IV.5 Syst`eme d’information orient´e agent
IV.5.1 Communication entre les agents
IV.6 Conclusion . . . 132
IV.1
Introduction
L’objectif que nous avons fix´e dans le premier chapitre est de concevoir et d´evelopper un syst`eme d’information de transport comodal au service de la mobilit´e avanc´ee. Comme nous l’avions expliqu´e dans la section I.6.1, nous proposons une approche compos´ee de trois ´etapes, o`u chacune comporte un niveau d’optimisation. Le troisi`eme niveau d’op- timisation r´esulte des ´etapes pr´ec´edentes dans lesquelles les itin´eraires sont formul´es en sections de routes et les processus d’affectation sont r´ealis´es au sein des entit´es logicielles, `
a savoir les agents, et permet la composition de services de transport afin d’obtenir les itin´eraires complets et optimis´es. Nous employons d´esormais la notion de coalition des agents pour illustrer la coop´eration entre les agents.
La suite du chapitre est r´epartie de mani`ere suivante : en premier lieu, nous pr´esentons la mod´elisation multi-agents du syst`eme propos´e, ensuite, l’accent est mis sur la formation d’une coalition des agents repr´esentant la combinaison des services de transport et nous finissons par donner les d´etails sur l’approche de la coalition.
IV.2
Mod´elisation multi-agents du syst`eme propos´e
Dans l’optique de r´esoudre le probl`eme, il est n´ecessaire de mettre en place un proc´ed´e efficace, notre travail s’int´eresse au processus d’optimisation des requˆetes. Ce besoin r´eside dans le fait que les requˆetes usagers sont probablement nombreuses et simultan´ees et que les sources d’information sont distantes et distribu´ees.
IV.2.1 Architecture multi-agents propos´ee
L’architecture multi-agents du syst`eme dynamique propos´e est visualis´ee sur la Fi- gure IV.1. Elle utilise plusieurs types d’agents au sein du syst`eme sur la base de la mod´elisation que nous avons pr´ealablement ´etablie. Les diff´erents agents mis en place assurent le bon fonctionnement du syst`eme tel que l’identification du domaine de re- cherche, l’affectation optimis´ee des v´ehicules aux usagers et la coalition des agents pour la composition des itin´eraires.
Ces agents sont pr´esent´es avec des comportements sp´ecifiques qui leurs sont propres. En soulignant leurs fonctionnements, nous n’oublions pas leurs propres actions et leurs collaborations dans le processus global.
U ti lisa te u r In te rf a ce Ag e n t Sous- système 1 Sous- système 2 Sous- système n
Query Agent 1 Query Agent 2 Query Agent n
Task Agent
Route Agent 1 Route Agent k
Route Agent 2 Assist Agent Module Agent 1 Module Agent m Spécifications de la tâche Résultats Internet Centre de calucul re q u ê te répo n d re D e ma n d e d ’in fo rma ti o n ré p o n d re Coalition Coordination G é n é re r Solution
Tâche Coalition Structure
Résultat re q u ê te re q u ê te ré p o n d re ré p o n d re
Figure IV.1: L’architecture SMA bas´ee sur les agents communicants
— Interface Agent : ce type d’agent est associ´e aux usagers du syst`eme. Il est res- ponsable de r´ecup´erer la requˆete et de renvoyer les r´esultats.
— Query Agent : ce type d’agent est con¸cu pour communiquer avec les sous-syst`emes pour la collecte des informations n´ecessaires.
— Module Agent : ce type d’agent repr´esente les modules du graphe. Chaque Module Agent est responsable d’un ensemble de Query Agents.
— Task Agent : ce type d’agent a plusieurs rˆoles. Il a pour mission d’identifier le domaine de recherche, de calculer les plus courts chemins, d’arranger les itin´eraires avec une s´equence de nœuds et de g´en´erer les Route Agents.
— Route Agent : ce type d’agent est utilis´e pour repr´esenter les tron¸cons de route sur lesquels les offres sont affect´ees aux demandes.
— Assist Agent : ce type d’agent a pour mission d’assister la formulation de la coalition entre les Route Agents en vue d’obtenir les solutions.
