5 Chef de projet

Chercheur <<organization>> Projet de recherche Chercheur <<role>> <<role>> Chef de Projet <<organisation>> Cours <<role>> Enseignant Etudiant <<role>> <<organisation>> Conseil de Dépt <<role>> Président Membre <<role>> Etudiant Chercheur

FIGURE2.8 – Exemple d’un agent jouant simultan ´ement deux r ˆoles dans trois groupes distincts [Gaud, 2007]

2.5.4/ AU HOLON : UN AGENT HIERARCHIQUEMENT D´ ECOMPOS´ E´

En compl ´ement de la notion d’agent, CRIO introduit la notion de holon. Cette section est d ´edi ´ee `a la pr ´esentation des multiples facettes de ce concept et `a la mani `ere de le repr ´esenter en adoptant une approche organisationnelle.

2.5.4.1/ INTRODUCTION ET TERMINOLOGIE

Un holon est une entit ´e autosimilaire compos ´ee de holons comme sous-structures [Koestler, 1967]. La structure hi ´erarchique compos ´ee de holons est appel ´ee holarchie. Un holon peut ˆetre vu, en fonction du niveau d’observation, tant ˆot comme une

entit ´e atomique, tant ˆot comme un groupe de holons en interaction. De la m ˆeme mani `ere, un ensemble constitu ´e de diff ´erents holons peut ˆetre consid ´er ´e comme un ensemble d’entit ´es en interaction ou comme des parties d’un holon de niveau sup ´erieur. Cette dua-lit ´e est parfois appel ´ee l’effet Janus. La figure 2.7 d ´ecrit cet aspect dual de la notion de holon. `A un niveau d’observation donn ´e, le holon compos ´e n°1 est qualifi ´e de super-holon. Les holons qui composent un super-holon sont appel ´es sous-holons ou holons membres.

De nombreux exemples de holarchies peuvent ˆetre trouv ´es dans la vie quoti-dienne : le corps humain, les villes, les entreprises ou encore les galaxies. Si l’on consid `ere une universit ´e d’un point de vue holonique, on peut alors la d ´ecomposer en diff ´erents d ´epartements et laboratoires. De la m ˆeme mani `ere, un d ´epartement peut ˆetre d ´ecompos ´e en un ensemble d’organisations (conseil de d ´epartement, cours, . . .) peupl ´ees d’enseignants et d’ ´etudiants. Cette holarchie de l’universit ´e est d ´ecrite dans la figure 2.9. Au niveau le plus haut (niveau n+2) se trouve le holon universit ´e, qui dans notre exemple est compos ´e de trois sous-holons : le d ´epartement informatique, le d ´epartement m ´ecanique et un laboratoire (niveau n + 1). Au niveau le plus bas se trouvent les ensei-gnants, les ´etudiants et les chercheurs (niveau n).

Un holon est `a la fois un tout compos ´e d’autres holons, et une partie composante d’un (ou plusieurs) holon de plus haut niveau. En cela, la notion de holon peut ˆetre rapproch ´ee de celle d’organisation en tant que comportement `a part enti `ere ou composante d’un com-portement de plus haut niveau. Ce parall `ele entre ces deux concepts facilitera d’autant le processus d’agentification du mod `ele du probl `eme.

La figure 2.9 illustre cette association entre la d ´ecomposition hi ´erarchique organisation-nelle d’un probl `eme et la cr ´eation d’une holarchie solution associ ´ee `a ce probl `eme. En respectant l’approche d ´ecrite dans le domaine du probl `eme, le syst `eme est d ´ecompos ´e en diff ´erents niveaux d’abstraction. Chaque niveau est compos ´e d’un ensemble d’organi-sations, lesquelles, situ ´ees `a un niveau d’abstraction donn ´e (niveau n), peuvent contribuer aux comportements de r ˆoles d ´efinis `a un niveau sup ´erieur (niveau n + 1). Pour construire la holarchie, les organisations sont instanci ´ees sous forme de groupes. Un ensemble de holons est ensuite cr ´e ´e `a chaque niveau, chacun d’eux jouant un ou plusieurs r ˆoles dans un ou plusieurs groupes du niveau consid ´er ´e. Les relations de composition entre super-holons et sous-super-holons sont ensuite d ´efinies. Par exemple, les super-super-holons de niveau n + 1 jouent des r ˆoles dans les groupes de niveau n + 1. Les membres respectifs de ces super-holons jouent des r ˆoles dans les diff ´erents groupes de niveau n, qui contribuent au comportement des r ˆoles de niveau n+1 jou ´es par leur super-holon. Les aspects individuel et collectif d’un holon sont ainsi pleinement exploit ´es.

