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TALLER QUEMES Enrique González Laura Cortés Fabián Roldán Universidad Javeriana – Bogotá - Colombia Campus Party 2011 Juni...
Presentación Participantes <ul><li>Quién soy? Qué hago? Qué profesión tengo o voy a tener? </li></ul><ul><li>Qué expectati...
Agenda del Taller <ul><li>Robótica Cooperativa </li></ul><ul><ul><li>Requerimientos RC </li></ul></ul><ul><ul><li>Paradigm...
Robótica Cooperativa en un Entorno Orientado a Eventos Enrique González Universidad Javeriana – Bogotá - Colombia Campus P...
Proyecto Agentes Cooperativos <ul><li>Maloka </li></ul><ul><li>Unidad de investigación y Desarrollo </li></ul><ul><li>Grup...
RC Robótica Cooperativa
Cooperar <ul><li>RAE : Obrar juntamente con otro u otros para un mismo fin. </li></ul><ul><li>“ (…) Porque lo que es lo má...
Robots Cooperativos <ul><li>Equipo de robots que trabajan en forma conjunta para un mismo fin. </li></ul><ul><li>Ejemplos ...
Despliegue Distribución espacial que puedan generar los robots.  El espacio es un recurso y un objetivo al mismo tiempo.  ...
Multiplicación La adición de miembros al equipo va a mejorar el desempeño y la eficiencia globales.  Redundancia de Tareas...
Comunicación La comunicación es intencional y se asimila a una acción..  La comunicación es imprescindible para que exista...
Totipotencia vs. Especialización Totipotencia : capacidad para desarrollar varios tipos de tareas. Especialización : mejor...
Colaboración Implica una división y asignación de tareas y recursos según habilidades y disposición de los robots. Mayor e...
Coordinación Implica la construcción de planes distribuidos que involucran simultáneamente a varios robots. La ejecución d...
Conflictos Es necesario implementar mecanismos de arbitramento y negociación cuando aparezcan metas incompatibles y recurs...
Competencia Es posible incrementar el nivel de cooperación si se buscan relaciones competitivas entre los miembros del equ...
Arquitectura Funcional A nivel funcional, los agentes deben poseer habilidades acordes con la tarea y el medio en el cual ...
Representación del Mundo Debe existir un mecanismo en los agentes que les permita entender el entorno en el cual se desenv...
Robustez El sistema debe estar en capacidad de cumplir con la tarea, reaccionar de manera adecuada y mantener la operación...
Agentes y Sistemas MultiAgentes
Por qué Agentes en RC? Sistema Robótico Paradigma SMA Integración Sistema Racionalidad Concurrencia Implícita Alta Complej...
<ul><li>Definición :  un agente es una entidad  autónoma  que actúa para cumplir sus  metas  en un  ambiente  de trabajo. ...
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Agente Racional? Metas Comportamiento Percepción Acción Modelo Poseer Recursos Proveer Servicios Comunicarse Reproducirse
<ul><li>Agente    Entidad Concurrente </li></ul><ul><ul><li>Proactivo </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>trabaja “continuamen...
<ul><li>Cooperación </li></ul><ul><ul><li>Interacciones Semantizadas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>relaciones entre agent...
Cooperación Colaboración Coordinación de Acciones Solución de Conflictos Cooperación + Asignación Tareas/Recursos Planific...
Colaboración Asignación Tareas y Recursos TAREAS RECURSOS Objetivos Roles y Formaciones
Asignación por Oferta Red Contractual Mediador Oferta Aceptación Petición Petición Petición Oferta
Solución  de Conflictos Objetivos Incompatibles Acceso a Recursos Jerarquía de los Agentes  Prioridad del Objetivo Negocia...
<ul><li>Visión Organizacional </li></ul><ul><ul><li>Análisis Recursivo Iterativo </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>organizaci...
Organizaciones MultiAgentes Recursividad Sistémica Diferentes Roles
Programación Orientada a Eventos
Acción Correcta Secuencia de Percepción Mapeo Metas Mapeo Percepción/Acción Acción 1 ... Acción M ? Ambiente Ti Ambiente T...
Concepto de Evento  <ul><li>Definición </li></ul><ul><ul><li>Un evento es la ocurrencia de un  suceso  que es de  interés ...
<ul><li>Propiedades </li></ul><ul><ul><li>Si hay un  cambio en el ambiente  de trabajo se dice que ocurre un  evento </li>...