La Figure IV.2 illustre les comportements des agents. L’Interface Agent permet d’´etablir la communication entre les usagers et le syst`eme propos´e. Les Task Agents traitent les requˆetes re¸cues en deux ´etapes : identification du domaine de recherche avec les Module Agents et la recherche des trajets attractifs avec la g´en´eration des Route Agents qui repr´esentent des morceaux de routes. Par la suite, un processus d’affectation entre les
ressources de transport et les requˆetes se r´ealise pour les Route Agents. Les diff´erentes combinaisons de morceaux de routes sont obtenues via l’´elaboration de la coalition entre les Route Agents. `A l’aide des Assist Agents, nous obtenons les r´eponses aux requˆetes avec les combinaisons optimales des morceaux de routes.
Interface Agent 1 Interface Agent 2 Interface Agent 3 Interface Agent N Task Agent 1 Task Agent 2 Task Agent 3 Task Agent N Module Agent 2 Module Agent k Module Agent 3 Module Agent 1
…
Query Agent Query Agent Query Agent Query Agent Query Agent Query Agent Query Agent Query Agent…
…
…
Route Agent 1 Route Agent 2 Route Agent n Route Agent 4 Route Agent 3 Assist Agent 1 Assist Agent 2 Assist Agent 3 Assist Agent N…
Figure IV.2: Comportements des agents au sein du syst`eme
Dans le graphe de modules, chaque module constitue un ensemble de graphes monomo- daux de mˆeme niveau dont chacun communique avec un Query Agent. Un Module Agent associ´e `a un module de graphe est responsable des Query Agents de ce mˆeme module. Le domaine de recherche est identifi´e avec le calcul des chaˆınes de modules sur le graphe de modules. Les Module Agents pour des requˆetes ainsi que, les pr´ef´erences de mode des usagers pour les Query Agents sont identifi´es. Des Route Agents g´en´er´es par Task Agents repr´esentent des tron¸cons de route des itin´eraires attractifs pour des requˆetes. Ces Route Agents, reponsables d’affecter des vehicules aux demandes, se relient selon les crit`eres pour formuler les itin´eraires comodaux optimis´es `a l’aide des Assist Agents pour des requˆetes.
La coalition des Route Agents se forme selon les chemins attractifs trouv´es au sein de la chaˆıne de modules. Elle peut ˆetre form´ee en utilisant le chaˆınage avant ou avec le chaˆınage arri`ere ou encore avec la recherche bidirectionnelle.
IV.2.2 Agents et comportements
Nous d´efinissons l’ensemble des agents de la structure du SMA. Grˆace `a leurs ca- ract´eristiques de r´eactivit´e, les agents effectuent des actions simples ou complexes qui leur permettent d’interagir avec d’autres agents du mˆeme syst`eme.
Les diff´erents agents se comportent diff´eremment, chacun est guid´e par son propre ob- jectif et cherche `a accomplir un certain nombre de tˆaches qui lui sont attribu´ees. Dans ce qui suit, les comportements des agents du syst`eme sont d´ecrits et illustr´es avec des diagrammes d’activit´e.
IV.2.2.1 Interface Agent
L’Interface Agent repr´esente une interface entre le syst`eme et son utilisateur, et permet la communication entre les deux. En effet, l’Interface Agent permet `a l’utilisateur d’acc´eder au syst`eme pour composer une requˆete en d´esignant les ´el´ements n´ecessaires de celle-ci (comme le d´epart, l’arriv´ee etc.) et recevoir les r´esultats. Il a deux rˆoles principaux : d’un cˆot´e, un agent est cr´e´e avec l’acc`es au syst`eme d’un utilisateur pour assister celui-ci `a formuler les sp´ecifications de la tˆache telles que les extr´emit´es du trajet, les pr´ef´erences, les options et les fenˆetres de temps dans lesquelles il d´esire ˆetre desservi. Celles-ci seront ensuite transmises au Task Agent qui est responsable de traiter cette requˆete ; d’un autre cˆot´e, apr`es avoir re¸cu le r´esultat de la requˆete de la part du Task Agent, l’Interface Agent diffuse la solution obtenue d’une mani`ere appropri´ee selon le type de terminal utilis´e par l’utilisateur.
