روشی هدف‌گرا به منظور هولون‌بندی در سیستم‌های چندعاملی هولونی
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوتراحمد اسمعیلی 1 * , ناصر مزینی 2 , محمدرضا جاهد مطلق 3
1 - دانشگاه علم و صنعت ایران
2 - دانشگاه علم و صنعت ایران
3 - دانشگاه علم و صنعت ایران
کلید واژه: تئوری سازمانی سازمان‌دهی هدف‌گرا سیستم‌های چندعاملی هولونی شبکه‌های حسگر بی‌سیم,
چکیده مقاله :
ساختارهای هولونی یک ساختار سلسله‌مراتبی از هولون‌ها است که به منظور حل مسایل پیچیده و ارضای اهدافی مانند محدود‌سازی حوزه تعاملات، کاهش عدم قطعیت یا شکل‌دهی هدف‌های سطح بالا در سیستم‌های چندعاملی توسعه داده شده‌اند که به سبب آن سیستم از انعطاف‌پذیری و پویایی بالایی در برابر تغییرات محیطی برخوردار می‌شود. علی‌رغم کاربرد وسیع سیستم‌های چندعاملی هولونی در زمینه مدل‌سازی و حل مسایل پیچیده، بسیاری از مفاهیم اساسی در آن مانند تشکیل هولون‌های عضو و کنترل پویای ساختار مربوط، از مدل‌های بسیار ساده و ابتدایی که اکثراً وابسته به کاربرد خاص هستند، تبعیت می‌کنند که البته این را می‌توان به علت نوپابودن تحقیقات در این زمینه دانست. در این مقاله سعی گردیده با بهره‌گیری از مفاهیم اجتماعی و نظریه سازمان‌ها، روشی مبتنی بر هدف برای تشکیل ساختارهای هولونی ارائه گردد. روش پیشنهادی که از مفاهیم نقش، مهارت و ساختار اهداف استفاده می‌کند این امکان را فراهم می‌سازد که بتوان از آن برای طیف وسیعی از کاربردها بهره برد. به منظور نشان‌دادن قابلیت‌های روش پیشنهادی و نیز نمایش نحوه به کارگیری از آن در مسایل واقعی، در این مقاله بستر آزمایشی بر مبنای کاربرد ردیابی شیئ در شبکه‌های حسگر بی‌سیم طراحی و ارائه شده است. در این کاربرد، حسگرهای پخش‌شده در محیط به عنوان عامل‌های ساده با بهره‌گیری از ساختار هولونی، وظیفه ردیابی شیئ بیگانه واردشده به محیط را بر عهده می‌گیرند. طبق نتایج آزمایشگاهی به دست آماده حاصل از شبیه‌سازی، روش هولونی ارائه‌شده بر مبنای الگوریتم پیشنهادی در این مقاله توانسته است کارایی موفقیت‌آمیزی را از نظر کیفیت ردیابی و میزان مصرف انرژی در این بستر آزمایش ارائه دهد.
Holonic structures are a hierarchical formation of holons that are developed and used for the purpose of restricting interaction domains, reducing uncertainty, or forming the high level goals of multi-agent systems, in such a way that the system benefits a high degree of flexibility and dynamism in response to environmental changes. Although the holonic multi-agent systems are extensively used in modeling and solving complex problems, most of its prerequisites, like forming the body holons and dynamically controlling its structure, use very simple application-specific models. This is due to the immaturity of the research literatures in this field. In this article, an endeavor is made to propose a goal-based approach for the formation of holonic structures, using the concepts in social science and organizational theory. The use of concepts like role, skill, and goal structures, makes the proposed method possible to be used in wide range of applications. In order to demonstrate the capabilities of the method and also the way it can be applied in real world problems, a test bed based on the application of wireless sensor networks in object tracking is designed and presented. In this application, the sensors, which are distributed in the environment as simple agents, using holonic structures, are responsible for the track of any alien objects that enter and move in the environment. According to the empirical results of the simulations, the proposed holonic approach has provided successful performance in terms of tracking quality and energy consumption of the sensors.
[1] S. J. Russell, P. Norvig, J. F. Canny, J. M. Malik, and D. D. Edwards, Artificial Intelligence: A Modern Approach, vol. 74. Prentice hall Englewood Cliffs, 1995.
[2] M. Wooldridge, An Introduction to Multiagent Systems, John Wiley & Sons, 2009.
[3] K. M. Carley and L. Gasser, "Computational organization theory," in Multiagent Systems: A Modern Approach to Distributed Artificial Intelligence, Cambridge, MA, USA: MIT Press, 1999, pp. 299-330.