<ul><li>ProgramaTratamiento { </li></ul><ul><li>     Modificar Estado </li></ul><ul><li>     Tomar Decisión </li></ul><ul>...
Robótica Cooperativa en un Entorno Orientado a Eventos Enrique González Universidad Javeriana Bogotá - Colombia Faculty of...
Agenda del Taller <ul><li>Robótica Cooperativa </li></ul><ul><ul><li>Requerimientos RC </li></ul></ul><ul><ul><li>Paradigm...
Reto para los Campuseros <ul><li>Marco de Atención de Emergencias </li></ul><ul><ul><li>Robot-Ambulancias deben ir a recog...
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Campus party 2011 robotica cooperativa

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  1. 1. TALLER QUEMES Enrique González Laura Cortés Fabián Roldán Universidad Javeriana – Bogotá - Colombia Campus Party 2011 Junio 2011
  2. 2. Presentación Participantes <ul><li>Quién soy? Qué hago? Qué profesión tengo o voy a tener? </li></ul><ul><li>Qué expectativas tengo en torno a este taller? </li></ul>
  3. 3. Agenda del Taller <ul><li>Robótica Cooperativa </li></ul><ul><ul><li>Requerimientos RC </li></ul></ul><ul><ul><li>Paradigma Sistemas Multi-Agentes </li></ul></ul><ul><ul><li>Programación Orientada a Eventos </li></ul></ul><ul><li>Plataforma QUEMES </li></ul><ul><ul><li>Conceptos y modelo </li></ul></ul><ul><ul><li>Programar en la plataforma con un Ejemplo </li></ul></ul><ul><ul><li>Reto para los Campuseros </li></ul></ul>
  4. 4. Robótica Cooperativa en un Entorno Orientado a Eventos Enrique González Universidad Javeriana – Bogotá - Colombia Campus Party 2011 Junio 2011
  5. 5. Proyecto Agentes Cooperativos <ul><li>Maloka </li></ul><ul><li>Unidad de investigación y Desarrollo </li></ul><ul><li>Grupo de Educación y Tecnología </li></ul><ul><li>Universidad Javeriana </li></ul><ul><li>FACULTAD DE INGENIERÍA </li></ul><ul><li>Grupos de Investigación SIDRe – SIRP – Takina </li></ul><ul><li>Universidad de los Andes </li></ul><ul><li>FACULTAD DE INGENIERÍA </li></ul><ul><li>Grupo de Investigación GIAP </li></ul><ul><li>COLCIENCIAS </li></ul><ul><li>Entidad Financiadora </li></ul>
  6. 6. RC Robótica Cooperativa
  7. 7. Cooperar <ul><li>RAE : Obrar juntamente con otro u otros para un mismo fin. </li></ul><ul><li>“ (…) Porque lo que es lo más productivo, es que todos en el grupo, quieran también para ellos y para… el GRUPO.” </li></ul>
  8. 8. Robots Cooperativos <ul><li>Equipo de robots que trabajan en forma conjunta para un mismo fin. </li></ul><ul><li>Ejemplos de Robots Cooperativos?? </li></ul><ul><li>Qué se requiere en RC? </li></ul>
  9. 9. Despliegue Distribución espacial que puedan generar los robots. El espacio es un recurso y un objetivo al mismo tiempo. Distribuir a los agentes sobre un terreno y así mismo dividirlo en subregiones de exploración. El promedio de los indicadores para cada agente debe estar cercano a 1 para afirmar que el indicador global es positivo. RC - Requerimientos
  10. 10. Multiplicación La adición de miembros al equipo va a mejorar el desempeño y la eficiencia globales. Redundancia de Tareas vs. Eficiencia. RC - Requerimientos
  11. 11. Comunicación La comunicación es intencional y se asimila a una acción.. La comunicación es imprescindible para que exista Cooperación como postura intencional. Si se hace uso eficiente del canal de comunicación, el indicador es positivo. RC - Requerimientos
  12. 12. Totipotencia vs. Especialización Totipotencia : capacidad para desarrollar varios tipos de tareas. Especialización : mejoramiento en la capacidad de realizar una tarea. Todos los robots deben realizar tareas básicas: movimiento y aporte en la construcción del mapa global. La redundancia permite que si un agente falla, otro lo reemplace. RC - Requerimientos
  13. 13. Colaboración Implica una división y asignación de tareas y recursos según habilidades y disposición de los robots. Mayor eficiencia, equilibrio de carga y reducción de la inactividad de los miembros. RC - Requerimientos
  14. 14. Coordinación Implica la construcción de planes distribuidos que involucran simultáneamente a varios robots. La ejecución del plan se logra mediante el uso de mecanismos de sincronización. RC - Requerimientos
