Exploiting parallelism in the agent paradigm

Abstract

Muitas aplicações de Sistemas Multiagentes (SMA) requerem que os agentes reajam prontamente às mudanças no ambiente, respondam mensagens rapidamente, e processem outras atividades de alto custo, e todas ao mesmo tempo. O modelo de concorrência adotado no SMA assim como a implementação da plataforma de execução de SMA tem um impacto direto nessas questões. Enquanto a maioria das pesquisas em SMA focam em questões abstratas de alto nível (por exemplo, compromissos), questões de baixo nível, relacionadas ao desenvolvimento de plataformas de execução, ainda precisam de uma investigação mais profunda e avanços. Como consequência, as plataformas atuais de execução faltam com desempenho, escalabilidade ou reatividade em certos cenários onde elas não são capazes de obter propriamente os benefícios da concorrência. Nesta tese, damos um passo em direção a uma plataforma mais flexível para explorar paralelismo em SMA e melhorar o uso dos recursos paralelos de um computador. Analizamos diferentes aspectos que podem ser considerados para melhor tirar vantagem de computadores multi-core e hardwares paralelos relacionados. A análise resultou em direções para enriquecer plataformas de execução de SMA que melhor suportam concorrência. Um modelo e uma arquitetura concorrentes de SMA e agentes são propostos, onde detalhamos como várias funcionalidades de concorrência inspiradas na análise podem ser combinadas. Para implementar e avaliar a proposta, estendemos uma plataforma de execução de SMA concreta com um conjunto mais rico de funcionalidades concorrentes. A avaliação é feita por meio de experimentos, que consistem no desenvolvimento de aplicações que cobrem cenários chaves para investigar os benefícios e inconvenientes das diferentes configurações para executar o SMA. Os resultados dos experimentos reforçam a importância do desenvolvimento de plataformas de execução de SMA que permitam um desenvolvedor configurar um SMA para melhor explorar concorrência de acordo com os requisitos, demandas e características intrínsecas de cada aplicação.<br>

Abstract : Many Multi-Agent System (MAS) applications require that agents react promptly to changes in the environment reply messages fast, process other high-cost activities, and all that at the same time. The model of concurrency adopted in the MAS as well as the MAS execution platform implementation can have a direct impact on these issues. While most researches in MAS focus on high level abstraction issues (e.g., commitments), low level issues, related to the development of execution platforms, still need a deeper investigation and advances. As a consequence, current execution platforms lack performance, scalability, or reactivity in certain scenarios where they are not able to properly take benets from concurrency. In this thesis we make a step towards a platform to exploit the parallelism in MAS and improve the use of the parallel resources of a computer. We analyze dierent aspects that can be considered to better take advantage of multi-core computers and related parallel hardware. The analysis resulted in directions to enrich MAS execution platforms that better support concurrency. A MAS and agent concurrent model and architecture are proposed, where we detail how several concurrency features inspired on the analysis can be combined. In order to implement and evaluate the proposal, we extended a concrete MAS execution platform with a richer set of concurrency features. The evaluation is performed by means of experiments, which consist in the development of small applications that cover key scenarios to investigate the benets and drawbacks of dierent congurations run the MAS. The results of the experiments reinforce the importance of developing MAS execution platforms that allows a developer to congure a MAS to better exploit concurrency according to the requirements, demands, and intrinsic characteristics of each application.