2.5.4.2/ D ´EFINITION DEHOLON

`

A un niveau d’observation donn ´e, un super-holon peut ˆetre consid ´er ´e comme un en-semble de sous-holons en interaction. Ces interactions d ´efinissent la structure et le com-portement global du super-holon. Afin de mod ´eliser de mani `ere ordonn ´ee et modulaire les interactions et les comportements des membres d’un super-holon, ces derniers sont regroup ´es par contexte commun via un ensemble de groupes. Un holon peut alors ˆetre d ´efini de la mani `ere suivante :

Décomposition hiérarchique organisationnelle Holarchie solution associée Niveau n Niveau n+1 Niveau n+2 Université Département Mécanique Laboratoire de recherche Département Informatique Légende Interaction Holon Rôle Groupe <<role>> University <<organization>> Lecture <<role>> Teachs Professor Student <<role>> Enseignant-Chercheur instanc_ie instancie instan^cie instancie co ntr_ib ue à co ntr_ib ue à con_trib ue _à <<organisation>> Réseau Universitaire <<role>> Université coopère <<role>> Ministère de l'éducation <<organisation>> Université <<role>> Département Laboratoire <<role>> <<organisation>> Cours <<role>> Enseignant Etudiant <<role>> <<organization>> Projet de recherche Chercheur <<role>> <<role>> Chef de Projet Ministère de l'éducation

FIGURE 2.9 – Lien entre d ´ecomposition hi ´erarchique organisationnelle et holarchie d’ex ´ecution [Gaud, 2007]

D ´efinition 8 : Holon, [Gaud, 2007, Cossentino et al., 2010c]

Un Holon H_n de niveau n peut ˆetre d ´efini par le quadruplet suivant : H_n=< Rn, Hn−1, OP, ψ >

avec :

– R_n : : l’ensemble des r ˆoles jou ´es par H_n, R_n = 2^roles(On) avec O_n l’ensemble des groupes o `u H_njoue au moins un r ˆole.

– Hn−1 : : l’ensemble des sous-holons membres du super-holon Hn.

– OP: : l’ensemble des groupes qui participe `a la vie et au fonctionnement du super-holon H<sub>n</sub>et qui contribue notamment `a la satisfaction des objectifs li ´es aux r ˆoles de Rn.

– ψ : Hn−1 → 2roles(OP) : : fonction associant un sous-holon membre `a l’en-semble des r ˆoles qu’il joue dans les groupes d ´efinis au sein de H_n, tel que ∀h_i ∈ H_n−1, ψ(hi) , ∅ et card(ψ(hi)) ≥ 2. La fonction roles fournit l’ensemble des r ˆoles d ´efinis dans les groupes de OP.

Cette d ´efinition implique que des holons ne peuvent g ´en ´erer un super-holon que s’ils interagissent. Un super-holon n’est pas uniquement d ´efini par ses membres, mais

´egalement par leur mani `ere d’interagir, leur sch ´ema d’interaction. Il en d ´ecoule que deux super-holons peuvent ˆetre cr ´e ´es depuis le m ˆeme ensemble de sous-holons si leurs mani `eres d’interagir et d’influencer les comportements des super-holons diff `erent. Un point important `a souligner est que, lorsqu’un holon devient membre d’un super-holon, il s’engage aupr `es de ce dernier et ´egalement aupr `es des autres membres. Cet enga-gement se traduit par la mise `a disposition de tout ou partie des capacit ´es que poss `ede un holon, qu’elles soient requises ou non dans l’imm ´ediat par les r ˆoles qu’il joue au sein de son super-holon. `A la cr ´eation du super-holon le niveau d’engagement de chaque membre doit ˆetre sp ´ecifi ´e. Quand un holon prend un r ˆole au sein d’un super-holon, il accepte d’honorer le comportement associ ´e `a ce r ˆole. Les engagements de chaque membre caract ´erisent ainsi la structure du super-holon et garantissent la stabilit ´e de ce dernier.

Dans la suite de ce m ´emoire d’habilitation, toutes les entit ´es autonomes men-tionn ´ees sont des holons. Nous utilisons les termes « holon » et « agent » de mani `ere interchangeables.