Son comportement est illustr´e par le diagramme d’activit´e de la Figure IV.3.
Lorsque l’utilisateur acc`ede au syst`eme et saisit sa requˆete, l’Interface Agent est prˆet `a v´erifier les ´el´ements de celle-ci. Par la suite, il envoie la requˆete au Task Agent d´edi´e qui est cr´e´e pr´ealablement et se situe dans un ´etat d’attente par d´efaut, dans le cas contraire, un nouveau Task Agent est cr´ee automatiquement. Les solutions que l’agent re¸coit sont affich´ees `a l’utilisateur d`es que la r´eponse lui est donn´ee par le Task Agent. L’Interface Agent attend la confirmation de l’utilisateur qui est envoy´ee par la suite au Task Agent pour la mise `a jour de l’´etat des ressources de transport.
IV.2.2.2 Query Agent
Ce type d’agent est cr´e´e afin de collecter les donn´ees n´ecessaires pour assurer le bon fonc- tionnement du syst`eme, ces informations sont h´eberg´ees sur les sous-syst`emes. Un agent
Attendre
Vérifier les spécifications de la requête
Afficher la réponse à l'utilisatuer
Envoyer les détails de la requête au TaskAgent Attendre la confirmation de l'utilisateur Recevoir la confirmation de l'utilisateur Envoyer la confirmation de l'utilisateur au TaskAgent
Figure IV.3: Diagramme d’activit´e d’un Interface Agent
de type Query Agent est associ´e `a chaque sous-syst`eme pour effectuer la communication avec celui-ci.
Le fonctionnement du Query Agent se base sur la collecte des donn´ees via l’envoie des requˆetes aux sous-syst`emes int´egr´es correspondants et la r´eception des r´eponses. Son comportement est illustr´e par le diagramme d’activit´e de la Figure IV.4.
En effet, quand le Task Agent identifie les sous-syst`emes concern´es par la requˆete, il envoie les demandes aux Query Agents. Ces derniers reformulent et transforment ces demandes pour les rendre conformes aux exigences de chaque sous-syst`eme. Apr`es avoir re¸cu les r´esultats venant du sous-syst`eme, le Query Agent les transmettent instan- tan´ement au Task Agent pour les traitements suivants.
Cette collecte des informations est indispensable tout au long de la r´esolution du probl`eme. Les informations collect´ees aupr`es des sous-syst`emes par les Query Agents permettent de calculer les itin´eraires dans les sous-graphes et d’identifier les offres dans la phase d’affectation afin d’obtenir un traitement optimal.
Un Query Agent en ´etat d’attente est prˆet `a recevoir la demande de la part du Task Agent. Lors de la r´eception de la demande, le Query Agent communique avec le sous- syst`eme correspondant en pr´ecisant un certain nombre d’´el´ements tels que le point de
Attendre Réception de la demande venant de TaskAgent Envoyer confirmation de l'utilisateur Effectuer la recherche d'information auprès de sous-système Renvoyer l'information demandée au TaskAgent
Figure IV.4: Diagramme d’activit´e d’un Query Agent
d´epart, le point d’arriv´ee et les intervalles de temps. La recherche d’informations s’effec- tue aupr`es des sous-syst`emes et peut retourner un ensemble de solutions pour construire des graphes, comme par exemple, celui de type temps ´etendu. En outre, le Query Agent joue un autre rˆole qui lui permet de communiquer avec le sous-syst`eme correspondant pour l’informer de la confirmation du cˆot´e utilisateur.
IV.2.2.3 Module Agent
`
A chaque module du graphe hi´erarchis´e, nous associons un Module Agent qui est donc responsable d’un nombre de composants. Apr`es que le Task Agent a identifi´e l’espace de recherche, les Modules Agents correspondants sont consult´es pour coordonner les Query Agents dont ils sont responsables.
