Formation Mise en oeuvre multi-agent de GAMA à MASON

Jour 1 - Matin

Introduction aux systèmes multi-agents (MAS)

• Définition d'un système multi-agents :
• Agents
• Environnement
• Organisation
• Interaction
• Types d'agents :
• Réactifs
• Cognitifs
• BDI
• Agents apprenants
• Architectures de MAS :
• Centralisées
• Décentralisées
• Hybrides
• Domaines d'application :
• Systèmes complexes
• Smart grids
• Mobilité
• Robotique
• Logistique
• Négociation distribuée
• MAS classiques vs systèmes de multi-AI agents basés sur LLM

Modèle agent / environnement / organisation

• Modèle conceptuel :
• Agent
• Environnement
• Interaction
• Organisation (rôles, groupes, normes)
• Propriétés d'un agent :
• Autonomie
• Proactivité
• Réactivité
• Capacité sociale
• Représentation des objectifs, croyances et plans : approche BDI
• Environnements :
• Discrets
• Continus
• Physiques
• Virtuels
• Ouverts / fermés

Exemple de travaux pratiques (à titre indicatif)

• Modéliser un cas réel sous forme agents / environnement / organisation

Communication inter-agents

• Canaux de communication :
• Message passing
• Blackboard
• Environnements partagés
• Langages de communication : FIPA ACL et KQML (principes et actes de langage)
• Contenus et protocoles :
• Ontologies
• Contrats
• Négociation
• Problèmes classiques :
• Fiabilité
• Pertes de messages
• Délais
• Robustesse des protocoles

Exemple de travaux pratiques (à titre indicatif)

• Conception de protocoles de communication (contract net simplifié, requête / réponse et pub / sub) sur un cas d'usage simple

Jour 1 - Après-midi

Coordination, coopération et compétition

• Stratégies de coordination :
• Coopération
• Compétition
• Négociation
• Formation de coalitions
• Consensus
• Mécanismes de coordination :
• Contract net protocol 
• Enchères
• Leader election
• Token passing
• Coordination et apprentissage multi-agent (MARL) : vue d'ensemble et schémas de communication multi-niveaux
• Gestion des conflits, résolution et arbitrage

Exemple de travaux pratiques (à titre indicatif)

• Conception d'un schéma de coordination pour un problème de partage de ressources : règles, messages et décisions

Plateformes de mise en oeuvre MAS

• Panorama des plateformes :
• JADE
• Jason
• SPADE
• MASON
• Repast
• NetLogo
• GAMA...
• Critères de choix :
• Langage
• Intégration
• Performance
• Support d'architectures BDI
• Facilités de communication
• Focus MASON :
• Toolkit Java orienté simulation discrète
• Modèle / visualisation séparés
• Usage large (robotique, Machine Learning, social...)
• Focus Repast Simphony :
• Plateforme multi-agent polyvalente
• Java / Groovy / ReLogo
• Modèles sur postes
• Clusters

Exemple de travaux pratiques (à titre indicatif)

• Cartographie des besoins d'un projet MAS réel vers une plateforme

Jour 2 - Matin

Implémenter des agents et interactions dans MASON

• Rappel du rôle de MASON : toolkit rapide, extensible et multi-domaines
• Mapping concepts MAS avec MASON
• Gestion du temps, ordonnancement, événements et boucle de simulation
• Intégration de comportements complexes :
• Règles
• FSM
• Couplage avec méthodes d'IA

Exemple de travaux pratiques (à titre indicatif)

• Implémentation d'un schéma de communication / coordination dans MASON

Implémenter des organisations et espaces dans Repast Simphony

• Rôle de Repast Simphony comme système de développement et exécution de MAS
• Mapping concepts MAS avec Repast
• Intégration d'organisations simples :
• Groupes
• Rôles
• Réseaux sociaux via projections réseau
• Utilisation des statecharts et ReLogo pour modéliser comportements et scénarios d'interaction

Exemple de travaux pratiques (à titre indicatif)

• Implémentation dans Repast d'un mini-système multi-agents avec réseau social et protocole de communication simple

MAS et environnements complexes : GIS, IoT et systèmes cyber-physiques

• Agents dans des environnements géographiques
• Cas d'usage :
• Mobilité urbaine
• Smart grid
• Logistique
• Modèles environnementaux
• Intégration possible avec des systèmes cyber-physiques / IoT

Exemples de travaux pratiques (à titre indicatif)

• Définir un scénario MAS avec environnement géographique (en MASON ou Repast) :
• Identification des agents, de leurs perceptions, de leurs actions et de leurs interactions avec l'environnement

Jour 2 - Après-midi

MAS à grande échelle et distribués

• Problématique d'échelle :
• Nombre d'agents
• Temps de simulation
• Communication
• Solutions de simulation :
• D-MASON
• Distributed MASON
• Repast HPC
• Repast4Py
• Solutions systèmes :
• Microservices
• Message brokers
• Consensus distribués
• Cloud
• MAS modernes avec multiples LLM-agents :
• Orchestration
• Coordination
• Robustesse des communications

Exemples de travaux pratiques (à titre indicatif)

• Conception d'une architecture logique de MAS grande échelle :
• Découpage, communication et choix technologiques (MASON / Repast avec briques systèmes)

Synthèse

• Tableau comparatif des approches
• Critères de décision pour un nouveau projet MAS

Exemples de travaux pratiques (à titre indicatif)

• Modéliser le système en termes multi-agents
• Proposer une architecture MAS (agents, communications et coordination)
• Justifier le choix d'une plateforme et esquisser un plan d'implémentation