2.5.4.3/ STRUCTURE D’UN SUPER-HOLON

CRIO est bas ´ee sur une approche organisationnelle de sorte `a minimiser l’impact de l’architecture sous-jacente des entit ´es impliqu ´ees dans la solution d ´evelopp ´ee. Or, pour conserver cette g ´en ´ericit ´e, deux aspects se superposant dans la notion de holon doivent

ˆetre clairement distingu ´es :

– Administration — Gouvernement et structure : ce premier aspect est directement li ´e `a la nature holonique de l’entit ´e. Il d ´ecrit les processus de prise de d ´ecision et de gestion au sein d’un super-holon. Il pr ´ecise notamment la r ´epartition des pouvoirs entre les diff ´erents membres. Cet aspect, commun `a tous les holons compos ´es, est qualifi ´e d’aspect holonique. Il est mod ´elis ´e par une organisation sp ´ecifique : l’organisation ho-lonique, qui sera d ´etaill ´ee dans la section suivante (cf. section 2.5.4.4).

– Production — Les interactions d ´ependantes des objectifs du probl `eme : ce se-cond aspect est d ´ependant de l’application. Il concerne les m ´ecanismes de coordina-tion et d’interaccoordina-tion entre les membres visant `a satisfaire les objectifs du super-holon, les t ˆaches `a effectuer et ´eventuellement la prise de d ´ecision pour un objectif particulier. Cet aspect est relatif aux organisations utilis ´ees pour mod ´eliser un syst `eme donn ´e. Il est par cons ´equent nomm ´e aspect production.

Chacun de ces aspects est trait ´e et mod ´elis ´e de mani `ere s ´epar ´ee. Le lecteur pourra trouver davantage de d ´etails sur l’approche utilis ´ee pour mod ´eliser les syst `emes holoniques dans la th `ese de SEBASTIAN RODRIGUEZ [Rodriguez, 2005b] et de NICO

-LAS GAUD [Gaud, 2007]. Mais avant d’ ´etudier chacun de ces aspects, la pr ´ec ´edente d ´efinition 8 de la notion de holon doit ˆetre raffin ´ee pour distinguer les deux aspects. Un holon est d’une entit ´e jouant des r ˆoles qui peuvent ˆetre d ´efinis dans plusieurs groupes. Il peut ˆetre compos ´e d’un ensemble de groupes qui pr ´ecisent comment ses membres sont organis ´es et interagissent en son sein pour satisfaire les objectifs qui lui sont assign ´es. Un holon non compos ´e est consid ´er ´e comme un agent atomique. Un holon compos ´e contient :

– un et un seul groupe holonique, instance de l’organisation holonique qui pr ´ecise com-ment les membres sont organis ´es et g `erent le super-holon.

com-Objectifs Strat ´egies Gouvernement

Administration – D ´efinir les objectifs et attribuer

les t ˆaches

– Contr ˆoler le processus d’auto-organisation

– Superviser le processus de prise de d ´ecision

– Filtrer ou traduire l’information – Recruter ou bannir des

membres

– Un r ˆole

– Une ´election d’un agent ou d’un groupe d’agents

– Un comit ´e

Production

– Accomplir des t ˆaches – Produire des services

– une capacit ´e – un service

– orchestrer des capacit ´es ou des services ´el ´ementaires

TABLE2.1 – Description des objectifs et strat ´egies associ ´es aux deux aspects se super-posant au sein d’un super-holon [Gaud, 2007]

ment les membres interagissent et se coordonnent pour satisfaire les objectifs et les t ˆaches assign ´es `a leur super-holon. La d ´efinition de ces organisations est d ´ependante du probl `eme trait ´e.

Un holon compos ´e peut contenir plusieurs instances de la m ˆeme organisation de produc-tion. La table 2.1 d ´etaille les objectifs associ ´es aux aspects holoniques et de production d’un holon et les principales strat ´egies possibles et disponibles dansCRIOpour les satis-faire.

2.5.4.4/ MODELISATION DE L´ ’ASPECT HOLONIQUE

Un super-holon est une communaut ´e de sous-holons qui coop `erent pour satisfaire des objectifs communs. Au sein d’une communaut ´e, de nombreuses structures peuvent ˆetre utilis ´ees pour clarifier les responsabilit ´es et les engagements de chacun. Cette section d ´ecrit une mani `ere de d ´efinir le statut de chaque membre ainsi que les m ´ecanismes de gestion et de prise de d ´ecision au sein d’un super-holon. Quelques structures d ´efinissant la r ´epartition des pouvoirs au sein d’un super-holon et consid ´er ´ees comme caract ´eristiques sont ´egalement pr ´esent ´ees.

