De la simulation multi-agents a la resolution collective de problemes : une etude de l'emergence de structures d'organisation dans les systemes multi-agents

From multi-agent simulation to collective problem solving: a study on the emergence of organizational structures in multi-agent systems

• Auteur / Autrice : Alexis Drogoul
• Direction : Jacques Ferber
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

La problematique generale qui oriente notre travail concerne la capacite de groupes d'agents a s'auto-organiser pour produire des reponses fonctionnelles collectives. Elle s'insere dans la problematique plus vaste de l'intelligence artificielle distribuee, qui est de faire fonctionner de maniere cooperative des agents informatiques au sein de systemes multi-agents. Nous nous interessons plus particulierement a l'emergence de ces reponses au sein de groupes d'agents non-intelligents individuellement, encore appeles agents reactifs. Ce choix necessite de comprendre les comportements individuels et inter-individuels qui permettent l'apparition et le maintien d'une dynamique collective alors meme qu'aucun agent n'est capable de penser cette dynamique. Comme les travaux theoriques portant sur l'auto-organisation ou l'emergence de proprietes sont encore loin d'etre finalises, le point de vue que nous defendons ici est qu'il est possible de s'inspirer de processus auto-organises existants pour construire des logiciels exploitant ces proprietes. Pour cela, deux types d'etudes ont ete realisees: ? une etude de simulation s'attachant a reproduire le fonctionnement d'une colonie de fourmis en utilisant un systeme reactif, ou chaque fourmi est representee dans le systeme par un agent possedant un comportement du type stimulus/reponse. Nous reproduisons fidelement, avec ce systeme totalement decentralise, la dynamique de fondation d'une societe et la structuration de l'ensemble des agents-fourmis au sein d'une division globale du travail. Outre que ces resultats nous fournissent l'occasion de montrer le large champ d'application d'une approche multi-agents de la simulation, ils peuvent etre interpretes comme la reponse fonctionnelle et auto-organisee d'un groupe d'agents aux problemes que lui pose son environnement. ?la seconde etude developpe dans le domaine de la resolution de problemes cette capacite auto-organisatrice, en s'attachant tout d'abord a extraire de la simulation realisee les paradigmes qui nous fournissent la base d'un systeme de resolution collective de problemes. Nous montrons ainsi comment concevoir des systemes reactifs capables de resoudre des problemes comme le tri collectif ou la recherche d'echantillons dans un environnement aleatoire, en s'inspirant directement des comportements des agents-fourmis de la simulation. Nous montrons ensuite qu'une approche reactive peut etre appliquee a des problemes classiques en intelligence artificielle, comme pengi et le taquin, en offrant de bien meilleurs resultats que toutes les approches precedemment employees. Nous en montrons cependant aussi les limites potentielles, notamment dans le cadre du jeu d'echecs