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Creación de coaliciones de agentes. Teoría de Juegos

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  • 1. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Coaliciones de agentes y negociación Miguel Rebollo Pedruelo Dept. Sistemas Informáticos y Computación Univ. Politécnica de Valencia Agentes de Información y Web Semántica Master IARFID M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 2. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Contenidos 1 Middle-agents. Agentes intermediarios 2 Introducción a la teoría de juegos 3 Juegos colaborativos 4 Creación de coaliciones M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 3. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Contenidos 1 Middle-agents. Agentes intermediarios 2 Introducción a la teoría de juegos 3 Juegos colaborativos 4 Creación de coaliciones M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 4. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Módulos de un AdI básico M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 5. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Intermediación Coordinan las acciones entre agentes suministradores y agentes demandantes de servicios en Internet. P-agent: provider agent R-agent: requester agent middle-agent: intermediario (genérico) Proceso 1 el P-agent anuncia al middle-agent sus servicios 2 el middle-agent los almacena 3 un R-agent solicita al middle-agent P-agents que resuelvan su requerimiento 4 el middle-agent procesa la petición y devuelve el resultado M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 6. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Middle-agents En la literatura se usan numerosos tipos de agentes intermediarios, sin definirlos claramente: matchmaker, broker, mediator, facilitator... Roles fundamentales 1 proporcionar servicios de intermediación 2 coordinar los servicios atendiendo a protocolos, normas. . . 3 asegurar servicios de confianza M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 7. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Rol 1: Proporcionar servicios de intermediación procesar las habilidades de los agentes y la descripción de sus servicios: LARKS, RDF, ¿WSDL? interoperación semántica entre agentes y sistemas manejar heterogeneidad: DC y RDF, OIL... integración de información gestión de datos y de conocimiento procesamiento de consultas distribuido M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 8. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Rol 2: Coordinación de servicios registro y nombrado de agentes interacciones entre agentes (FIPA ACL, KQML) acceso a fuentes de información y datos (JDBC, RMI, CORBA, ¿SOAP?) interfaz con los usuarios políticas y protocolos específicos de mediación M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 9. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Rol 3: Asegurar serv. de confianza Calidad de servicio seguridad, disponibilidad, respuesta a tiempo corrección, completitud, eficiencia, portabilidad... Gestión de relaciones de confianza privacidad, anonimato uso de certificados especificación formal de las políticas de confianza actualización y propagación de relaciones de confianza, mecanismos de reputación M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 10. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Tipos de intermediación P P+Mid P+Mid+R R Broadcast Front-agent P. amarillas Matchmaker R+Mid Anonimizador Broker Me- Recomendador diador R+Mid+P Pizarra Introductor Árbitro M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 11. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Contenidos 1 Middle-agents. Agentes intermediarios 2 Introducción a la teoría de juegos 3 Juegos colaborativos 4 Creación de coaliciones M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 12. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Teoría de juegos Objeto Análisis de las interrelaciones entre dos o más individuos y la búsqueda de un modelo de actuación óptimo. Los participantes en la relación son conscientes de ésta, buscan el máximo provecho de dicha relación y actúan racionalmente. Existe un coste de la relación y se obtiene un beneficio de ella. Coste y Beneficio son cantidades mensurables. Las transacciones se efectúan mediante los denominados turnos de juego. Las partidas pueden ser a una sola vuelta o iterativas. M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 13. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Votaciones Boris, Horace y Maurice deben decidir si incluir o no a Alice en su club. Se propone una modificación a esta propuesta, que es considerar a un segundo candidato: Bob, en el lugar de Alice. Según el reglamento, las modificaciones se votan en orden inverso al que se han propuesto, por lo que las votaciones serán 1 votar si el nombre de Bob debe sustituir a Alice 2 votar si debe unirse al club Bob/Alice o nadie Las preferencias de cada uno son 1 2 3 Boris Alice Nadie Bob Horace Nadie Alice Bob Maurice Bob Alice Nadie M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 14. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones La división del dólar John y Mary tienen la oportunidad de dividirse un dólar entre ellos, siempre que lleguen a un acuerdo. Si se ponen de acuerdo, cada uno se lleva la parte acordada. Si no pueden, ninguno consigue nada. problema de división del excedente (compra-venta, negociación de convenios. . . ) la solución depende de la actitud de los jugadores hacia el riesgo M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 15. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Dilema del prisionero clásico La policía arresta dos sospechosos A y B. No tiene pruebas suficientes, así que los visita por separado y les propone un trato: si delatas a tu compañero y el otro permanece en silencio, sales libre y tu compañero cumple 10 años de condena si los dos permanecen en silencio, se les arresta por 6 meses con cargos menores si los dos hablan, se les arresta 2 años cada uno. Ejemplo típico de la Teoría de Juegos ejemplo de juegos de suma no nula cada jugador elige cooperar o traicionar al oponente M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 16. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones ¿Ser racional es lógico? M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 17. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Dilema del turista Una aerolínea pierde las maletas de dos turistas que contienen dos antigüedades idénticas. Se les ofrece una recompensa entre $2 y $100, siempre que los dos digan el mismo importe. Si no, el importe asignado es el menor de los dos. Además, la persona que ha ofrecido menos verá recompensada su ’sinceridad’ con $2 extra y el otro turista quedará penalizado con $2. ¿Qué estrategia deberían seguir para decidir el valor que deben anotar? M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 18. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Contenidos 1 Middle-agents. Agentes intermediarios 2 Introducción a la teoría de juegos 3 Juegos colaborativos 4 Creación de coaliciones M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 19. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Situación de equilibrio En equilibrio, quien ofrece siempre quiere ofrecer a quien responde una cantidad que le deje indiferente entre aceptar y rechazar. En equilibrio, quien responde siempre quiere aceptar una oferta igual o mejor, y rechazar cualquiera que sea peor M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 20. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Teoría de juegos cooperativos Los agentes racionales colaboran en coaliciones estables para incrementar los beneficios individuales y compartidos. Definition (Juego cooperativo (A, v)) A conjunto finito de n agentes el valor de la coalición v(C ) es el valor máximo de utilidad de los m ≤ n agentes de la coalición C ⊆ A, super-aditiva: ∀C1 , C2 ⊆ A : v(C1 ∪ C2 ) ≥ v(C1 ) + v(C2 ) Definition (Solución (S, u) del juego (A, v) ) una partición S de A en coaliciones una distribución de recompensas u de valores de v eficiente (nadie pierde) M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 21. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Propiedades de los juegos colaborativos (A, v) super-aditivo: ∀C , C ⊆ A, C ∩ C = 0 : v(C ∪ C ) ≥ v(C ) + v(C ) sub-aditivo: ∃C , C ⊆ A, C ∩ C = 0 : v(C ∪ C ) < v(C ) + v(C ) esencial: ∃C , C ⊆ A, C ∩ C = 0 : v(C ∪ C ) > v(C ) + v(C ) jugadores simétricos: ∀C ⊆ A, a, a ∈ C : v(C ∪ {a}) = v(C ∪ {a }) / jugadores deseables: ∀C ⊆ A, a, a ∈ C : v(C ∪ {a}) ≥ v(C ∪ {a }) / M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 22. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Concepto de racionalidad (1) Racionalidad individual: ∀a ∈ A : u(a) ≥ v({a}) el agente obtiene al menos su recompensa se asume que se cumple para cada solución (S, u) tomada en consideración Racionalidad grupal: u(a) = v(A) a∈A la colectividad A de todos los agentes es racional: cualquier agente rechazará una solución (S, u) con u(A) < v(A) en juegos super-aditivos, la distribución de las recompensas es Pareto-óptima. M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 23. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Concepto de racionalidad (2) Definition Una distribución de recompensas es Pareto-óptima si ¬∃u ∈ U ((A, v), S) : (∃a ∈ A : u (a) > u(a), ∀a ∈ A − {a} : u (a) ≥ u(a)) Racionalidad de la coalición: ∀C ⊆ A : u(a) ≥ v(C ) a∈C Es el principio de racionalidad grupal aplicado a cada subconjunto de A. CR ⇒ GR ⇒ IR (no a la inversa) M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 24. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Contenidos 1 Middle-agents. Agentes intermediarios 2 Introducción a la teoría de juegos 3 Juegos colaborativos 4 Creación de coaliciones M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 25. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Estabilidad en las coaliciones (1) Estabilidad basada en el centro (core) maximiza el bienestar social de cualquier subconjunto de agentes coste exponencial; el centro puede estar vacío M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 26. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Estabilidad en las coaliciones (2) Estabilidad basada en los valores de Shapley distribución equitativa basada en la contribución de cada agente coste exponencial, pero con variantes polinómicas (Ketchpel, 1994) Estabilidad basada en el núcleo (kernel) equilibrio: en cada coalición ningún agente pesa más que otro que tenga una mejor recompensa en una coalición alternativa coste exponencial, existen Pareto-óptimos locales variante polinómica (Shehory/Kraus, 96) M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 27. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones El valor de Shapley El valor de Shapley de una agente a es su recompensa individual en una coalición (|A| − |C |)!(|C | − 1)! sv(a) = (v(C ) − v(C − {a})) C ⊆A |A|! muy empleada en economía para la distribución de beneficios compartidos existe, es única y es Pareto-óptima simétrica y satisface IR y GR (pero no CR) coste exponencial M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 28. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones SCA: Algoritmo de formación de coalición Cada agente hace lo siguiente: 1 calcula su valor individual v(a) y su valor local worth(a, a ) para cada a ∈ A 2 intercambia sus valores con todos los agentes a de A 3 calcula el valor v(C ) de cada posible coalición C v(C ) = worth(a, a ) − (|C | − 2) v(a) a,a ∈C a∈C 4 calcula su propio beneficio de unirse a una gran coalición con sv(a) y la demanda individual de recompensas:sv(a) − worth(a, A) 5 se forma una gran coalición con el resto de agentes ({A}, (sv(a))a∈A ) M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 29. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones El núcleo (kernel) El núcleo de un juego (A, v) para una estructura S es un conjunto de soluciones (S, u) donde cada coalición S está en equilibrio una coalición está en equilibrio si cada par de agente de la coalición está en equilibrio un par de agentes (a, a ) está en equilibrio si ningún agente pesa más que su oponente si éste tiene la opción tener una mejor recompensa en una coalición diferente. M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 30. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones KCA: algoritmo de formación de coalición Cada agente envía sus tares, elementos y valores locales lworth(a, C ) el lider de la coalición 1 genera y envía propuestas de mejora (S , u ) para C + C 2 evalúa las propuestas que recibe 3 acepta las propuestas más beneficiosas y las reenvía 4 si ningún agente acepta ninguna propuesta, se detiene 5 decide qué propuesta es la próxima configuración 6 informa a los miembros la nueva configuración y recompensas se vota un nuevo líder para la coalición C + C M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación
  • 31. Middle-agents Teoría de juegos Colaboración Coaliciones Formación de coaliciones dinámicas En entornos abiertos y no deterministas puede haber cambios durante la formación de la coalición información disponible tareas que se deben realizar y disponibilidad de recursos computacionales número de agentes para formar la coalición cambios en los niveles de reputación y confianza Debido a su naturaleza, resulta adecuado para aplicaciones de computación ubicua y móvil M. Rebollo Coaliciones de agentes y negociación