Post on 04-Apr-2015
Page : 1JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
SCALA : SCALA : Une approche Multi-Agent pour la Une approche Multi-Agent pour la Conception de Systèmes ComplexesConception de Systèmes Complexes
Application à la Simulation de Missions AériennesApplication à la Simulation de Missions Aériennes
irene.degirmenciyan@dassault-aviation.fr
frederic.marc@dassault-aviation.fr
Irène Degirmenciyan-Cartault
Frédéric Marc
Page : 2JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
PlanPlan
Les objectifs de SCALA
SCALA : méthodologie et simulation
Un scénario d’interception aérienne
Les outils d'aide à la conception
Les apports de SCALA
Les limites et perspectives
Page : 3JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
SCALA : les objectifsSCALA : les objectifs((Système Coopératif d ’Agents Logiciel Autonomes)Système Coopératif d ’Agents Logiciel Autonomes)
• Fournir un outil de prototypage rapide de SMA intégrant une méthodologie partant des exigences fonctionnelles• Faciliter la modélisation et la conception par un langage de description de haut niveau d’abstraction• Simuler :
• différents types d’organisations• des algorithmes d’allocation de tâches• des algorithmes de coopération entre agents
• Constituer des bibliothèques de mécanismes réutilisables• Proposer des outils de visualisation du comportement du système
Outil d’aide à la conception de SMAOutil d’aide à la conception de SMA
Page : 4JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
SCALASCALA
• Définition du graphe de dépendances fonctionnelles• Définition des comportements élémentaires ou tâches• Définition des sous-graphes et buts associés• Identification des événements déclencheurs• Définition des agents• Définition des groupes d’agents
• Choix des organisations• Choix des mécanismes de coopération
Une méthodologie
Un outil de simulation
Page : 5JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Une mission d’interceptionUne mission d’interception
Ordre de décollage
Données d’interception
Décollage
CAP
Navigation
TirTriangulation Acquisition
Dégagement
RetourReorganisation
DetectionDétection
Page : 6JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Quelques caractéristiquesQuelques caractéristiques
• Comportements élémentaires, fonctions du système (décollage, naviguation guidée, acquisition, désignation, tir, dégagement)
• Le besoin en coopération est dirigé par les contraintes et les dépendances entre tâches (pré- et post-conditions, liens de dépendances)
• Evénements perturbateurs (apparition de menaces, défaillance d’un avion de la patrouille)
La patrouille doit se ré-organiser dynamiquement pour s'adapter à un environnement évolutif
Page : 7JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
1. Définition du graphe1. Définition du graphe
Graphe G_Retour
RETOUR
ATTERRISSAGEN
N
N
N
Graphe G_Depart_Mission
DECOLLAGE
RASSEMBLEMENT
S
2
Graphe G_Interception
LOCALISATION_RADAR TRIANGULATION2
PREGUIDAGEN
ACQUISITION
RECHERCHE IDENTIFICATIONLOCALISATION
D.O.
TIR
DEGAGEMENT
S
Graphe G_Nouvelle_menace
RECONNAISSANCE
RIPOSTE
Page : 8JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Dépendances entre tâches (1)Dépendances entre tâches (1)
Task A Task B
Task C
Task A Task B
Task A Task B
OU
Task A Task B
Task C
Task C
Task BTask A
Dépendances simples
Precédence
ET (implicit)
Décomposition
Exclusion
Page : 9JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Task A x
Multiplicité
Dépendances entre tâches (2)Dépendances entre tâches (2)
Task A x
N agentsou *ou group_nameou condition
With x =
Task A Task B
Synchronisation Série
Combinaison de dépendances
Task A Task BS
Task A Task B
S x
Page : 10JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
2. Description des tâches2. Description des tâches
Pré-conditions :• Tâches• Annulation• Ressources
Post-conditions :• Ressources• Evénements
LOCALISATION_RADAR TRIANGULATION2
PREGUIDAGEN
ACQUISITION
RECHERCHE IDENTIFICATIONLOCALISATION
• Compétences• Niveau de spécialisation• Cardinalité• Méthodes• Interruptibilité
D.O.
