como una secuencia discreta deeventos que se extiende de forma infinita al pasado y futuro
Happens define una secuencia de eventos que ocurrirá Done define una secuencia de eventos que ha ocurrido e;e’ (e seguido de e’) e½e’ (e o e’) e? ( test) e* (iteración)
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Marco lógico (2)
Los operadores temporales son: � (siempre) ◊ (algunasveces), LATER, y BEFORE. Estos símbolos no deben serconfundidos con los necesidad y posibilidad.
La semántica de BEL, y GOAL está dada por lasrelaciones de accesibilidad a los mundos posibles de lascreencias y las metas.
Se asume que los agentes sólo poseen un subconjuntode las relaciones de accesibilidad. Esto se conoce comouna restricción de realismo. Esto evita que los agentesno elijan mundos que sobrepasen sus creencias
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Marco lógico (3)
Si un agente cree ϕ que es verdad ahora, nopuede desear que sea falso ahora, un agente nopuede elegir lo que no puede cambiar
≤ (BEL x ϕ ) ⇒(GOAL x ϕ )
Un agente supone que sus metas son falsas (o noestán conseguidas) para luego satisfacerlas (A_GOAL x ϕ ) = (GOAL x (LATER ϕ)) ∧ (BEL x ¬ϕ)
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Estados Mentales de un Agente
intencionesaccionesmisiones
creencias capacidades
Procesadode
mensajes
compromiso Decisiones(arbitrado)mensajes
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Estados Mentales de un Agente
Intención: Es la voluntad de cumplir un deseo o de efectuar una acción
),(),(
)),(,(
),(
),(
),(/),(
PxBelaxBel
axDoxBel
PxBel
PaxBel
PxGoalPaxIntend
!"
"
¬"
!"
#$
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Estados Mentales de un Agente
Las creencias representan algún conocimientosobre otros agentes. El agente a1 cree ϕ sobre elagente a2.
BEL a1 a2 ϕ Las capacidades corresponden a las capacidades
para actuar. Las metas son generadas por la evaluación de
mensajes de otros agentes y/o corresponden a lasfinalidades del agente
Las intenciones corresponden a la decisióntomada al adoptar una meta. Un agente sóloadopta metas que sabe que puede alcanzar.
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Estados Mentales de un Agente
Una intención es cumplida a través deacciones dirigidas a alcanzar una meta.
Una meta asignada por otro agente es unamisión.
El agente mantiene en memoria todasmetas asignadas:
MIS a1 a2 ϕ Ga ϕ = MIS a,a ϕ
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Creencias sobre las competencias
¿Quién puede hacer qué ?
* Por delegación de tareas* Por colaboración
))),(,(,,()),(,()),(,()),(,(
TbDobIntendbarequestTbDoaBelTaDoaBelTaDoaIntend
a
•∧
¬∧
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Creencias sobre las competencias
¿Cómo representar las competencias? Mediante palabras clave:
• Transportar, Editar, Buscar, etc.
Mediante predicados• Buscar(A1,Ok, Fi)
Agente
Objeto
Fuente
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Creencias sobre la competencias
Objeto de Representación
...
Capaz de calculos numéricos
Capaz de Integrar
Capaz de derivar
Capaz de Calcular
Capaz de calculos simbólicos
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Creencias sobre la competencias
Vista Introspectiva Bel(a, (Bel (a, Bel (a, Bel( .... Bel(a,a))...)
Modelo propio
)),(,(
)),(,(
!
!
bDoaBel
bBelaBel
"
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Bibliografía* Jennings, N. & Luck, M.. “Introduction to Autonomous Agents and Multi-Agent Systems” The 5th Int. Conf. On Autonomous Agents. 2001.* Russell, S. & Norvig, P. “Artificial Intelligence: A Modern Approach” Prentice-Hall Series in Artificial Intelligence. 2002* Haddadi, A. “Communication and Cooperation in Agent Systems: A Pragmatic Theory” Lecture Notes in Artificial Intelligence #1056. Springer-Verlag. 1996. ISBN 3-540-61044-8* Rosenschein, J. & Zlotkin, G. “Rules of Encounter. Designing Conventions for Automated Negotiation among Computers”. MIT Press. 1994 ISBN 0-262-18159-2 * Dennett, D. “Brainstorm”. Harvester Press. 1981 * Weiss, G. “Multiagent Systems: A modern Approach to Distributed Artificial Intelligence”. MIT Press. 1999. ISBN 0262-23203*Thijsse, E. “Partial Logic and KnowlegeRepresentation” EBURON. 1992. ISBN 90-5166-267-X
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Ejemplos de la lógica modal
� ϕ → � ϕ es valido
� (ϕ → ϕ) es valido ya que (ϕ → ϕ) es valida en todos los MP
� ϕ → ϕ no es valido ya que hay modelos en que se cumple que {� ϕ, ¬ϕ}
