Academic literature on the topic 'Intelligence artificielle distribuée et systèmes multi-Agents'

Ce travail considère les systèmes multi-agents pour la gestion d'un web sémantique d'entreprise basé
sur une ontologie. Dans le projet CoMMA, je me suis focalisé sur deux scénarios d'application:
l'assistance aux activités de veille technologique et l'aide à l'insertion d'un nouvel employé dans une organisation. Trois aspects ont été développés dans ce travail :
- la conception d'une architecture multi-agents assistant les deux scénarios, et l'approche organisationnelle descendante adoptée pour identifier les sociétés, les rôles et les interactions des agents ;
- la construction de l'ontologie O'CoMMA et la structuration de la mémoire organisationnelle en exploitant les technologies du Web sémantique ;
- la conception et l'implantation (a) des sous-sociétés d'agents chargées de la maintenance des annotations et de l'ontologie et (b) des protocoles supportant ces deux groupes d'agents, en particulier des techniques pour la distribution des annotations et des requêtes entre les agents.

Le travail présenté dans ce document s'articule autour de la notion d'interaction dans les systèmes multi-agents (SMA) cognitifs (c'est-à-dire que chaque agent utilise un mécanisme de décision qui dépasse ses capacités de réactions aux stimuli du système et des autres agents), faiblement couplés (c'est-à-dire que les agents ne disposent d'aucune information a priori sur les capacités des autres agents) et ouverts (c'est-à-dire que les interactions ne peuvent pas s'appuyer a priori sur la présence ou l'absence d'autres agents). Les agents de ces systèmes doivent donc s'adapter en cours d'exécution au contexte en fonction des objectifs définis soit a priori, soit en cours d'exécution par l'utilisateur ou par d'autres agents. Notre étude porte sur deux aspects fondamentaux des interactions dans un SMA : la composition des fonctionnalités des agents et la gestion de l'hétérogénéité sémantique. Après avoir re-défini les notions clefs d'agents, de SMA et d'interaction (chapitre 1), nous montrons qu'il est nécessaire dans un contexte ouvert et faiblement couplé que les agents disposent de capacités d'introspection pour se coordonner. Nous définissons précisément les notions d'actions et d'interactions que nous utilisons dans nos travaux. Nous présentons ensuite (chapitre 2) un panorama des travaux existants dans les domaines de la composition de services, de la coordination multi-agents et de la programmation orientée agent et nous montrons qu'ils soulèvent un ensemble de questions communes. Nous définissons ensuite notre modèle d'agent (chapitre 3) et notre modèle d'interaction fondé sur un ensemble de performatifs spécifiques. Nous proposons alors (chapitre 4) deux approches complémentaires pour la composition des fonctionnalités des agents, la première fondée sur la chorégraphique dynamique de services, la seconde sur l'apprentissage par renforcement dans un cadre non-markovien. Nous proposons ensuite (chapitre 5) une solution pour gérer le problème de l'hétérogénéité sémantique entre les agents. Enfin, nous concluons sur les questions soulevées par notre tentative de définition d'un cadre unificateur pour l'interaction dans les SMA ouverts et hétérogènes.