TIR
DEGAGEMENT
S
Page : 11JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
3. Association événements/sous-graphes3. Association événements/sous-graphes
Evénement Depart_Mission P=1, D=IGraphe G_DepartGraphe G_Interception
Evénement Interception P=2, D=PGraphe G_Interception
Evénement Nouvelle_Menace P=2, D=IGraphe G_Reconnaissance
Evénement Retour P=1, D=PGraphe G_Retour
• Niveau de priorité• Type de déclenchement
Page : 12JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
4. Définition des agents4. Définition des agents
Leader StrikeLeader Escorte
• Compétences • Niveau de spécialisation• Ressources• Evénements• But• Groupes d ’appartenance• Rôle courant• Rôles possibles• Protocoles de communications
Raid
Escorte
Equipier Escorte Equipier1 Strike Equipier3 StrikeEquipier2 Strike
Page : 13JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
5. Définition des groupes5. Définition des groupes
AWACS
Leader StrikeLeader EscorteLeader Sweep
Equipier Sweep Equipier Escorte Equipier1 Strike Equipier3 StrikeEquipier2 Strike
• Groupes fils• Groupe père• Type d’organisation• Type de coopération • Membres (rôle courant rôles possibles)• Evénements
Dispositif aérien
Raid
Escorte
Sweep
Page : 14JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
De l’événement au plan multi-agentDe l’événement au plan multi-agent
Sous graphe
Plan 1
Plan 2
Plan 3
Plan 4
Agent 1
Agent 2
Agent 3
Agent 4
Distribution du graphe sur les agents
Réseau de dépendances
Evénement
Page : 15JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Le passage à la simulationLe passage à la simulation
• des événements et sous graphes associés• des agents• des groupes• des tâches et des contraintes sur leur exécution• de l'allocation des tâches et de la coopération entre agents en
fonction :– des contraintes exprimées sur le graphe de dépendances– du choix du type d'organisation et d'interaction (bibliothèques de
mécanismes prédéfinis)
Génération automatique
Implémentation des comportements élémentaires (côté applicatif)
• lois et modèles physiques (ex : modèles avions, trajectoires)• actions réponses aux événements (ex : décollage)
Page : 16JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Processus de SimulationProcessus de Simulation
Sweep Leader
Sweep Equipier
Allocation dynamique des tâches
Raid Equipier
Raid Leader
Exécution
2
TAKE OFF
S
N
CAP N
Génération d’une instance du sous-graphe associé à l’événement
Evénement Départ_Mission
2
TAKE OFF
S
N
CAP N
GUIDED FLIGHTN
ACQUISITION T. D.
SHOT
RETRACT
S
Evénement Interception
Coordination
Sweep Leader
Sweep EquipierRaid Equipier
Raid Leader
Allocation dynamique des tâches
Execution
Page : 17JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Les outils de modélisationLes outils de modélisation
L’éditeur de graphe SCALAPermet de :
• Concevoir facilement les graphes de dépendances• Associer les sous-graphes aux événements (les paires
événements/buts)• Construire des librairies de comportements réutilisables
Les éditeurs agents/groupesPermet de :
• Définir les agents (compétences, ressources, etc.) • Définir les groupes (rôles, type d'organisation,
type d'interaction, etc.)
Page : 18JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Les outils SCALA (1)Les outils SCALA (1)
Page : 19JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Les outils d'analyseLes outils d'analyse
L’outil de visualisationPermet de :
• Situer les agents dans l’environnement• Déclencher dynamiquement de nouveaux événements• Créer des nouveaux agents et groupes
Le diagramme d’activitésReprésente les activités des agents et le comportement multi-agent :
• L’évolution de la simulation• La coordination entre les agents• L’arrivée des nouveaux événements
Page : 20JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Les outils SCALA (2)Les outils SCALA (2)
Friend1
Friend2
Friend3
Friend4
Bandit1
Bandit2
t
Guided Flight
Guided Flight Enter combat area
CAP
CAP
CAP
CAP
Guided Flight
Guided Flight
Guided Flight
Guided Flight
Enter combat area
Guided Flight
Guided Flight
Riposte
Ac
Ac
Eng
Eng
S
S
G. Flight
G. Flight
Flight
Page : 21JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
SCALA vue comme couche logicielleSCALA vue comme couche logicielle
SCALA
JACK
JAVA O1 O3O2
A1 A3A2
Page : 22JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Les apports de SCALA pour ce type d ’applicationLes apports de SCALA pour ce type d ’application
• Une modélisation de plus haut niveau qui permet de :
• définir de nouveaux comportements au niveau modélisation
(sans recompilation)• dissocier des raisonnements et des actions (tâches)• modéliser la coordination entre avions
• Allocation dynamique des tâches :• en fonction de la situation courante• des caractéristiques et capacités des agents
• Réutilisation des comportements• Introduction de réactivité dans la simulation (création de nouvelles
menaces, réponses à des événements en cours de simulation)• Résolution de systèmes complexes, ouverts par simulation
Page : 23JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Les limites actuelles de SCALALes limites actuelles de SCALA
• Pas de gestion du temps
• Pas de contraintes temporelles sur les tâches et buts
• Algorithme de re-organisation trop simpliste
• Problème du temps réel
• au niveau organisationnel
• au niveau de l ’exécution
• Pas de validation des plans générés
Page : 24JFIADSMA'02 - 28-30 octobre 2002Direction Générale Technique / Direction de la Prospective
Travail en cours et perspectivesTravail en cours et perspectives
Amélioration du comportement global
Meilleure gestion des buts
Validation des plans générés
• Formalisation
Utilisation d ’une variante des automates temporisés d ’ALUR
• Planification réactive et exécution contrôlée des plans
• Existence d ’une horloge globale (actions jointes,
plans multi-agents synchronisés)
• Opérateurs de manipulation de plans
• concaténation, parallélisation, insertion