Prise en compte des activités interdépendantes, des durées incertaines et de l'interopérabilité sémantique dans la coordination temporelle des plans muti-agents

Dealing with interdependent activities, uncertain durations, and semantic interoperability in multi-agent plans temporal coordination.

• Auteur / Autrice : Aïdin Sumic
• Direction : Mohamed Hedi Karray, Thierry Vidal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 19/12/2024
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-2025)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie de Production (Tarbes ; 1989-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national polytechnique (Toulouse ; 1969-....)
• Jury : Président / Présidente : Gauthier Picard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Hedi Karray, Thierry Vidal, Damien Pellier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Neil Yorke-Smith, Meroua Bouzid
• DOI : 10.70675/3021fdd2z3778z4bfcza4b1z1ce81f1eb565

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement réparti

Planification

Modélisation individu-centré

Mots clés libres

Temporel

Incertitudes

Coordination

Intéropérabilité

Ontologie

Flexibilité

Temporal

Uncertainties

Coordination

Interoperability

Ontology

Flexibility

Résumé

Dans les problèmes de planification temporelle multi-agents avec des durées incertaines, les agents doivent coordonner et synchroniser l'exécution de leurs tâches (le début et la durée d'une tâche). Ici, la coordination et la synchronisation se concentrent sur la durée des tâches qu'un agent contrôle mais qui sont incontrôlables pour les autres agents du système. Cela signifie qu'une tâche exécutée par un agent du système a une durée qui est décidée par l'agent qui l'exécute (propriétaire) mais qui est incontrôlable pour ceux qui l'observent. Cela est dû à certaines contraintes qualitatives entre les tâches (par exemple, la relation de précédence), notamment le fait qu'un autre agent (observateur) doit attendre l'achèvement de cette tâche pour exécuter les siennes. Pour un tel agent observateur, la durée de cette tâche est incontrôlable à moins d'une communication ou d'une coordination, qui peut avoir lieu avant ou pendant l'exécution du plan. Néanmoins, cet agent a besoin de trouver un plan exécutable selon qu'une telle coordination est effectuée ou non. Telles sont les questions auxquelles cette thèse vise à répondre : Comment pouvons-nous modéliser un tel problème de coordination temporelle ? Comment négocier ces durées incertaines sous le contrôle d'un agent pour réparer un plan non exécutable ? Comment les agents peuvent-ils communiquer lorsqu'ils ne partagent pas une représentation commune du temps ?Pour la première question, un nouveau modèle multi-agent est proposé en utilisant la sémantique des réseaux temporels sous incertitude pour représenter la contrainte temporelle comme un intervalle de valeur possible entre deux instants, qui peuvent être, par exemple, l'instant de début et l'instant de fin d'une tâche. Ce nouveau modèle MISTNU (Multi-agent Interdependent Simple Temporal Network under Uncertainty) représente les tâches partagées comme des contrats négociables entre agents. Ce modèle vise à garantir l'exécutabilité des plans des agents en fonction du moment où la durée des contrats est partagée entre les agents. Si le modèle est jugé incontrôlable et, par conséquent, non exécutable, une phase de réparation est initiée par les agents qui négocieront la durée de ces contrats afin de garantir la contrôlabilité du modèle. Cette thèse a proposé plusieurs solutions au problème de réparation des MISTNU : celles qui sont centralisées, en supposant un agent central doté d'une autorité et d'une observabilité totales, et celles qui n'ont pas d'agent central, ce qui fait que les agents négocient indépendamment la durée de leurs contrats jusqu'à ce qu'une solution soit trouvée (si elle existe).Pour assurer l'interopérabilité entre les agents, une ontologie formelle est fournie qui donne un vocabulaire commun pour les contraintes temporelles sur les intervalles. Cela permet aux agents de se comprendre et de répondre correctement aux demandes.

In multi-agent temporal planning problems with uncertain durations, agents must coordinate and synchronize the execution of their tasks (the start and duration of a task). Here, coordination and synchronization are focused on the duration of tasks that an agent controls but are uncontrollable for other agents of the systems. This means a task being performed by one agent of the system has a duration that is decided by the agent executing it (owner) but is uncontrollable for those who observe it. This is due to some qualitative constraints amongst tasks (e.g., precedence relation), such as another agent (observer) needing to wait for the completion of this task to execute its tasks. For such an observer agent, the duration of this task is uncontrollable unless some communication or coordination is made, which can happen before or during the execution of the plan. Nonetheless, this agent needs to find an executable plan for whether such coordination is made. These are the questions this thesis aims to answer: How can we model such temporal coordination problem? How can we negotiate those uncertain durations under the control of one agent to repair a non executable plan? How can agents communicate when they do not share a common representation of time?For the first one, a new multi-agent model is proposed using the semantics of Temporal Networks under Uncertainty to represent temporal constraint as an interval of possible value between two instants, which can be, for instance, the start and end instant of a task. This new Multi-agent Interdependent Simple Temporal Network under Uncertainty (MISTNU) model represents shared tasks as negotiable contracts between agents. This model aims to guarantee the executability of agents 'plans depending on when the duration of the contracts is shared among the agents. If the model is deemed uncontrollable and, hence, not executable, then a repair phase is initiated by the agents that will negotiate the duration of these contracts to ensure the controllability of the model. This thesis proposed multiple solutions to the repair problem of MISTNUs: those that are centralized, assuming a central agent with full authority and observability, and those without such a central agent, resulting in agents independently negotiating the duration of their contracts until a solution is found (if it exists).To ensure interoperability between agents, a formal ontology is provided that gives a common vocabulary for temporal constraints on intervals. This ensures agents can understand each other and properly answer requests.