[4] B. Horling and V. Lesser, "A survey of multi-agent organizational paradigms," Knowl. Eng. Rev., vol. 19, no. 4, pp. 281-316, Dec. 2004.
[5] A. Koestler, The Ghost in the Machine, Goring-by-Sea, WS, UK: Macmillan, 1968.
[6] E. Adam and R. Mandiau, "Roles and hierarchy in multi-agent organizations," in Proc. 4th Int. Central and Eastern European Conf. on Multi-Agent Systems and Applications, pp. 539-542, Budapest, Hungary, 15-17 Sep.. 2005.
[7] V. Dignum and F. Dignum, "Coordinating tasks in agent organizations," in Coordination, Organizations, Institutions, and Norms in Agent Systems II, Springer, 2007, pp. 32-47.
[8] M. Cossentino, N. Gaud, and V. Hilaire, "A holonic metamodel for agent-oriented analysis and design," in A Holonic Metamodel for Agent-Oriented Analysis and Design, vol. LNCS 4659, M. Cossentino, N. Gaud, S. Galland, V. Hilaire, and A. Koukam, Eds., Springer, 2007, pp. 237-246.
[9] R. Davis and R. G. Smith, "Negotiation as a metaphor for distributed problem solving," in Communication in Multiagent Systems, vol. LNCS 2650, R. Davis and R. G. Smith, Eds., 2003, pp. 51-97.
[10] F. Maturana, W. Shen, and D. H. Norrie, "MetaMorph: an adaptive agent-based architecture for intelligent manufacturing," Int. J. Prod. Res., vol. 37, no. 10, pp. 2159-2173, 1999.
[11] E. A. Sultanik, Automatic Construction, Maintenance, and Optimization of Dynamic Agent Organizations, Drexel University, 2010.
[12] X. Zhang and D. H. Norrie, "Holonic control at the production and controller levels," in Proc. of the 2nd Int. Workshop on Intelligent Manufacturing Systems, pp. 215-224, 1999.
[13] M. Ulieru, "Emergence of holonic enterprises from multi-agent systems: a fuzzy evolutionary approach," in V. Loia, ed., Soft Computing Agents: A New Perspective on Dynamic Information Systems, pp. 187-215, 2002.
[14] D. Stefanoiu, M. Ulieru, and D. Norrie, "Fuzzy modeling of multi-agent systems behavior: vagueness minimization," in Proc. of World Multiconference on Systemics, Cybernetics and Informatics, SCI'00, vol. 3, pp. 118-123, Orlando, USA, Jul. 23-26, 2000.
[15] C. Ciufudean and C. Filote, "Artificial social models for holonic systems," in Proc. of the 5th Int. Conf. on Industrial Applications of Holonic and Multi-Agent Systems for Manufacturing, HoloMAS'11, pp. 133-142, 2011.
[16] G. Gaspar, "Communication and belief changes in a society of agents: towards a formal model of an autonomous agent," Decentralized AI, vol. 2, pp. 245-255, 1991.
[17] S. A. Rodriguez, From Analysis to Design of Holonic Multi-Agent Systems: A Framework, Methodological Guidelines and Applications, University of Belford, France, 2005.
[18] L. Jie, Z. Wei-Ming, X. Bao-Xin, and L. Zhong, "An organization model in MAS based on holon," in Proc. IEEE 9th Int. Conf. Dependable Auton. Secur. Comput., pp. 951-957, Dec. 2011.
[19] M. Abdoos, A. Esmaeili, and N. Mozayani, "Holonification of a network of agents based on graph theory," in Holonification of a Network of Agents Based on Graph Theorys, vol. LCNC: 7327, G. Jezic, M. Kusek, N. -T. Nguyen, R. Howlett, and L. Jain, Eds. Berlin: Springer Heidelberg, 2012, pp. 379-388.
[20] A. Esmaeili, N. Mozayani, and M. R. Jahed Motlagh, "Multi-level Holonification of multi-agent networks," in Proc. 12th Iranian Conf. on Intelligent Systems, ICIS'14, pp. 1269-1273, 2014.
[21] F. Oppermann, C. Boano, and K. Romer, "A decade of wireless sensing applications: survey and taxonomy," in The Art of Wireless Sensor Networks H. M. Ammari, Ed., Berlin: Springer Heidelberg, 2014, pp. 11-50.
[22] S. Pattem, S. Poduri, and B. Krishnamachari, "Energy-quality tradeoffs for target tracking in wireless sensor networks," in Proc. Proceedings of the 2nd Int. Conf. on Information Processing in Sensor Networks, pp. 32-46, 2003.