Defesa de Dissertação de Mestrado de Vinicius Souza de Jesus, 15/04/2025, 17h, por videoconferência
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Comunicabilidade e Mobilidade entre Sistemas Multiagentes Embarcados e Distribuídos
Resumo:
Os Ambient Intelligence (AmI) representam uma evolução significativa na forma como os indivíduos interagem com a tecnologia, integrando sensores, atuadores e sistemas computacionais ao ambiente físico. Associado a isto, os Sistemas Pervasivos emergem como elementos fundamentais pela capacidade de incorporar a computação de forma transparente e intuitiva no cotidiano dos indivíduos. Dentre as abordagens para implementação de Sistemas Pervasivos, os Sistemas Multiagente (SMA) destacam-se por sua composição de múltiplos agentes autônomos e proativos, dotados de capacidades cognitivas e habilidades sociais, sendo particularmente adequados para o cenário dinâmico e imprevisível dos AmI, onde podem agir de maneira proativa para antecipar e atender de forma eficiente às necessidades específicas dos indivíduos. Considerando que um AmI pode ser formado por diversos sistemas e dispositivos operando simultaneamente, os SMA devem apresentar características que lhes permitam coordenar de maneira cooperativa essa operação e três características são fundamentais para esse processo: Cognição, para autonomia, proatividade e tomada de decisão; Comunicabilidade, para interação entre agentes dos diferentes SMA; e Mobilidade, para adaptação ao ambiente dinâmico. Embora existam trabalhos que demonstram a aplicação bem-sucedida de SMA em AmI, estes apresentam limitações significativas quando se considera a operação simultânea de múltiplos SMA, principalmente nos aspectos de Comunicabilidade e Mobilidade. Sendo assim, este trabalho propõe uma extensão do framework JaCaMo para o desenvolvimento de SMA, oferecendo abstrações individualizadas dos aspectos fundamentais no desenvolvimento de SMA e mecanismos para promover a Cognição, Comunicabilidade e Mobilidade ao SMA. Para isso, foi desenvolvida uma nova arquitetura customizada de agentes denominada de Hermes, que viabiliza a comunicação e a mobilidade entre agentes de diferentes SMA através de redes Io, e a arquitetura ARGO, originalmente concebida para controle de sensores e atuadores, foi reestruturada e integrada à solução proposta. Por fim, foi realizada uma prova de conceito com cenários específicos para cada mecanismo desenvolvido na arquitetura Hermes e testes de performance para avaliar o tempo de resposta e a eficácia da transferência dos agentes entre os diferentes SMA.
Abstract:
Ambient Intelligence (AmI) represents a significant evolution in how individuals interact with technology, integrating sensors, actuators, and computer systems into the physical environment. Associated with this, Pervasive Systems emerge as fundamental elements due to their ability to incorporate computing transparently and intuitively into individuals’ daily lives. Among the approaches for implementing Pervasive Systems, Multi-Agent Systems (MAS) stand out for their composition of multiple autonomous and proactive agents with cognitive capabilities and social skills, being particularly relevant for the dynamic and unpredictable scenario of AmI, where they can act proactively to anticipate and efficiently meet the specific needs of individuals. Considering that an AmI can be formed by several systems and devices operating simultaneously, MAS must have characteristics that allow them to coordinate this operation cooperatively, and three characteristics are fundamental to this process: Cognition for autonomy, proactivity, and making decisions, Communicability, for interaction between agents of the different MAS; and Mobility for adaptation to the dynamic environment. Although studies in the literature demonstrate the successful application of MAS in AmI, these have significant limitations when considering the simultaneous operation of multiple MAS, especially in Communicability and Mobility. Therefore, this work proposes an extension of the JaCaMo framework for developing robust and complex MAS, offering individualized abstractions of the fundamental aspects in the development of MAS and mechanisms to promote Cognition, Communicability, and Mobility to MAS. For this, a new customized agent architecture called Hermes was developed, which enables Communicability and Mobility between agents of different MAS through IoT networks, and the ARGO architecture, originally designed for sensor and actuator control, was restructured, and integrated into the proposed solution. Finally, a proof of concept was conducted with specific scenarios for each mechanism developed in the Hermes architecture and performance tests to evaluate the response time and the effectiveness of the transfer of agents between the different MAS.
Banca examinadora:
Prof. José Viterbo Filho, UFF – Presidente
Profa. Flavia Cristina Bernardini, UFF
Prof. Carlos Eduardo Pantoja, CEFET/RJ
Prof. Gleifer Vaz Alves, UTFPR
Prof. Diana Francisca Adamatti, FURG