Anticipatory behaviours in multi-agent coordination: application in traffic simulation

Prise en compte des comportements anticipatifs dans la coordination multi-agent : application à la simulation de trafic en carrefour

Arnaud Doniec (1)

1 IMT Lille Douai - Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai

Multi-agent systems allow the simulation of complex phenomena which are not easily describable in an analytical way. This approach is often based on the coordination of agents whose actions and interactions involve the emergence of the phenomenon to be simulated. When the aim is to mimic the human behaviour, it is sometimes necessary to use a competitive coordination and to be able to reproduce anticipatory behaviours. This thesis addresses the issue of recognition and anticipation of coordination context. Our work is based on an approach of the anticipation suggested by Rosen : "preventive anticipation" which consists in adapting its actual behaviour to avoid some undesired states. We propose a formalization of this concept based on constraints networks processing. The underlying decisional model uses constraints propagation techniques which allow each agent to gather the effects of an action and thus to detect some undesired states. The proposed algorithm is generic and filters out, before any coordination, all actions leading to one of the non-desired states of the system. Implemented within the framework of a simulation of traffic developed at INRETS and called ARCHISIM, our proposal enable to introduce opportunistic behaviours without any risk of having deadlock in the center of the intersection. The various evaluations validate the emergence of traffic phenomena and confirm the relevance of the approach.

Les systèmes multi-agents permettent la simulation de phénomènes complexes difficilement descriptibles de manière analytique. Cette approche repose souvent sur la coordination d’agents dont l’ensemble des actions et interactions entraînent l’émergence du phénomène à simuler. Lorsqu’il s’agit de reproduire le comportement humain, il faut parfois composer avec une coordination compétitive et être capable de reproduire des comportements anticipatifs. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la problématique de reconnaissance et d’anticipation du contexte de coordina- tion. Nos travaux se basent sur une approche de l’anticipation proposée par Rosen : "l’anticipation préventive" qui consiste à adapter son comportement courant de manière à éviter un certain nombre d’états non désirés. Nous proposons une formalisation de ce concept basée sur la manipulation et le traitement de réseaux de contraintes. Le modèle décisionnel sous-jacent utilise des techniques de propagation de contraintes permettant à chaque agent d’inférer les effets d’une action et de détecter ainsi un certain nombre d’états non désirés. L’algorithme proposé est générique et permet de filtrer, en amont de la coordination, toutes actions conduisant à l’un des états non désirés du système. Implémentée dans le cadre d’une simulation de trafic développée à l’INRETS : ARCHISIM, notre proposition permet d’introduire des comportements opportunistes plus réalistes sans risque d’apparition d’interblocage au centre des carrefours. Les différentes évaluations menées ont permis de valider l’émergence des phénomènes de trafic obtenus confirmant ainsi la pertinence de l’approche.

Mots clés: multi-agent systems; road traffic

Mots clés: systèmes multi-agents; anticipation; coordination; simulation; trafic routier

Domaines: Intelligence artificielle [cs.AI]; Système multi-agents [cs.MA]

Arnaud Doniec. Prise en compte des comportements anticipatifs dans la coordination multi-agent : application à la simulation de trafic en carrefour. Intelligence artificielle [cs.AI]. Université de Valenciennes, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01992947⟩