NETPLAY: um ambiente para simulação multiagente

Transcrição

Apresentação
NETPLAY: um ambiente para simulação
multiagente
Lívia Lopes Azevedo, Alexandre Andrade, Diego Velasco, Lucio
Barbiero, Davidson Cury, Crediné Silva de Menezes
Instituto de Ciências e Letras do Médio Araguaia (ICLMA) – UFMT
Centro Tecnológico – Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
[email protected], [email protected], [email protected],
[email protected], [email protected], [email protected]
VIII Ciclo de Palestras sobre Tecnologias na Educação: Saber criar, saber usar
1
Prefácio
A resolução de problemas requer a exploração de
micro mundos para análise de possibilidades. Uma
das vertentes desta exploração é através da
construção de modelos de simulação multiagente.
Propomos um ambiente para a descrição e
exploração de micro mundos por leigos em
programação de computadores.
2
Sumário
•Simulação multiagente
•Sistemas complexos
•NetPlay - funcionalidades
3
Simulação Multiagente
A área de sistemas multiagentes (SMA) estuda o
comportamento de um grupo organizado de
agentes autônomos que cooperam entre si para
realizar atividades que estão além das suas
capacidades individuais.
Simulação multiagente é caracterizado pela
existência de muitos agentes interagindo uns com
os outros, com pouca ou nenhuma coordenação
centralizada.
4
Sistemas complexos
Complexidade é o termo empregado para o estudo de
sistemas nos quais fenômenos e comportamentos surgem
de interações de componentes simples.
São exemplos de sistemas complexos:
• uma colônia de formigas,
• mercado financeiro,
• bando de pássaros voando,
• reações do sistema imunológico,
• congestionamento de trânsito,
• funcionamento do cérebro humano.
Em todos esses sistemas não há controle centralizado e os modelos são
determinados pelas interações locais entre os componentes descentralizados
5
Ambientes de simulação multiagente
Existem vários ambientes
especificamente projetados
baseada em agentes
• StarLogo,
de programação
para modelagem
• Swarm,
• Repast,
• AgentSheets,
• NetLogo,
• SIMULA.
6
NetPlay – concepção
O NetPlay é parte integrante do AProSiMA – um ambiente
para resolução cooperativa de problemas baseado na
Simulação Multiagente.
Características do NetPlay:
• liberação dos usuários das questões de baixo nível técnico
operacional;
• reuso dos objetos que compõem o modelo;
• facilidade de programação;
• visualização do comportamento e interações entre os agentes;
• auxiliar na tomada de decisão;
• estimular os usuários a criar seus próprios modelos de simulação.
7
NetPlay – concepção
A idéia do NetPlay é tornar a programação mais próxima
de todas as pessoas, destacando a interação humano
computador (HCI). A proposta é uma ferramenta mais
orientada ao domínio do problema do que a programação
em si
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Linguagem
• A linguagem – segue o paradigma visual
• O código – o usuário não trabalha com código
em formato de texto, este é gerado
automaticamente
pelo
NetPlay.
É
esta
característica que possibilita aos usuários sem
conhecimento em linguagem de programação
construir seus próprios modelos de simulação
multiagente.
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Programação
Programação –
utiliza a metáfora do teatro – o modelador
determina os agentes e suas funcionalidades.
1- seleciona agentes
2 – compõe agentes
3 – posiciona agentes no ambiente
4 – estabelece regras de
comportamento
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Exemplo
A relação presa/predador no ecossistema formado por lobos, ovelhas e grama
é um dos exemplos que podem ser modelado com simulação multiagente.
Utilizando o NetPlay o usuário poderá definir assim:
1 – selecionando agentes:
lobos, ovelhas e grama;
Ambiente: a grama é a base do ambiente, palco das interações;
2 – composição dos agentes, isto é, modo como os agentes se apresentam no mundo
movimento dos agentes: ovelhas e os lobos andam de modo aleatório, a grama vai se
recompondo;
Podemos também definir variáveis, por exemplo:
a)quantidade de agentes;
b)energia adquirida com a alimentação e gasta com a movimentação sobre o ambiente;
c) redução de energia com a reprodução
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Exemplo
3 – posiciona agentes
Distribuir os agentes lobos, ovelhas e gramas sobre o ambiente, neste
modelo a distribuição é aleatória;
4 – estabelecer regras de comportamento, isto é, regras de
interação - modo como os agentes interagem com outros agentes e
com o ambiente (relação entre seus pares e com famílias distintas)
a) se lobo encontra ovelha, então lobo come ovelha e ganha energia;
b) se ovelha posicionada sobre a grama, então ovelha come grama e
ganha energia;
c) se agente (lobo ou ovelha) movimenta sobre o ambiente, então
perde energia;
d) se agente (lobo ou ovelha) atinge patamar X de energia, então
agente (lobo ou ovelha) reproduz e energia é dividida
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Arquitetura NetPlay
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Visualização
Visualização – o modelo simulado é visualizado no
ambiente NetLogo [http://ccl.northwestern.edu/netlogo/]
Escolha do ambiente Netlogo:
• É um ambiente de uso gratuito;
• É executável em plataformas Windows/Linux/Mac;
• É de fácil utilização;
• Utiliza uma linguagem derivada do Logo;
• Disponibiliza vários recursos em sua interface;
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Funcionamento
Após logado na ferramenta o usuário poderá:
•Criar modelos;
•Alterar modelos – criando novas versões de um existente;
•Consultar os modelos existentes;
•Excluir modelos – possível apenas para o criador do
modelo
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Inclusão de agente
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Inclusão de variável
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Inclusão de condições e ações
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Inclusão monitor
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Código gerado pelo NetPlay
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Visualização no NetLogo
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Controle de versões do modelo
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Ferramenta de análise gráfica
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Uso web
O objetivo de implementar a ferramenta com
características para web se dá, em primeiro lugar,
pela facilidade de uso e acesso por meio de
navegadores disponíveis nas máquinas dos
usuários, dispensando a instalação de novos
programas. Segundo, porque o mesmo será
acoplado a um ambiente maior de resolução
cooperativa de problemas, que possibilitará a
interação entre diversos usuários geograficamente
distribuídos.
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Considerações
A ferramenta NetPlay está sendo desenvolvido para fins
didáticos, sendo um dos seus objetivos ser de fácil
utilização, no intuito de possibilitar e estimular os
aprendizes a criar seus próprios modelos de simulação, na
perspectiva do uso da modelagem multiagente, da
capacidade de reuso dos objetos projetados. Visando
também diminuir o esforço da programação, NetPlay
tornará
possível
aos
aprendizes
visualizar
o
comportamento resultante das interações definidas e fazer
conjecturas em relação ao modelo e às tomadas de
decisão.
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Considerações
A implementação do NetPlay foi realizada como projeto de
conclusão de curso de graduação em Ciência da Computação da
Universidade Federal do Espírito Santo pelos alunos: Alexandre
Andrade, Diego Velasco e Lúcio Barbiero.
O NetPlay é uma ferramenta componente do ambiente AProSiMA
que esta sendo desenvolvido como tese de doutoramento de Lívia
Lopes Azevedo sob a orientação do Prof. Dr. Crediné Silva de
Menezes.
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