Un modèle générique pour les organisations dynamiques en univers multi-agent

par Laurent Lacomme

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Yves Demazeau et de Valérie Camps.

Le président du jury était Patrick Reignier.

Le jury était composé de René Mandiau.

Les rapporteurs étaient Olivier Boissier, Juan Pavon.


  • Résumé

    Les systèmes multi-agents (SMA) mettent en relations des entités autonomes, les agents, dont les actes et les interactions participent à la mise en place d'un comportement et d'une fonctionnalité globale du système. La structure et le fonctionnement global du système sont décrits à travers la notion d'organisation : celle-ci regroupe l'ensemble des places occupées par les agents, de leurs relations et de leur importance dans la fonctionnalité attendue du système. Usuellement, ces concepts sont formalisés par des notions empruntées à l'analyse des organisations humaines et animales : rôles, groupes, normes, etc. Cependant, une part importante des organisations des SMA n'est que partiellement décrite par ces notions : la dynamique. En effet, dans les SMA ouverts, dans lesquels des agents, parfois inconnus à la conception du système, peuvent entrer ou sortir de celui-ci à tout instant, et dans les SMA auto-organisés, où la structure du système se forme et se reforme en fonction du contexte, la dynamique des organisations, c'est-à-dire l'analyse de leur évolution au cours du temps, est un champ important qui est difficile à décrire avec les notions de haut-niveau usuellement utilisées pour formaliser les organisations. Ce que nous proposons dans cette thèse est donc un modèle de description des organisations pour les SMA, axé sur la possibilité de décrire une vaste variété de système, à la fois dans leurs aspects statiques et dynamiques. Pour atteindre cela, nous nous appuyons sur une conception émergentiste et calculatoire, et nous créons notre modèle autour de trois éléments statiques typés et de bas-niveau : les agents, les relations et les tâches, et un élément dynamique : les mécanismes organisationnels. Nous proposons ensuite des méthodes descriptives des organisations fondée sur l'agrégation de contraintes sur les systèmes exprimées à partir de ces éléments, ainsi que des méthodes calculatoires destinées à permettre l'extraction de propriétés globales sur les organisations à partir de ces descriptions ; tout cela dans l'optique de fournir une aide méthodologique à la conception et à l'analyse d'organisations pour les SMA. Nous appliquons ensuite l'utilisation de notre modèle sur des applications précises afin de démontrer son intérêt et sa pratique dans la formalisation et dans la comparaison d'organisations dynamiques pour les SMA.

  • Titre traduit

    A generic model for dynamic organizations in multi-agent systems


  • Résumé

    Multiagent systems (MAS) are composed of interacting autonomous entities called agents. Their behaviors and interactions take part in the generation of a global functionality in the system. The notion of organization describes the structural and functional aspects of such systems: it includes the objectives of each agent, the way they can interact and create relationships and their importance in the system's global function. These concepts are usually formalized through notions derived from human and animal organizations: roles, groups, norms… However, an important part of MAS' organization can only be partially described with these notions: dynamics. In open MAS – where agents can enter or exit the system at any time, and where their number and characteristics are often not known at the time of the system's design – and in self-organized MAS – where the system's structure evolves with relation to context and environment – organization's dynamics is very difficult to formally describe with these high-level notions. In this thesis, we propose a model for MAS organizations' description, which is focused toward the description of a wide range of systems and the modeling of both their static and dynamic aspects. In order to achieve this, we ground our model on an approach based on emergence and computation. We then create a model based on three basic, low-level, typed static elements: agents, relations and tasks, and one low-level dynamic element: organizational mechanisms. We then propose some methods for organization description based on our model and the principle of system's constraints aggregation. We also provide some computational methods allowing the calculation of some global properties over described organizations, in order to provide a methodological help for MAS design and analysis. We then apply our model and the proposed methods on practical applications in order to show its pertinence in MAS organizations' formalization and comparison.


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