Le problème de l'affectation du trafic consiste à déterminer les itinéraires empruntés par les usagers d'une infrastructure de transport. Ce problème a fait l'objet de nombreuses études, en particulier dans le contexte de l'analyse des scénarios de développement des infrastructures routières et des stratégies tarifaires. Sa formulation repose principalement sur le principe de l'équilibre de Wardrop, où les itinéraires sont définis de manière que les utilisateurs n'aient aucun intérêt à modifier leurs trajets. En l'absence d'une politique tarifaire, cet équilibre garantit l'équité des temps de trajet entre chaque paire origine-destination. Cependant, il entraîne un coût social car l’équité ne garantit pas une utilisation optimale du réseau.L'évolution des systèmes de transport intelligents, ainsi que l'avènement des véhicules autonomes et connectés, présentent de nouveaux défis pour les approches actuelles de résolution du problème d'affectation du trafic. Ces approches reposent sur plusieurs itérations de simulation pour estimer les temps de trajet et ajuster les itinéraires en suivant la descente du gradient. Cependant, ces méthodes présentent deux limitations majeures. D'une part, elles ne permettent pas de générer en temps réel des itinéraires équilibrés. D'autre part, elles ne tiennent pas compte de la capacité des véhicules autonomes et connectés à acquérir des informations précises sur les conditions de circulation. Les travaux de cette thèse visent à aborder ces deux limites des approches actuelles. L'objectif est de définir les interactions entre les divers systèmes intelligents du trafic, afin de développer une approche capable de tirer parti des informations pertinentes pour générer en temps réel des itinéraires à la fois équitables et efficaces. Pour atteindre cet objectif, il est essentiel d'utiliser la modélisation et la simulation du trafic à base d’agents.Les premiers systèmes multi-agents proposés de cette thèse sont inspirés des différentes hypothèses d'affectation du trafic de la littérature. Toutefois, les résultats obtenus ont montré quelques lacunes. Il est apparu que la connaissance précise des temps de trajet dépend principalement de la gestion des conflits aux nœuds du réseau. En conséquence, cette thèse propose une nouvelle approche basée sur la réservation multi-agent des intersections. Cette approche permet d’affecter dynamiquement la demande des véhicules autonomes et connectés. Les résultats montrent qu'il est possible de garantir l'équité des trajets fournis en temps-réel tout en améliorant significativement l’efficacité du trafic
The problem of traffic assignment consists of determining the routes taken by users of a transportation infrastructure. This problem has been the subject of numerous studies, particularly in the context of analyzing scenarios for the development of road infrastructure and pricing strategies. Its formulation is primarily based on the principle of Wardrop equilibrium, where routes are defined in such a way that users have no incentive to change their paths. In the absence of pricing policies, this equilibrium ensures fairness in travel times between each origin-destination pair. However, it results in a social cost because fairness does not necessarily allow for optimal use of the network.The evolution of intelligent transportation systems, as well as the emergence of connected and autonomous vehicles, present new challenges to current approaches for solving the traffic assignment problem. These approaches rely on several simulation iterations to estimate travel times and adjust vehicle routes following gradient descent. However, these methods have two major limitations. Firstly, they do not enable real-time generation of balanced routes. Secondly, they do not take into account the ability of connected and autonomous vehicles to acquire precise information about traffic conditions. The work of this thesis aims to address these two limitations of current approaches. The goal is to define the interactions between various intelligent transportation systems, capable of leveraging relevant information to generate real-time routes that are both equitable and efficient. To achieve this objective, the thesis uses agent-based traffic modeling and simulation.The initial multi-agent systems proposed in this thesis draw inspiration from various traffic assignment assumptions in the literature. However, the results obtained revealed some shortcomings. Simulations show that the precise knowledge of travel times primarily depends on managing conflicts at network nodes. As a result, this thesis proposes a new approach based on multi-agent reservation of intersections. This approach dynamically assigns itineraries for autonomous and connected vehicles. The results show that it is possible to compute fair routes in real-time while significantly improving traffic efficiency

