Tassonomia dei Sistemi
Distribuiti
Antonio D'Angelo
Comportamento
definizione dell'elemento base del controllo
di un robot autonomo
regolarità di interazione fra il robot e il
proprio ambiente
legge di controllo per raggiungere e/o
mantenere un particolare obiettivo
assegnato
Comportamenti come Operatori
I comportamenti sono operatori che
definiscono il:
raggiungimento di un obiettivo, se specificano
stati terminali, per cui il robot si ferma nel momento della loro realizzazione;
mantenimento di un obiettivo, se perdurano nel
tempo e non sono rappresentabili come stati
terminali perchè sono caratterizzati da equilibri
dinamici da mantenere.
Significato degli Operatori
Raggiungimento: il robot si ferma nel momento della realizzazione dell'obiettivo;
Mantenimento: non si tratta di uno stato
terminale perchè è caratterizzato da un
equilibrio dinamico da mantenere.
Comunicazione ed Interazione
Se sono presenti due o più robot nel
medesimo ambiente, allora è necessario
stabilire sotto quali condizioni le azioni
dell'uno influiscono sul funzionamento
dell'altro
interazione: mutua influenza sui
comportamenti
Comportamento Collettivo
comportamento collettivo: ogni schema
temporale di interazioni fra più agenti definiti
da un osservatore esterno
Fra tutti i possibili comportamenti collettivi
solo alcuni sono effettivamente rilevanti per
il conseguimento di un obiettivo collettivo
Comunicazione
la comunicazione è il modo più comune
attraverso il quale gli agenti intelligenti
possono cooperare fra loro;
il risultato osservabile di un comportamento
può essere interpretato come una forma di
comunicazione;
Comunicazione Diretta
comunicazione diretta: atto comunicativo
puro, con il solo obiettivo di trasmettere
informazione (ad es. il parlato o la trasmissione di un messaggio radio);
non deve essere necessariamente
simbolico;
che siano uno o a molti si richiede che i
riceventi siano identificabili;
Comunicazione Indiretta
comunicazione indiretta: si basa
sull'osservazione del comportamento di un
altro agente;
questo tipo di comunicazione viene
chiamato stigmergico in biologia;
si riferisce alla modifica dell'ambiente
piuttosto che ad uno scambio messaggi
diretto;
Cooperazione
cooperazione: forma di interazione basata
sulla comunicazione.
alcuni modelli di comportamento collettivo
richiedono una comunicazione diretta:
comportamenti collettivi dipendenti da qualche
forma di negoziazione
richiedono l'assegnazione dei singoli compiti a
tutti i partecipanti
Cooperazione Esplicita
cooperazione esplicita: si definisce come
tale
un insieme di interazioni che coinvolgono uno
scambio di informazioni o,
l'esecuzione di azioni a beneficio di altri
agenti
Cooperazione Implicita
cooperazione implicita: si tratta di azioni
che, pur essendo parte del repertorio di
comportamenti per il conseguimento di
obiettivi specifici di un singolo agente,
possono avere nell'ambiente l'effetto di
aiutare altri agenti a conseguire i propri
obiettivi
Interferenza e Conflitto
interferenza: qualunque influenza che si
oppone o blocca il comportamento di un
agente verso il conseguimento di un
obiettivo;
Nelle società costituite da agenti con gli
stessi obiettivi, l'interferenza si manifesta
con la competizione per risorse condivise;
Conflitti
Nelle società differenziate, dove i singoli
individui possono avere obiettivi diversi fra
loro, i conflitti si presentano in forme più
complesse come
la discordanza fra obiettivi,
il deadlock, arrivando anche alla
presenza di oscillazioni
Competizione sulle Risorse
competizione sulle risorse: forma di interferenza dovuta alla molteplicità causata da
gruppi di agenti che competono per l'ac-cesso
a risorse comuni come
lo spazio libero,
le informazioni disponibili o
gli oggetti presenti nell'ambiente;
questa forma di interferenza compare sia in
gruppi omogenei che eterogeni di individui.
Competizione sugli Obiettivi
competizione sugli obiettivi: dipende da
conflitti dovuti alle relazioni esistenti fra gli
stessi obiettivi
insorgono solamante in gruppi disomogenei dove gli individui perseguono sottoobiettivi differenti
compatibili ad alto livello
conflittuali ai livelli più bassi
Modello Predittivo
La competizione sugli obiettivi può essere
ridotta con tecniche DAI se
si assegna agli agenti capacità predittive
sul comportamento degli altri agenti, con
un modello che ciascun agente deve
mantenere sugli obiettivi e le intenzioni di
ogni altro agente del gruppo.
Regole Sociali
l'approccio predittivo richiede risorse
computazionali che non scalano con
l'aumentare della dimensione del gruppo
l'uso di regole sociali è un modo meno
costoso per eliminare o ridurre parzialmente la competizione su obiettivi e/o
risorse
Interferenza e Competizione
L'aumento della dimensione del gruppo
provoca anche un aumento dell'interferenza dovuta alla competizione per
l'acquisizione di risorse
il declinio della performance globale del
gruppo dà luogo ad una sempre maggiore
richiesta di regole sociali
Efficienza e Robustezza
Nei sistemi robotici coesistono due tipi
diversi di valutazione della capacità di
conseguimento degli obiettivi posti:
l'efficienza, che dipende essenzialmente dagli
algoritmi implementati in ciascun robot per
raggiungere l'obiettivo richiesto, e
la robustezza, che deriva dalla necessità di
predisporre il sistema a superare eventuali fault
locali.
Performance
performance: attitudine di un sistema
robotico a rispondere adeguatamente sia sul
lato dell'efficienza che della robustezza
sensibile riduzione nei gruppi di robot
omogenei
predisposti a soddisfare obiettivi comuni,
provocando
l'aumento dell'interferenza dovuta al tentativo di
acquisire risorse comuni.
Benevolenza
le richieste di accesso a risorse comuni,
effettuato dai singoli individui, sono
governate da casualità e asincronicità.
proprietà di benevolenza: ciascun individuo
non interferisce deliberatamente sul conseguimento del compito di un altro individuo
l'aumento del numero di individui, a parità di
risorse condivise, dà luogo ad un drasti-co
declino della performance
Impatto delle Regole Sociali
grafico qualitativo dell'impatto delle regole
sociali sul funzionamento complessivo del
sistema multirobot.
Nessuna Regola Sociale
La prima curva mostra il comportamento del
gruppo in assenza di regole sociali,
evidenziando una quantità limitata di risorse
accessibili
un incremento limitato della dimensione del
gruppo riduce drasticamente la performance complessiva in seguito ad un'elevata interferenza per l'acquisizione di
risorse.
Una Regola Sociale
la seconda curva mostra l'introduzione di
una regola sociale
imponendo uno specifico protocollo per un
eventuale utilizzo delle risorse.
riduzione della libertà d'azione del singolo
individuo
evidenziata dalla possibile inattività in attesa che la
risorsa si renda disponibile
la performance complessiva migliora
notevolmente.
Due Regole Sociali
La terza curva mostra il comportamento
dello stesso gruppo quando il suo accrescimento raggiunge un limite superiore oltre
il quale la singola regola sociale non è più
sufficiente a mitigare l'impeto verso un
schemi di interferenza più complessi.