2. Architectures des agents et langages
2.1   Structures des agents intelligents

2.1.2 Structure conceptuelle des agents

Un agent est situé dans un environnement. Pour modéliser la structure de l'agent il faut avoir un modèle de l'environnement. L'environnement peut être vu comme étant dans un état e parmi un ensemble d'états E={e₁, .., e, ..} L'environnement peut changer son état soit d'une manière spontanée soit comme résultat des actions de l'agent.

L'évolution de l'environnement se modélise différemment selon les caractéristiques que l'on prend en compte, et les simplifications que l'on s'autorise. Les principales distinctions à faire sur les types d'environnements sont :

• Environnement accessible ou inaccessible. Un environnement est accessible à l'agent si l'agent peut percevoir entièrement l'état de l'environnement ou, au moins, tous les traits de l'environnement qui sont significatifs du point de vue des actions de l'agent. Sinon, l'environnement est inaccessible.
• Environnement déterministe ou non déterministe. Si l'état suivant de l'environnement est déterminé d'une manière unique par l'état courant et l'action de l'agent, alors l'environnement est déterministe. Si le résultat est incertain, notamment si, par suite d'une action de l'agent, l'environnement peut évoluer de différentes manières, alors on est dans le cas non déterministe.
• Environnement statique ou dynamique. Si l'environnement ne peut pas changer d'état sans l'intervention de l'agent, on est dans le cas statique. L'environnement est dynamique si son état peut se modifier sans l'action de l'agent dans l'intervalle de temps entre deux perceptions de l'agent.
• Environnement discret ou continu. Si tout passage d'un état de l'environnement à un autre nécessite le passage par une séquence d'états intermédiaires, alors on a un environnement continu ; sinon, l'environnement est discret.

Les caractéristiques de l'environnement influencent la façon dont on conçoit un agent car il faut tenir compte de l'évolution de l'environnement, de la capacité de l'agent de saisir cette évolution et de sa capacité à décider en conséquence. Par exemple, si on a plusieurs agents qui agissent dans un même environnement, chaque agent va percevoir l'environnement comme dynamique et non déterministe, car l'état de l'environnement changera en raison des actions des autres agents, et une même action exécutée dans un certain état aura des résultats différents en fonction des actions de ces autres agents.

Nous revenons maintenant à la modélisation des agents : nous commençons par définir une structure simple, puis nous développerons cette structure vers des structures agents plus élaborées. Au niveau abstrait, on peut identifier quatre types d'agents :

• agents réactifs
• agents avec états
• agents avec buts
• agents avec utilité

Agents réactifs

Dans le premier chapitre, on a décrit d'une manière informelle les agents réactifs comme des entités simples basées sur des règles condition-action qui associent des actions aux perceptions de l'environnement. Maintenant, pour modéliser nos agents, on considère plusieurs fonctions :

• voir : E -> P est la fonction qui décrive la capacité d'observation de l'environnement, où E est l'ensemble d'états de l'environnement et P est l'ensemble des perceptions de l'agent ;
• action : P -> A est la fonction qui représente le processus de décision de l'agent : elle détermine quelle action aÎA (A étant l'ensemble des actions disponibles pour l'agent) l'agent choisit en fonction de la perception pÎP qu'il a sur son environnement ;
• env : E x A ->P(E) est la fonction qui décrit l'évolution de l'environnement ; pour un état eÎE et une action aÎA de l'agent, l'environnement peut modifier son état dans un des états d'un sous-ensemble E_e,a ÍP(E), ou P(E) est l'ensemble des sous-ensembles de E.

Question : Quelles sont les suppositions faites sur l'environnement par une telle définition de la fonction env ?

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La structure d'un agent réactif, avec les composantes principales et les fonctions ainsi définies, est représentée dans la figure 1. Il faut noter que, au niveau très général, cette structure correspond aussi aux autres types des agents intelligents, que nous allons définir dans ce qui suit, sauf que chaque composante sera plus développée, ayant sa propre structure.

Figure 1. Structure générale d'un agent

Si on considère plusieurs agents dans l'environnement, chacun d'eux étant doté de la structure définie ci-dessus, la situation est celle représentée figure 2. Dans ce cas, l'évolution de l'environnement se fait toujours par la fonction env, sauf qu'il y a plusieurs agents qui interagissent avec l'environnement :

• env : E x A₁ x … A_n ->P(E), A_j, j =1..n étant l'ensemble des actions disponibles à l'agent j.

Figure 2. Structure générale d'un agent dans un système multi-agents

On voit dans la figure 2 qu'un agent interagit uniquement avec l'environnement. En général, les agents réactifs se comportent de cette manière. Mais les agents intelligents peuvent aussi interagir avec les autres agents du système, cette interaction définissant la dimension sociale des agents. Mêmes les agents réactifs peuvent parfois interagir, d'une manière directe ou indirecte, avec les autres agents du système. L'interaction des agents peut être définie comme une spécialisation des fonctions action et voir définies précédemment. On ajoute alors deux autres fonctions à notre modèle :

• inter : P -> I est la fonction qui représente la décision de l'agent concernant son interaction avec un autre agent, où I est l'ensemble des interactions disponibles pour l'agent et iÎI est l'interaction que l'agent choisit (par exemple un message) en fonction d'une perception pÎP qu'il a de l'environnement ;
• rinter : I -> A est la fonction qui décrit la réaction de l'agent, notamment l'action décidée par l'agent, à une interaction transmise par un autre agent.

La nouvelle structure, ainsi augmentée, est présentée dans la figure 3.

Figure 3. Structure générale d'un agent qui interagit avec d'autres agents

Il faut noter que la structure présentée dans la figure 3 caractérise les agents intelligents en général, et que la composante interaction avec d'autres agents n'est pas souvent présente dans le cas des agents réactifs. Ce qu'il faut retenir est que cette structure définit aussi les autres types d'agents que nous allons discuter dans ce qui suit.