Proposal for a generic organization model for multi-agent systems. Study of its methodological, formal and implementation consequences
Proposition d'un modèle organisationnel générique de systèmes multi-agents et examen de ses conséquences formelles, implémentatoires et méthologiques
Résumé
This work investigates the use of organizational abstractions in multi-agent systems. The thesis shows how adopting a social-based point of view on these systems, instead of a classic individual-based assumption, may be an answer to increasing needs in heterogeneity, adaptation and control in large-scale agent systems. The main proposition is a generic model of agent organizations, based on the concepts of agent, group and role. We show how a structural and functional decomposition can federate multi-agent system. We focus on agents with highly heterogeneous internal architectures, possibly antagonist goals and with different interaction models. The model is then formally expressed in a pi-calculus variant. We illustrate its operational semantics through an overview of meta-level design. Implementation aspects are also discussed through the presentation of MadKit, a generic agent infrastructure toolkit, based on our organization model and designed to host multiple architectures. Empirical results validate our contribution, through architecture-specific evaluations and real-world applications.
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.