L’organisation holonique a ´et ´e initialement conc¸ue pour d ´ecrire le mode de gestion et la structure d’un super-holon en termes de r ´epartition d’autorit ´e et de pouvoirs. Elle est inspir ´ee de la notion de Groupe Mod ´er ´e [Gerber et al., 1999] et fut choisie pour sa souplesse et le large panel de configurations qu’elle offre, en modifiant simplement le degr ´e d’engagement des holons membres envers leur(s) super-holon(s). Dans un groupe mod ´er ´e, un sous-ensemble des membres repr ´esente les autres `a l’ext ´erieur du groupe. Pour repr ´esenter un groupe mod ´er ´e avec une approche organisationnelle, cinq r ˆoles, qualifi ´es de r ˆoles holoniques, ont ´et ´e identifi ´es :

degr ´e d’autorit ´e et certains droits particuliers. Il prend part au processus de prise de d ´ecision et, en contrepartie, il assure une partie de la charge d’administration du super-holon. Cette charge d ´epend de la configuration choisie et peut varier au cours de la vie du super-holon.

– Representative : il fait partie de l’interface visible du super-holon. Il joue le r ˆole d’interface entre l’int ´erieur et l’ext ´erieur du super-holon. Il assure la redistribution et l’ ´eventuelle traduction de l’information arrivant de l’ext ´erieur. Il repr ´esente les autres membres `a l’ext ´erieur du super-holon. Plusieurs Representatives peuvent ˆetre charg ´es de repr ´esenter les autres membres.

– Part : identifie les membres d’un unique super-holon. Ils sont normalement charg ´es de l’ex ´ecution des t ˆaches qui leur sont affect ´ees par les Heads. Ils peuvent ´eventuellement prendre part au processus de d ´ecision. Cette participation `a la prise de d ´ecision d ´epend de la structure de gouvernement choisie pour le super-holon.

– MultiPart : extension du r ˆole Part, il identifie les membres partag ´es entre plusieurs super-holons. Le fait qu’un membre puisse ˆetre partag ´e entre plusieurs super-holons peut ´eventuellement g ´en ´erer des conflits d’int ´er ˆet ou d’autorit ´e. Si au cours de la vie du super-holon, un de ses membres Part rejoint un autre super-holon, il devra changer de r ˆole pour devenir Multipart.

– Stand-Alone : Ce r ˆole repr ´esente le statut attribu ´e aux holons non membres. Tous les holons non membres sont ext ´erieurs au super-holon, et sont perc¸us par les membres `a travers le statut Stand-Alone. Ce r ˆole a ´et ´e ajout ´e pour g ´erer le recrutement de nouveaux membres au sein d’un super-holon.

Les quatre premiers r ˆoles holoniques d ´ecrivent le statut d’un membre au sein d’un super-holon et participent `a la d ´efinition de l’organisation super-holonique. Chacun de ces r ˆoles peut ˆetre jou ´e par un ou plusieurs membres, sachant que tout super-holon doit disposer d’au moins un Representative et un Head. Les r ˆoles Head, Part et multiPart sont exclusifs entre eux, alors que Representative peut ˆetre jou ´e simultan ´ement avec l’un des trois autres.

Les interactions, au sein de la communaut ´e des membres du super-holon, relatives `a l’aspect holonique sont d ´ecrites par l’organisation holonique. Une instance de cette orga-nisation est nomm ´ee groupe holonique. Chaque membre d’un super-holon doit jouer au moins un r ˆole dans ce groupe, et tout holon qui rejoint le super-holon apr `es sa cr ´eation, devra ´egalement jouer un r ˆole dans ce groupe.

L’organisation holonique d ´efinit de mani `ere g ´en ´erale la r ´epartition des pouvoirs au sein d’un super-holon, et pr ´ecise comment les d ´ecisions sont prises. Il est ´egalement pos-sible de surcharger ce comportement global en cr ´eant une organisation de production sp ´ecifique pour pr ´eciser comment seront prises les d ´ecisions pour certains objectifs ou certaines t ˆaches particuli `eres. L’organisation holonique offre cependant un large panel de configurations possibles pour d ´efinir le gouvernement d’un super-holon.