  15. 15. Conflictos Es necesario implementar mecanismos de arbitramento y negociación cuando aparezcan metas incompatibles y recursos insuficientes. El sistema debe solucionar conflictos de espacio y de canales de comunicación eficientemente. Se evaluará este criterio mediante la relación entre la cantidad de conflictos solucionados y la cantidad de conflictos que se presentaron. RC - Requerimientos
  16. 16. Competencia Es posible incrementar el nivel de cooperación si se buscan relaciones competitivas entre los miembros del equipo. RC - Requerimientos
  17. 17. Arquitectura Funcional A nivel funcional, los agentes deben poseer habilidades acordes con la tarea y el medio en el cual se deben desenvolver. Medios de locomoción adecuados, sistemas sensoriales que beneficien la navegación y la interpretación del mundo, y sistemas de comunicación. RC - Requerimientos
  18. 18. Representación del Mundo Debe existir un mecanismo en los agentes que les permita entender el entorno en el cual se desenvuelven y así mismo su ubicación en el mismo. Es deseable incorporar la capacidad de realizar predicciones sobre diferentes estados futuros. RC - Requerimientos
  19. 19. Robustez El sistema debe estar en capacidad de cumplir con la tarea, reaccionar de manera adecuada y mantener la operación frente a fallas de comunicación. La falla de un robot no debería implicar la falla de todo el sistema. RC - Requerimientos
  20. 20. Agentes y Sistemas MultiAgentes
  21. 21. Por qué Agentes en RC? Sistema Robótico Paradigma SMA Integración Sistema Racionalidad Concurrencia Implícita Alta Complejidad No Determinismo Metodología Diseño Paralelismo HW
  22. 22. <ul><li>Definición : un agente es una entidad autónoma que actúa para cumplir sus metas en un ambiente de trabajo. </li></ul><ul><li>Qué ejemplos proponen? </li></ul>Concepto de Agente 
  23. 23. <ul><li>  </li></ul>Ambiente - Percepción / Acción  En el ambiente de trabajo los elementos se rigen por las leyes del universo
  24. 24. <ul><li>Un sistema es autónomo si: </li></ul><ul><ul><li>Toma sus propias decisiones </li></ul></ul><ul><ul><li>Controla su estado interno </li></ul></ul>Agente – Entidad Autónoma
  25. 25. <ul><li>Metas </li></ul><ul><li>se representan como situaciones que el agente desea alcanzar </li></ul><ul><li>las acciones buscan proactivamente lograr estas situaciones </li></ul>Agente – Motivado por Metas 
  26. 26. <ul><li>Un agente puede cooperar en conjunto con otros agentes para alcanzar metas comunes como equipo. </li></ul><ul><ul><ul><li>Para cooperar intercambia mensajes </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Por ejemplo … </li></ul></ul></ul>Agente – Entidad Social  
  27. 27. Agente Racional? Metas Comportamiento Percepción Acción Modelo Poseer Recursos Proveer Servicios Comunicarse Reproducirse
  28. 28. <ul><li>Agente  Entidad Concurrente </li></ul><ul><ul><li>Proactivo </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>trabaja “continuamente” para alcanzar sus metas </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Cooperativo </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>metas del agente supeditadas a las del sistema </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Rol </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>define las responsabilidades del agente </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>identifica sus relaciones con el ambiente y otros agentes </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>posee una semántica clara en el contexto del problema de aplicación </li></ul></ul></ul>Modelo de Agencia sistema  compuesto por entidades bien semantizadas
  29. 29. <ul><li>Cooperación </li></ul><ul><ul><li>Interacciones Semantizadas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>relaciones entre agentes tienen un alto grado de abstracción </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>asignación y distribución de tareas </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>sincronización y planificación </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>resolución de conflictos </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><li>Protocolos de Interacción </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>conversaciones bien formadas que definen patrones de comunicación </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>actos del lenguaje  intencionalidad y datos </li></ul></ul></ul>cuando las relaciones tienen una semántica clara es más fácil construir y verificar un sistema Cooperación e Interacciones
