Method of synthesis and automatic adaptation of the architecture of a hierarchical multi-agent system

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. The architecture of a multi-agent system (MAS) is a set of connections between agents, their roles, and rules governing their behavior. The effectiveness of a MAS largely depends on the choice of architecture. During operation, situations may arise that require prompt modification of the MAS architecture (changes in environmental parameters, malfunctions, and failures of agents). The variability of agent operating conditions (various environmental options, types of tasks) requires greater flexibility in configuring the MAS architecture, which existing solutions cannot provide. The object of the study is multi-agent systems. The subject of the study is methods for forming the MAS architecture. The aim of the work is to develop a method for synthesizing and automatically adapting the architecture of a hierarchical MAS. Materials and methods. Reinforcement learning paradigm methods, genetic algorithm. Results. As a result, a method for synthesizing and automatically adapting the architecture of a hierarchical MAS was developed, characterized by automatic modification of a set of agent connections during the operation of the MAS (as well as basic rules that determine the conditions for the emergence of connections), the ability to determine the optimal parameters of the MAS for a specific environment using a genetic algorithm, as well as the ability to model several types of MAS architectures. Conclusions. The developed method can find its practical application in the implementation of the following tasks: inspection (or patrolling) of infrastructure facilities by mobile robots; implementation of artificial intelligence in computer games.

About the authors

Yuriy V. Dubenko

Kuban State Technological University

Author for correspondence.
Email: scorpioncool1@yandex.ru

Candidate of engineering sciences, associate professor, associate professor of the subdepartment of informatics and computer engineering

(2 Moskovskaya street,Krasnodar, Russia)

Evgeniy E. Dyshkant

Armavir Mechanical and Technological Institute (branch) of the Kuban State Technological University

Email: ed0802@yandex.ru

Candidate of engineering sciences, associate professor of the sub-department of inplant electrical equipment and automation

(127 Kirova street, Armavir, Krasnodar region, Russia)

Vladislav A. Demidov

Kuban State Technological University

Email: demidov_vladislav96@mail.ru

Postgraduate student

(2 Moskovskaya street, Krasnodar, Russia)

References

  1. Horling B., Lesser V.A Survey of Multi-Agent Organizational Paradigms. The Knowledge Engineering Review. 2005;19(04):281–316.
  2. Ling Yu, Zhiqi Shen, Chunyan Miao, Victor Lesser. Genetic Algorithm Aided Optimization of Hierarchical Multi-Agent System Organization. The Tenth International Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems (AAMAS2011). Taipei, Taiwan, 2011.
  3. Dubenko Yu.V., Dyshkant E.E., Obozovskiy A.A. A method of the organizational structure synthesis of centralized multi-agent system with a possibility of its automatic adaptation in the event of changing the environment parameters or the set task. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Tekhnicheskiye nauki = University rpoceedings. Volga region. Engineering sciences. 2023;(3):18‒30. (In Russ.)
  4. Bistaffa F., Farinelli F., Cerquides J., Rodríguez-Aguilar J., Ramchurn S.D. Anytime Coalition Structure Generation on Synergy Graphs. 2014 International Conference on Autonomous Agents and Multi-agent System. 2014. Available at: https://www.researchgate.net/publication/269092245_Anytime_coalition_structure_gen eration_on_synergy_graphs (accessed 22.09.2023).
  5. Dubenko Yu.V., Dyshkant E.E., Obozovskiy A. . A method for automatic reorganization of the structure of multi-agent systems, based on the application of the simulated hardening algorithm. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Tekhnicheskiye nauki = University proceedings. Volga region. Engineering sciences. 2024;(1):5‒18. (In Russ.)
  6. Rahwan T., Michalak T.P. Coalition Structure Generation on Graphs. Artificial Intelligence. 2014. doi: 10.48550/arXiv.1410.6516
  7. Ghrieb N., Mokhati F., Tahar G. Maintaining Organizational Multi-agent Systems: A Reorganization-based Preventive Approach. 13th International Conference on Agents and Artificial Intelligence. 2021. Available at: https://www.scitepress.org/ Link.aspx?doi=10.5220/0010314803840389 (accessed 04.10.2024).
  8. Mahani M.N. Strategic Structural Reorganization in Multi-agent Systems Inspired by Social Organization Theory: PhD dissertation; discipline ‒ Electrical Engineering & Computer Science. University of Kansas, 2012:105.
  9. Mesarovich M., Mako D., Takakhara I. Teoriya iyerarkhicheskikh mnogourovnevykh system = Theory of hierarchical multilevel systems. Moscow: Mir, 1973:344. (In Russ.)
  10. Saymon D. Algoritmy evolyutsionnoy optimizatsii = Evolutionary optimization algorithms. Transl. from Eng. by A.V. Logunov. Moscow: DMK Press, 2020:1002. (In Russ.)
  11. Satton R.S., Barto E.Dzh. Obucheniye s podkrepleniyem: vvedeniye: prakticheskoye rukovodstvo = Reinforcement learning: an introduction: a practical guide. Transl. from Eng. by A.A. Slinkin. 2nd ed. Moscow: DMK Press, 2020:552. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».