En consid ´erant seulement le mode de r ´epartition des r ˆoles holoniques au sein des membres d’un super-holon, plusieurs types de gouvernement peuvent ˆetre distingu ´es. Quatre types, consid ´er ´es comme caract ´eristiques, sont d ´etaill ´es ci-dessous et dans la table 2.2 :

– Monarchie : Le commandement est centralis ´e au niveau d’un Head unique. La notion de monarchie ne r ´ef `ere pas ici au mode de nomination du Head, mais uniquement `a la r ´epartition des pouvoirs au sein de la communaut ´e et au fait qu’un unique Head contr ˆole l’int ´egralit ´e du processus de prise de d ´ecision. Le mode de nomination est

Nom Configuration

Monarchie un Head, un Votant, pas de Part votant Oligarchie nHeads, n Votants, pas de Part votant Polyarchie nHeads, n + k Votants, k Part votant

Apanarchie Tout le monde est Head, tout le monde vote

TABLE 2.2 – Les formes caract ´eristiques de gouvernements d’un super-holon [Rodriguez, 2005b]

partie int ´egrante de la dynamique de cr ´eation d’un super-holon et se doit d’ ˆetre sp ´ecifi ´e s ´epar ´ement.

– Oligarchie : Un petit groupe de Heads partage le commandement sans en r ´ef ´erer aux autres membres de statut Part.

– Polyarchie : Un petit groupe de Heads partage le commandement, mais ils peuvent se r ´ef ´erer aux Parts pour certaines d ´ecisions (via un vote par exemple). Nous em-pruntons ici le terme invent ´e par ROBERT A. DAHL pour d ´ecrire un type sp ´ecifique de gouvernement d ´emocratique.

– Apanarchie : Le commandement est enti `erement partag ´e entre tous les membres du super-holon. Toute la communaut ´e est impliqu ´ee dans le processus de prise de d ´ecision.

2.5.4.5/ CREATION D´ ’UN SUPER-HOLON ET INTEGRATION DE NOUVEAUX MEMBRES´ Cette section d ´ecrit un sous-ensemble des m ´ecanismes qui gouvernent la dynamique d’un super-holon. Seuls les aspects relatifs `a la cr ´eation d’un super-holon et au recrute-ment d’un nouveau membre sont abord ´es. La th `ese de [Rodriguez, 2005b] fournit davan-tage de d ´etails sur la dynamique et sur les processus d’auto-organisation des syst `emes multiagents holoniques.

Deux approches sont g ´en ´eralement distingu ´ees pour cr ´eer un super-holon :

– Ascendante (``bottom-up´´) ou fusion (``merging´´) : un ensemble de holons s’asso-cient pour cr ´eer un nouveau super-holon charg ´e de satisfaire un objectif donn ´e. – Descendante (``top-down´´) ou subdivision (``splitting´´) : un holon dont les t ˆaches

deviennent trop complexes d ´ecide de cr ´eer un ensemble de groupes de production pour ex ´ecuter ses t ˆaches. Pour peupler ces diff ´erents groupes, le super-holon peut ensuite recruter des membres disposant des capacit ´es requises ou cr ´eer de nouveaux holons.

Les objectifs et les t ˆaches d’un super-holon peuvent ´evoluer au cours de sa vie. Il peut par cons ´equent avoir besoin de recruter de nouveaux membres pour satisfaire aux nouveaux objectifs.

`

A un niveau d’abstraction donn ´e, le holon est consid ´er ´e comme un ensemble de groupes et donc de membres en interaction. Cependant, depuis l’ext ´erieur du super-holon, ces membres sont invisibles par le reste du syst `eme. Aucun holon non membre ne peut in-teragir directement avec les membres, except ´e avec le ou les repr ´esentants de ceux-ci, les Representatives. Un holon peut demeurer seul, et dans ce cas, ces d ´ecisions ne sont pas restreintes et ne d ´ependent que de ses objectifs propres. Un holon de-meure g ´en ´eralement dans cet ´etat tant qu’il est satisfait. En accord avec ses besoins,

un holon peut d ´ecider de rejoindre un super-holon existant afin de satisfaire des objec-tifs communs. Pour ce faire, il doit demander son admission `a l’un des repr ´esentants des membres, lequel sert d’interface entre la communaut ´e du super-holon et le candi-dat `a l’int ´egration. Les Heads du super-holon d ´ecident ensuite, en fonction des capacit ´es