Le comportement du Module Agent est d´ecrit par le diagramme d’activit´e pr´esent´e dans la Figure IV.5.
IV.2.2.4 Task Agent
Ce type d’agent a pour mission d’ex´ecuter plusieurs tˆaches diff´erentes en coop´erant avec les autres agents.
Attendre
Associer à un module au sein du graphe hiérarchique
Composer l'espace de recherche
Coordonner les Query Agents
Figure IV.5: Diagramme d’activit´e d’un Module Agent
Apr`es avoir re¸cu la requˆete d’itin´eraire venant des Interface Agents, il cherche `a identifier le domaine de recherche pour la requˆete dont le point de d´epart et le point d’arriv´ee sont rep´er´es. Ensuite, le processus d’identification du domaine de recherche est lanc´e selon les algorithmes introduits dans la section III.4.1. Sur celui-ci, l’algorithme de recherche d’itin´eraire s’ex´ecute (cf. section III.4.2.1) en vue de trouver les chemins attractifs.
Le probl`eme de la s´equence multimodale pour chaque chemin attractif est r´esolu par le Task Agent avec l’approche exacte propos´ee (cf. section III.5.3) sur le graphe temps- ´etendu. Au cours de ce processus, il communique avec les Query Agents correspondants afin d’acqu´erir les offres sur la section de route consid´er´ee. Les combinaisons optimales des services de transport sont visualis´ees `a l’aide des Interface Agents.
Les flottes de v´ehicules sont identifi´ees pour les sections de route grˆace au processus de raffinement de fenˆetre de temps sur les nœuds interm´ediaires de chaque chemin attractif. Ensuite, le Task Agent g´en`ere aux Route Agents les modules de tron¸cons de routes avec les v´ehicules identifi´es. Enfin, les solutions issues de la coalition des Route Agents sont transmises aux usagers `a travers des Interface Agents.
Le comportement de ce type d’agent est d´ecrit par le diagramme d’activit´e qui pr´esent´e par la Figure IV.6.
IV.2.2.5 Route Agent
Les Routes Agents sont mis en place pour repr´esenter les tron¸cons de route sur lesquels les demandes et offres sont mises en relation. Ce type d’agent porte les informations
Recevoir la confirmation venant des InterfaceAgents
Confirmer à RequestAgent pour mettre à jour les resources disponibles Recevoir la demande venant des
InterfaceAgents
Identifier le domaine de recherche
Effectuer l'algorithme de recherche d'itinéraire Envoyer les résultats de
coalition au InterfaceAgent Attendre
Identifier les véhicules compatibles aux contraintes horaires sur les sections de
route
Générer les RouteAgents
Figure IV.6: Diagramme d’activit´e d’un Task Agent
telles que les requˆetes concern´ees, les renseignements sur les v´ehicules correspondants, ainsi qu’une matrice d’affectation des usagers aux v´ehicules.
Sur les tron¸cons de routes, les v´ehicules disponibles sont identifi´es selon des fenˆetres de temps correspondantes. Un chromosome sous la forme d’une matrice est obtenu pour chaque tron¸con de route avec l’optimisation du processus d’affectation des requˆetes concern´ees aux v´ehicules capables d’assurer ce tron¸con de route. Les contraintes telles que les fenˆetres de temps et les pr´ef´erences utilisateurs au niveau du type de v´ehicules sont d´efinies pendant ce processus d’affectation.
Apr`es avoir fini le processus d’affectation, les Route Agents s’engagent dans les coalitions dont l’objectif est de combiner les routes et de reconstruire l’itin´eraire avec les v´ehicules identifi´es. La section IV.3 est d´edi´ee `a la pr´esentation de la coalition entre les Route Agents. A l’aide d’Assist Agent, la coalition des Route Agents sera v´erifi´ee et d´etermin´ee.
Le comportement de Route Agent est d´ecrit par le diagramme d’activit´e visualis´e par la Figure IV.7.