L'assistance, en fait, a toujours été présente en arrière plan, pendant toute l'histoire de l'informatique. On ne peut pas dissocier le développement en informatique de l'assistance à un utilisateur, pour l'aider à accomplir une tâche spécifique. Dans l'Intelligence Artificielle (IA), spécialement, nous pouvons voir la recherche et le développement des systèmes experts comme la tentative de construire des assistants intelligents. Dans notre recherche nous concevons un modèle d'agent cognitif centré sur l'assistance, c'est-à-dire l'agent assistant est spécialisé sur la façon d'aider son maître (l'utilisateur), ses intérêts et préférences. En conséquence, ce n'est pas fonction d'un agent assistant personnel d'exécuter lui-même les tâches demandées par son maître, mais de connaître «quelqu'un» qui peut les faire et d'engager et coordonner ces autres agents spécialisés dans les tâches (les agents-service). Cet agent assistant a été construit à partir du modèle d'agent générique proposé dans la plate-forme OMAS, et nous remarquons comme les principales contributions : le protocole :free-style, à partir duquel l'agent émetteur d'un message peut formuler sa demande dans un langage libre, presque naturel, et c'est l'agent récepteur du message qui a la responsabilité de le comprendre, et le mécanisme de conversation entre maître et assistant intégré au mécanisme ontologique. La plate-forme OMAS-WA - « Open Multi-Agent Systems with Assistants » est la spécialisation de la plate-forme OMAS à un type spécial d'agent : l'agent assistant personnel. La mise en œuvre de cette spécialisation sur le modèle d'agent générique dans OMAS constitue le côté expérimental de notre recherche
The concept of assistance, in fast, is always present in back-plane during all the history of computer sciences. We cannot dissociate the development in computers systems from the assistance to a user, in order to help him to achieve a specific task. In the Artificial Intelligence (AI), we can see the research and the development of the expert systems the attempt to build intelligent assistants, In our research we propose a model of a cognitive agent centred on the concept of assistance, i. E. The assistant agent is specialized in helping its Master (the user), Ms interests and preferences. Consequently, it is not up to a personal assistant agent to carry out itself the tasks required by its Master, but to "who" can do them and to engage and coordinate these other agents specialized in the tasks (service-agents). This assistant agent was built from the generic model of agent proposed in OMAS platform, and we identify the principal contributions: the : free-style protocol, from witch the agent sending a message can formulate its requests in a free language, the receiving agent of the message which has the responsibility to understand it, and the mechanism of conversation between the Master and the assistant integrated into the ontological mechanism. The OMAS-WA - " Open Multi-Agent Systems with Assistants platform is the specialization of OMAS platform for a special type of agent: the personal assist agent. The implementation of this specialization on the OMAS generis model of agent constitutes the experimental side of our research

Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons à la coordination et l'optimisation du trafic aux intersections des réseaux routiers, avec la particularité de considérer des véhicules autonomes intelligents. Cette thèse est organisée en deux grandes parties. La première se concentre sur le problème du partage d'un espace de voie par deux files de véhicules évoluant en sens opposés. L'état de l'art montre le peu de travaux abordant cette question. Nous explorons deux approches par coordination réactive, en relation avec un critère de minimisation des retards. Les performances de ces approches ont été mesurées statistiquement en simulation. La deuxième partie de la thèse s'attaque au problème générique de la gestion du trafic au sein d'un réseau routier. Nous développons une approche originale à deux égards: d'une part elle explore un principe de passage en alternance des flux permettant de ne pas arrêter les véhicules aux intersections, et d'autre part, elle propose des algorithmes d'optimisationdistribuée de ce passage alterné au niveau de chaque intersection et au niveau du réseau global. La thèse présente successivement les choix de modélisation, les algorithmes et l'étude en simulation de leurs performances comparées à desapproches existantes
In this thesis, we focus on traffic coordination and optimization in road intersections, while accounting for intelligent autonomous vehicles. This thesis is organized in two parts. The first part focuses on the problem of sharing a one-lane road between two opposite flows of vehicles. The state of the art shows few studies addressing this issue. We propose two reactive coordination approaches that minimize vehicle delays and measure their performances statistically through simulations. The second part of the thesis addresses the problem of generic traffic management in a traffic network. We develop a stop-free approach that explores a principle alternating vehicles between flows at intersections, and it provides distributed algorithms optimizing this alternation at each intersection and in the overall network. We present the modeling choices, the algorithms and the simulation study of our approach and we compare its performances with existing approaches

Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons à la coordination et l'optimisation du trafic aux intersections des réseaux routiers, avec la particularité de considérer des véhicules autonomes intelligents. Cette thèse est organisée en deux grandes parties. La première se concentre sur le problème du partage d'un espace de voie par deux files de véhicules évoluant en sens opposés. L'état de l'art montre le peu de travaux abordant cette question. Nous explorons deux approches par coordination réactive, en relation avec un critère de minimisation des retards. Les performances de ces approches ont été mesurées statistiquement en simulation. La deuxième partie de la thèse s'attaque au problème générique de la gestion du trafic au sein d'un réseau routier. Nous développons une approche originale à deux égards: d'une part elle explore un principe de passage en alternance des flux permettant de ne pas arrêter les véhicules aux intersections, et d'autre part, elle propose des algorithmes d'optimisationdistribuée de ce passage alterné au niveau de chaque intersection et au niveau du réseau global. La thèse présente successivement les choix de modélisation, les algorithmes et l'étude en simulation de leurs performances comparées à desapproches existantes
In this thesis, we focus on traffic coordination and optimization in road intersections, while accounting for intelligent autonomous vehicles. This thesis is organized in two parts. The first part focuses on the problem of sharing a one-lane road between two opposite flows of vehicles. The state of the art shows few studies addressing this issue. We propose two reactive coordination approaches that minimize vehicle delays and measure their performances statistically through simulations. The second part of the thesis addresses the problem of generic traffic management in a traffic network. We develop a stop-free approach that explores a principle alternating vehicles between flows at intersections, and it provides distributed algorithms optimizing this alternation at each intersection and in the overall network. We present the modeling choices, the algorithms and the simulation study of our approach and we compare its performances with existing approaches

Un Système Multi-Agents (SMA) ouvert est un système extensible et évolutif. Son extension se traduit par la possibilité d'ajouter de nouveaux agents mais aussi de gérer leurs retraits. De plus, un SMA ouvert doit permettre l'évolution de ses agents. Nous nous sommes intéressés à la conception de SMA ouverts du point de vue de la représentation des autres maintenue par chaque agent du système. L'ouverture peut conduire la représentation qu'un agent a des autres, à devenir fausse ou incomplète. Dans les travaux existants, l'ouverture d'un SMA est gérée de manière centrale par une entité regroupant une représentation de chaque agent du système. Cette entité, qui selon les cas est un " broker ", un faciliteur ou des pages jaunes, fournit sur demande la connaissance nécessaire à un agent pour raisonner sur les autres agents de son système. Outre le coût de l'accès à ces informations, cette approche présente l'inconvénient de dépendre du bon fonctionnement de cette entité critique et indispensable à l'ouverture et à la coopération. La première étape de ce travail a été d'analyser dans quelle mesure on peut distribuer la tâche consistant à intégrer de nouveaux agents. Cette analyse nous a conduit à définir un modèle social partiel d'agent que nous appelons sa facette accueillante. Un agent accueillant est un agent ayant la faculté d'aider un nouvel agent à intégrer le système auquel il appartient. Une société composée d'agents accueillants est un SMA ouvert où l'intégration de nouveaux agents est assurée par une activité collective et coopérative faisant intervenir plusieurs agents accueillants. Le développement d'une approche distribuée de la conception de SMA ouverts nous a ensuite amené à généraliser le problème de l'ouverture. Nous avons repris notre définition des tâches associées à la gestion de l'ouverture d'un SMA pour proposer un modèle général de conception de SMA ouvert autorisant le choix d'une approche centralisée ou distribuée.

Cette thèse présente le résultat de notre travail sur l'étude des structures organisationnelles dans les systèmes multi-agents. L'approche proposée met l'accent sur la primauté de l'organisation multi-agents sur les architectures individuelles pour répondre aux besoins d'hétérogénéité,d'adaptation et de contrôle dans les systèmes de taille importante. Le coeur de ce travail est donc un modèle générique de description d'organisation, basé sur les notions de groupe, agent et rôle. Il est montré comment cette description structurelle et fonctionnelle permet de fédérer des systèmes multi-agents ayant des architectures de contrôle, des buts ou des modèles d'interactions différents. Nous dégageons alors plusieurs conséquences de ce modèle, selon les points de vue de la formalisation, de l'implémentation, de la conception ou des applications. Nous présentons en particulier une expression dans une variante du pi-calcul, que nous illustrons par l'étude du meta-niveau dans cette formalisation. L'aspect opératoire a été abordé par la réalisation une plate-forme générique de développement et exécution de systèmes multi-agents, basée sur le modèle d'organisation proposé et conçue pour permettre l'accueil de systèmes ayant des architectures fortement hétérogènes. Nous montrons alors comment un lien peut être fait avec d'autres approches en conception multi-agent, et proposons quelques pistes pour l'utilisation dans le cadre des langages de modélisation. La validation expérimentale de ce travail est finalement abordée par des expérimentations ciblées sur le modèle et la plate-forme proposée ainsi que par des applications à visée plus générique.

