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Apprendimento ed evoluzione in sistemi artificiali

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\n Se sei uno studente dell'Unimore, puoi accedere all'archivio del corso su Google Drive.\n

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  • Scegli 2 tra 6 domande possibili
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  • 90 minuti
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\n NetLogo è un software di modellazione sistemi multiagente, da noi usato per le lezioni di laboratorio.\n

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\n Si può scaricare o usare da browser.\n

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\n Il suo codice sorgente è disponibile su GitHub, e ha una pagina di documentazione.\n

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\n Consulta i miei appunti su NetLogo qui!\n

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\n Sono sistemi con le seguenti caratteristiche:\n

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    \n
  • Autonomia: agiscono gli uni indipendentemente dagli altri
  • \n
  • Reattività: percepiscono ciò che sta nel loro ambiente e reagiscono ai cambiamenti di quest'ultimo
  • \n
  • Proattività: agiscono in maniera tale da portare a termine i loro obiettivi
  • \n
  • Socialità: comunicano con gli altri agenti, scambiando informazioni
  • \n
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\n \n

\n Hanno anche caratteristiche di livello più alto derivate dalle quattro precedenti:\n

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    \n
  • Conoscenza
  • \n
  • Intenzioni
  • \n
  • Emozioni
  • \n
  • Obblighi
  • \n
  • Obiettivi
  • \n
  • etc...
  • \n
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\n Gli agenti solitamente hanno anche:\n

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  • Mobilità: possono muoversi nell'ambiente
  • \n
  • Veridicità: producono informazioni corrette
  • \n
  • Benevolenza: agiscono nel modo corretto
  • \n
  • Razionalità: compiono le azioni necessarie per raggiungere i loro obiettivi, e non altre che glielo impedirebbero
  • \n
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\n Lo sviluppo negli agenti di nuove capacità per cui non erano stati programmati.\n

\n \n Ad esempio, la Swarm Intelligence, descritta dopo!\n \n
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\n Classificazione in base a come prende le decisioni un agente:\n

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  • Logic-based: prende le decisioni attraverso deduzioni logiche
  • \n
  • Reactive: mappa una reazione a ogni situazione dell'ambiente
  • \n
  • Belief-desire-intention: per decidere, considera le proprie assunzioni sul mondo (belief), i propri desideri (desire) e le sue intenzioni correnti (intention)
  • \n
  • Layered: utilizza diversi strati di capacità cognitive per giungere a una decisione
  • \n
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\n \n

\n Classificazione in base a come sono definiti gli obiettivi di un agente:\n

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    \n
  • Teleonomico: gli obiettivi sono predefiniti ed espliciti
  • \n
  • Riflessivo: l'agente è libero di scegliere il suo obiettivo in base alle proprie percezioni interne
  • \n
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\n \n

\n Classificazione in base a quanto conosce dell'ambiente un agente:\n

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    \n
  • Cognitivo: l'agente è immediatamente a conoscenza di tutto l'ambiente
  • \n
  • Reattivo: l'agente deve scoprire l'ambiente con le sue capacità sensoriali
  • \n
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    \n
  • Distribuzione: più agenti possono coprire aree di ambiente più vaste, o elaborare più in fretta zone più dense di informazione
  • \n
  • Rappresentazione: i sistemi multi-agente modellano più accuratamente il mondo reale
  • \n
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\n Comportamento emergente che si manifesta nei sistemi multiagente con tantissimi agenti.\n

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\n Indica la capacità di risoluzione di problemi complessi attraverso la collaborazione di più agenti semplici.\n

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\n Meccanismi simili a quelli evolutivi umani che permettono ai tratti degli agenti di convergere verso un valore.\n

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\n Inizialmente definita come numero di discendenti fertili, solitamente indica quanto è probabile che i tratti di un individuo siano passati alla generazione successiva.\n

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\n Sequenza di valori che definisce uno o più tratti di un individuo.\n

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\n Un insieme di individui aventi tutti gli stessi cromosomi.\n

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\n Fenomeno che causa una piccola variazione casuale nei cromosomi dei figli.\n

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\n Previene la convergenza prematura in un sistema.\n

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\n Meccanismo di costruzione dei cromosomi in un figlio: i cromosomi dei genitori vengono tagliati nello stesso punto scelto a caso, e per costruire quelli del figlio viene presa una parte dal padre e l'altra parte dalla madre.\n

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\n Può portare al miglioramento di un individuo e allo sviluppo di nuovi tratti, ma solo nelle parti di cromosoma che sono diverse tra i due genitori.\n

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\n Sequenza di valori all'interno di un cromosoma, che può includere anche sezioni in cui il valore è irrilevante.\n

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\n Gli algoritmi genetici permettono di trovare gli schemi con la fitness più alta in assoluto in un tempo relativamente breve: il sistema generalmente favorisce gli schemi corti con fitness alta.\n

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\n Situazione in cui si è raggiunta una soluzione non-ottimale a causa dell'assenza di novità nel sistema.\n

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\n Si può impedire con vari metodi: con la mutazione, introducendo requisiti di località per l'accoppiamento, scegliendo diversamente i genitori, etc...\n

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\n Programmi che dati tanti esempi sono in grado di classificare un elemento in una o più categorie.\n

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\n Sono formati da classificatori, liste di messaggi, detettori e effettori.\n

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\n Strutture logiche che elaborano i messaggi.\n

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\n Valutano una espressione logica (condizione) sui messaggi in arrivo, e se questa risulta essere vera, emettono un nuovo messaggio in risposta (azione).\n

\n \n Condizione e azione possono essere considerati come due cromosomi di un algoritmo genetico!\n \n
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\n Unità di informazione di un sistema a classificatori: sono generati da detettori e classificatori, e consumati da classificatori ed effettori.\n

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\n Sensori che percepiscono lo stato dell'ambiente esterno e lo riportano sotto forma di messaggi.\n

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\n Motori che rispondono ai messaggi effettuando una qualche azione nell'ambiente.\n

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\n Un punteggio associato ad ogni classificatore.\n

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\n Più un classificatore viene attivato, più la sua forza crescerà. TODO: siamo sicuri?\n

\n \n I classificatori più deboli vengono lentamente eliminati!\n \n
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\n Il numero di condizioni che devono essere soddisfatte perchè il classificatore si attivi.\n

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\n Prodotto di specificità e forza di un classificatore.\n

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\n Rappresenta quanto è probabile che venga utilizzato un dato classificatore nel caso che le condizioni di più di uno vengano soddisfatte.\n

\n \n La fitness degli algoritmi genetici.\n \n
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\n Se l'input non soddisfa nessun classificatore esistenze, se ne crea uno nuovo con azione casuale.\n

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\n Se non viene prodotto nessun messaggio valido di output, si genera un nuovo classificatore che ne produce uno casuale a partire dall'input.\n

\n TODO: che differenza c'è con un detector?\n
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