IV.2.2.6 Assist Agent
Cet agent permet de coordonner le processus de la coalition aupr`es de son architecture. L’Assist Agent est responsable aussi de la v´erification de la viabilit´e de la coalition et de
Formuler le bilan des demandes et celui des offres
Choisir un algorithme d'optimisation afin d'effectuer le processus d'affectation Avec l'assistance de l'AssitAgent, établir la coalition
Figure IV.7: Diagramme d’activit´e d’un Route Agent
l’´evaluation de chaque ´etape de cette coalition. Les r´esultats qu’il obtient seront transmis par la suite au Task Agent pour la transmission finale aux usagers.
Son comportement est illustr´e par le diagramme d’activit´e pr´esent´e par la Figure IV.7.
IV.2.3 Comportements agents coh´erents
Le domaine de recherche est identifi´e pour une requˆete d’itin´eraire avec le graphe de modules. Au sein d’un r´eseau de transport multimodal, il existe une multitude de com- binaisons possibles permettant de se d´eplacer d’un point d’origine vers un point de destination. Nous pr´esumons donc que les usagers choisissent un chemin parmi les che- mins les plus attractifs. Pour calculer ces derniers, l’algorithme de k plus courts chemins est appliqu´e. Ces chemins attractifs g´en`erent un ensemble de structures de la coalition dans la phase suivante. Apr`es l’extraction des itin´eraires attractifs, l’approche propos´ee passe `a la deuxi`eme phase de son fonctionnement, `a savoir, la recherche des meilleurs solutions compte tenu des crit`eres d’optimisation.
Attendre
Recevoir l'architecture de la coalition
Coordonner la coalition
Vérifier la viabilité des ''liansons'' entre les
RouteAgents
Evaluer les coalitions
Envoyer le résultat de la coalition au TaskAgent
Figure IV.8: Diagramme d’activit´e d’un Assist Agent
Consid´erons un ensemble de requˆetes re¸cues pendant une petite p´eriode de temps ∆t. Pour chaque requˆete, le sous-graphe correspondant `a la paire O − D est obtenu `a l’aide du graphe hi´erarchis´e construit pr´ealablement. Par la suite, on obtient l’ensemble des itin´eraires attractifs sur lesquels les flottes de v´ehicules compatibles aux contraintes horaires sont identifi´ees sur les nœuds. Ensuite, les processus d’affectation sont ap- pliqu´es sur les morceaux de routes pour l’ensemble des requˆetes. Enfin, nous passons `a la phase permettant de relier les routes pour former les itin´eraires optimaux r´epondant aux requˆetes.
Du cˆot´e des agents au sein du SMA, les Interface Agents accueillent les requˆetes durant la p´eriode de temps ∆t et les transmettent aux Task Agents qui sont responsables d’identifier le domaine de recherche, de calculer les chemins attractifs, d’identifier les v´ehicules conformes aux contraintes temporelles sur chaque section de route en coop´erant avec les Query Agents et g´en´erer les Route Agents. La coalition entre les Route Agents `a l’aide des Assist Agents sont form´ees en suivant les structures de la coalition afin d’avoir les combinaisons optimales des services de transport.
Nous nous concentrons par la suite sur la coalition pour former les itin´eraires.
IV.3
Coalition pour former les itin´eraires
Nous d´etaillons dans cette partie le processus de la formation de coalition des services au sein d’un syst`eme d’information de transport comodal [Wang et al., 2014a] . La combinaison des services est r´ealis´ee `a l’aide de la coalition pour obtenir un itin´eraire complet avec des segments de route bien assign´es pour les usagers. Parall`element, la formation de coalition est men´ee `a trouver la combinaison optimale en respectant les pr´ef´erences des usagers et leurs contraintes temporelles. Compte tenu des multi-rˆoles des agents, leurs comportements et protocoles d’interaction sont introduits afin d’´etablir chaque ´etape du processus de la coalition.
IV.3.1 La formation des coalitions entre agents
Au sein d’un syst`eme multi-agents, les agents coop`erent lors de l’ex´ecution des tˆaches qui sont en dehors de leurs domaines de comp´etences. Les coop´erations entre les agents, sous forme de coalition, permettent d’ex´ecuter des tˆaches plus compliqu´ees.