Cette thèse porte sur l'utilisation de systèmes multi-agents (SMA) pour l'aide à la décision et la négociation en aménagement du territoire, et a été conduite en collaboration avec la société CERREP SA. Dans une première partie, nous présentons les problèmes de l'expertise, de la décision et de la négociation pour des projets d'infrastructures linéaires. Puis nous introduisons les SMA, avec une définition orientée vers la conception. Nous proposons diverses références sociologiques pour structurer l'analyse des systèmes sociaux artificiels. Dans une deuxième partie, nous abordons l'utilisation de SMA, pour la modélisation, la simulation et la résolution de problèmes, mais aussi la dialectique entre SMA réactifs et cognitifs et l'apport de la sociologie. Nous présentons la bibliothèque SMARRPS dédiée à la résolution de problèmes spatialisés. Et nous poursuivons avec trois modèles formels abordant le problème de la convergence. Dans une troisième partie, nous décrivons deux applications réalisées : tout d'abord, le système SMAALA, pour l'aide à la localisation d'infrastructures. Ce système d'aide à l'expertise, calcule les ensembles de choix possibles (fuseaux) à partir de cartes de sensibilité environnementale de contraintes structurelles, et de descriptions des préférences des acteurs. Il s'appuie sur une architecture SMARRPS, proche des représentations utilisées par les experts, ajustable dynamiquement, et autorisant la spécification de contraintes hétérogènes. Puis nous présentons SANPA, un système pour l'aide à la négociation de projets en aménagement , de façon distribuée et asynchrone (sur internet). Ce système s'appuie sur une communauté d'agents assistants, échangeant avec un agent gestionnaire de projets, et des structures de type SMAALA pour la représentation spatiale. SANPA utilise des messages structurés, fondés sur la théorie des actes de langage. Nous concluons en indiquant les perspectives d'intégration de systèmes d'information en environnement sur les bases multi-agents.

Le terme agent a été introduit pour masquer l'origine diverse des participants (produits logiciels ou humains) intervenant dans une interaction. Un agent est considéré comme une boîte noire capable de contrôler son comportement. Cette propriété, appelée autonomie, est en contradiction avec la possibilité de contrôler l'agent depuis l'extérieur. Dans cette thèse, nous proposons la norme sociale comme une solution de compromis à ce conflit. Une norme a le double rôle d'informer quel est le comportement désirable et d'influencer les agents pour qu'ils l'adoptent. Cette thèse comprend deux parties, la première introduit les concepts, la seconde propose les outils. La première partie est centrée autour du paradigme de la conception sociale des Systèmes Multi-Agents (SMA). Nous montrons comment les notions de dépendance sociale, d'organisation et de rôle permettent de mieux décrire l'interaction entre agents. La notion de norme est définie dans ses diférentes acceptions : domaine juridique, sécurité informatique, systèmes distribués, et SMA. Ensuite, nous présentons nos choix et nos solutions concernant l'interaction normative. Les structures architecturales qui en résultent sont appelées Système d'Agents Normatifs (SAN). Nous montrons quels en sont les acteurs majeurs et quels sont les outils pour les construire. La description des normes utilise les concepts d'action, de temps, d'obligation et d'agence. La deuxième partie montre comment ces concepts sont formalisés dans la littérature (p. ex. logique temporelle, déontique, de l'action) et présente leurs inconvénients majeurs. Ensuite, nous proposons un modèle temporel pour décrire l'interaction normative en expliquant les choix des éléments utilisés et nous montrons son applicabilité. Le modèle est utilisé pour produire les outils nécessaires à la construction des SAN : le monitoring des comportements des agents, la détection des violations, l'ordonnancement déontique, la communication normative.