Une méthode complète et générique de distribution des systèmes multi-agents

A complete and generic method for distributing multi-agent systems

• Auteur / Autrice : Alexandre Demougin
• Direction : Christophe Lang, Laurent Philippe
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Inscription en doctorat le 02/10/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : DISC - Département Informatique et Systèmes Complexes
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)

Mots clés

Mots clés libres

Parallélisme

Distribution

Systèmes multi-agents

Parallelism

Distribution

Multi-agent systems

Résumé

Cette thèse se place dans la continuité des thèses d'Alban Rousset et de Paul Breugnot. Cette dernière s'est faite dans le cadre du projet SYNPAMA, projet structurant de l'équipe Déodis dans lequel nous avons abordé la problématique de la distribution efficace de simulations de modèles à base d'agents. Au sein d'une simulation le système réel cible est modélisé et, plus le modèle reproduit finement le système réel, plus la simulation est réaliste et plus les résultats obtenus sont plausibles. La précision du modèle a cependant un coût en temps de calcul et les simulations de modèles de taille importante ont souvent recours au parallélisme pour limiter le temps d'exécution mais aussi, tout simplement, pour pouvoir s'exécuter en temps réel afin de permettre l'interaction de l'observateur avec le système simulé. Il peut ainsi introduire des perturbations dans le système et en observer les conséquences immédiatement. Ces modèles de grande taille posent aussi la problématique de l'occupation mémoire qui peut être rédhibitoire dans certains cas. Nous avons montré dans la thèse d'Alban Rousset que la question de la synchronisation dans les systèmes multi-agents parallèles est un verrou central car elle détermine la capacité de la simulation à utiliser un grand nombre de nœuds, mais qu'elle reste largement ouverte. Une approche globale de la synchronisation paraît difficile et peu applicable en pratique car soumise à des limites trop restrictives. Dans le cadre de la thèse de Paul Breugnot, nous avons pu mettre en place une méthode complète de distribution des simulations multi-agents. Celle-ci a permis d'isoler des problèmes communs à toute distribution de simulation de SMA, notamment la distribution des SMA, l'équilibrage de charge et la synchronisation des données. La thèse a proposé des composants génériques à implémenter, en montrant comment les solutions mises en place par les plateformes existantes pouvaient s'inclure dans l'architecture logicielle générique proposée. L'accent a été mis, notamment, sur des algorithmes de synchronisation des données. Ces travaux, méthode et algorithmes, ont été mis en oeuvre dans la plateforme FPMAS, dans un code opensource (https://github.com/FPMAS), qui permet l'implémentation de systèmes multi-agents sur la base de structures de graphes.

This thesis is a continuation of the theses of Alban Rousset and Paul Breugnot. The latter was carried out within the framework of the SYNPAMA project, a structuring project of the Déodis team in which we addressed the problem of the efficient distribution of agent-based model simulations. Within a simulation the real target system is modeled and, the more finely the model reproduces the real system, the more the simulation is realistic and the more the results obtained are plausible. The accuracy of the model, however, comes at a cost in terms of time. calculation and simulations of large models often have use of parallelism to limit the execution time but also, quite simply, to be able to execute in real time in order to allow the interaction of the observer with the simulated system. He can thus introduce disturbances into the system and observe the consequences immediately. These large models also pose the problem of memory usage which can be prohibitive in certain cases. We showed in Alban Rousset's thesis that the question of synchronization in multi-agent systems parallel is a central lock because it determines the capacity of the simulation to use a large number of nodes, but it remains wide open. A global approach to synchronization appears difficult and not very applicable in practice because it is subject to too many limits restrictive. As part of Paul Breugnot's thesis, we were able to set up a complete method for distributing multi-agent simulations. This isolated issues common to any MAS simulation distribution, including MAS distribution, load balancing, and data synchronization. The thesis proposed generic components to be implemented, showing how the solutions implemented by existing platforms could be included in the proposed generic software architecture. The emphasis was placed, in particular, on data synchronization algorithms. This work, method and algorithms, were implemented in the FPMAS platform, in an opensource code (https://github.com/FPMAS), which allows the implementation of multi-agent systems based on graph structures.