Tolerância a faltas em sistemas multiagentes multidimensionais

Abstract

Em um sistema multiagentes (SMA), diversos agentes autônomos interagem entre si e com o ambiente em que se encontram. Essa natureza do SMA possibilita a criação de sistemas bastante complexos e dinâmicos. No entanto, essas características também podem gerar cenários imprevisíveis, o que contribui para o surgimento de faltas no sistema e prejudica a confiabilidade dos SMA, reduzindo a sua utilização em aplicações que demandam soluções robustas. Para melhorar o nível da confiabilidade de um sistema, diversas técnicas podem ser empregadas. Entre elas, a tolerância a faltas (TF) visa garantir que o sistema entregue os serviços esperados, mesmo que faltas tenham ocorrido. Existem diversos trabalhos que abordam a TF nos SMA, entretanto, a maioria faz um tratamento não genérico. Além disso, os modelos de TF propostos nesses trabalhos se concentram na programação da dimensão dos agentes. Este trabalho elabora e implementa um modelo de TF adaptado aos SMA, explorando os conceitos existentes na programação de SMA multidimensionais (agente e ambiente). O modelo utiliza analogias de alto nível presentes nas abstrações da dimensão dos agentes e do ambiente para fornecer serviços de detecção e recuperação de erros nos agentes, além de outras funcionalidades para o desenvolvedor do SMA elevar o nível de confiabilidade do seu sistema. Utilizando diversos cenários dinâmicos e com alta ocorrência de faltas, o modelo de TF é testado e o comportamento do SMA é avaliado provando a capacidade do modelo em detectar erros e recuperar os agentes do SMA, permitindo que o sistema tolere as faltas ocorridas.

Abstract: In a multi-agent system (MAS), several autonomous agents interact with each other and with the environment where they are placed. This nature of MAS makes it possible to create very complex and dynamic systems. However, these characteristics can also generate unpredictable scenarios, which contributes to the appearance of faults in the system and impairs the reliability of the MAS, reducing its use in applications that demand robust solutions. To improve the level of reliability of a system, several techniques can be employed. Among them, fault tolerance (FT) aims to ensure that the system delivers the expected services, even if faults have occurred. There are several studies that address FT in MAS, however, most do a non-generic treatment. Furthermore, the FT models proposed in these works focus on agent dimension programming. This study elaborates and implements a FT model adapted to MAS, exploring the existing concepts in multidimensional MAS programming (agent and environment). The model uses high-level analogies present in the agent and environment dimension abstractions to provide agent error detection and recovery services, in addition to other functionalities for the MAS developer to increase the reliability level of their system. Using several dynamic scenarios with high occurrence of faults, the FT model is tested and the MAS behavior is evaluated, proving the model?s ability to detect errors and recover the MAS agents, allowing the system to tolerate the faults that have occurred.