  30. 30. Cooperación Colaboración Coordinación de Acciones Solución de Conflictos Cooperación + Asignación Tareas/Recursos Planificar y Sincronizar Objetivos y Recursos Comunicación Explícita - Mensajes Implícita - Ambiente Protocolos de Interacción
  31. 31. Colaboración Asignación Tareas y Recursos TAREAS RECURSOS Objetivos Roles y Formaciones
  32. 32. Asignación por Oferta Red Contractual Mediador Oferta Aceptación Petición Petición Petición Oferta
  33. 33. Solución de Conflictos Objetivos Incompatibles Acceso a Recursos Jerarquía de los Agentes Prioridad del Objetivo Negociación Compromisos Regulaciones Limitar o Controlar los Efectos
  34. 34. <ul><li>Visión Organizacional </li></ul><ul><ul><li>Análisis Recursivo Iterativo </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>organización es descompuesta en otras más simples </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>las metas y las relaciones de la organización original se delegan a las más simples </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>aparecen nuevas interacciones entre las organizaciones más simples para el logro de las metas comunes </li></ul></ul></ul>diseño del sistema basado en una estrategia de descomposición es sistemático produce una arquitectura modular y bien estructurada Gestión de la Complejidad
  35. 35. Organizaciones MultiAgentes Recursividad Sistémica Diferentes Roles
  36. 36. Programación Orientada a Eventos
  37. 37. Acción Correcta Secuencia de Percepción Mapeo Metas Mapeo Percepción/Acción Acción 1 ... Acción M ? Ambiente Ti Ambiente Ti+n
  38. 38. Concepto de Evento  <ul><li>Definición </li></ul><ul><ul><li>Un evento es la ocurrencia de un suceso que es de interés para uno o más agentes </li></ul></ul><ul><ul><li>Un evento, a menudo, no sólo indica que paso algo, sino también trae información adicional sobre lo ocurrido </li></ul></ul><ul><ul><li>Ejemplos en Robótica? </li></ul></ul>
  39. 39. <ul><li>Propiedades </li></ul><ul><ul><li>Si hay un cambio en el ambiente de trabajo se dice que ocurre un evento </li></ul></ul><ul><ul><li>Si a un agente le llega un mensaje de otro agente, éste se percibe como un evento </li></ul></ul><ul><ul><li>A menudo los eventos se encadenan </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>La ocurrencia de un evento genera una acción, la cual termina con un evento que genera otra acción </li></ul></ul></ul>Concepto de Evento 
  40. 40. <ul><li>ProgramaTratamiento { </li></ul><ul><li>     Modificar Estado </li></ul><ul><li>     Tomar Decisión </li></ul><ul><li>     Efectuar Acción </li></ul><ul><li>Enviar Mensajes </li></ul><ul><li>} </li></ul>Tratamiento de Eventos Programa de Tratamiento <ul><ul><li>Cada evento debe tener asociado un programa de tratamiento que indica que es lo que hay que hacer en reacción al evento recibido. </li></ul></ul>Ejemplos de Programas de Tratamiento
  41. 41. Robótica Cooperativa en un Entorno Orientado a Eventos Enrique González Universidad Javeriana Bogotá - Colombia Faculty of Engineering Computer Science Department Research Groups SIDRE-SIRP [email_address]
  42. 42. Agenda del Taller <ul><li>Robótica Cooperativa </li></ul><ul><ul><li>Requerimientos RC </li></ul></ul><ul><ul><li>Paradigma Sistemas Multi-Agentes </li></ul></ul><ul><ul><li>Programación Orientada a Eventos </li></ul></ul><ul><li>Plataforma QUEMES </li></ul><ul><ul><li>Conceptos y modelo </li></ul></ul><ul><ul><li>Programar en la plataforma con un Ejemplo </li></ul></ul><ul><ul><li>Reto para los Campuseros </li></ul></ul>
  43. 43. Reto para los Campuseros <ul><li>Marco de Atención de Emergencias </li></ul><ul><ul><li>Robot-Ambulancias deben ir a recoger heridos </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciudad representada por una cuadrícula </li></ul></ul><ul><li>Retos Progresivos </li></ul><ul><ul><li>MonoRobot </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ir aun sitio de destino establecido </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>MultiRobot </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Evitar colisiones entre robots concurrentes </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Asignar la ambulancia más cercana a la emergencia </li></ul></ul></ul>
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