Modélisation et simulation de système multi-agents distribué à large échelle d'agents situés

Modelling and simulation of distributed large scale situated multi-agent systems

• Auteur / Autrice : Omar Rihawi
• Direction : Philippe Mathieu, Yann Benoît Daniel Secq
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 03/12/2014
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique fondamentale de Lille (2002-2014)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Synchronisation

Simulateurs

Intelligence artificielle répartie

Mots clés libres

Simulation à large échelle

Simulation d’agents situés

Résumé

Les systèmes multi-agents sont constitués d'entités autonomes qui interagissent avec leur environnement pour résoudre un objectif collectif. Si l'on souhaite modéliser des systèmes contenant des millions d'agents, une puissance de calcul et de stockage importante devient nécessaire. Pour atteindre de telles simulations large échelle, distribuer le simulateur sur un réseau de machines est nécessaire, mais il faut prendre en compte quelques aspects. Le premier aspect se concentre sur deux types de répartition de la charge de calcul : la première basée sur l'environnement, la deuxième basée sur les agents. Nous évaluons les performances de ces répartitions en les confrontant à des applications dont les dynamiques de déplacement sont très différentes, ce qui nous permet d'identifier plusieurs critères devant être pris en compte pour garantir des gains de performance lors de la distribution de simulations d'agents situés. Le second aspect de notre travail étudie la synchronisation. En effet, à notre connaissance, tous les simulateurs existants fonctionnent sur la base d'une synchronisation forte entre les machines, ce qui garantit la causalité temporelle et la cohérence des calculs. Dans cette thèse, nous remettons en cause cette hypothèse en étudiant la relaxation de la contrainte de synchronisation. Nous proposons deux politiques de synchronisation : la synchronisation forte classique et une forme de synchronisation reposant sur une fenêtre de temps bornée entre la machine la plus lente et la machine la plus rapide. Des applications de natures différentes sont exécutées avec ces différents mécanismes de synchronisation.

This thesis aims to design a distributed large scale MAS simulation. When the number of agents reaches several millions, it is necessary to distribute MAS simulation. However, this can raise some issues: agents allocation, interactions from different machines, time management, etc. When we distribute MAS simulation on different machines, agents must be separated between these machines and should still be able to produce their normal behaviours. Our distribution is able to cover all agents' perceptions during the simulation and allow all agents to interact normally. Moreover, with large-scale simulations the main observations are done on the macroscopic level. In this thesis, we study two main aspects to distribute large-scale simulations. The first aspect is the efficient strategy that can be used to distribute MAS concepts (agents and environment). We propose two efficient distribution approaches: agents distribution and environment distribution. The second aspect is the relaxation of synchronization constraints in order to speed up the execution of large-scale simulations. Relaxing this constraint can induce incoherent interactions, which do not exist in a synchronized context. But, in some applications that can not affect the macroscopic level. Our experiments on different categories of MAS applications show that some applications can be distributed efficiently in one distribution approach more than the other. In addition, we have studied the impact of incoherent iterations on the emerging behaviour of different applications, and we have evidenced situations in which unsynchronized simulations still produced the expected macroscopic behaviour.