A Theory to Reason About Distributed Information
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Date
2021
Authors
Ramírez Rico, Sergio Steven
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Pontificia Universidad Javeriana Cali
Abstract
Esta disertación se enfoca en el análisis de información grupal en sistemas multiagentes espacialmente distribuidos. Se propone una generalización de los sistemas espaciales de restricciones (SCS por sus siglas en inglés) los cuales representan adecuadamente sistemas con información parcial (restricciones) distribuida en espacios proporcionados a los agentes del sistema. En el marco SCS los espacios se representan como funciones que preservan el operator join, que permiten razonar sobre información espacial y conocimiento. Intuitivamente, la información almacenada o que reside en los espacios de los agentes puede verse como local para el agente o como información que este considera verdadera. Sin embargo, SCS no proporciona un mecanismo para representar y analizar la información distribuida de grupos de agentes. Tener la capacidad de caracterizar dicha información es relevante en ambientes distribuidos ya que esta corresponde a información distribuida entre los miembros de un grupo, aunque ninguno de ellos necesariamente la posea. Además, la información distribuida puede ser usada, por ejemplo, para analizar o predecir cambios en la información de un grupo cuando se agrega o remueve un agente, con el propósito de prevenir evoluciones del sistema potencialmente peligrosas o no deseadas. Este trabajo desarrolla la teoría de SCS para formalizar y analizar información de grupos de agentes (que pueden ser infinitos). Equiparemos SCS con funciones adaptadas, que preservan el operador join, para representar la información de algún grupo I que se entiende como un simple agente. Intuitivamente, estas funciones representan la información que pertenece a un espacio (virtual) que se forma con los agentes de I. Específicamente, las principales contribuciones de este trabajo son: (i) caracterización de la información distribuida de grupos como funciones particulares que preservan el operador join, (ii) formalización de propiedades composicionales de dichas funciones para especificar la información de grupos en términos de la información de sus subgrupos, (iii) definición de condiciones específicas bajo las cuales la información de un grupo infinito de agentes puede ser representada en términos de un subgrupo finito de dichos agentes, (iv) desarrollo de algoritmos para calcular información distribuida y aplicaciones en geometría y morfología matemática, y (v) una especificación formal en lógica de reescritura para representar SCS que permite la verificación de propiedades tales como tolerancia a fallas e inferencia de conocimiento.
Description
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This dissertation addresses the issue of reasoning about groups’ information in spatially distributed multi agent systems. The approach is provided as a generalization of spatial constraint systems (scs) which prop erly represents systems with partial information (constraints) distributed in spaces granted to the system’s agents. The scs framework represents spaces as join-preserving functions that allow reasoning about spatial information and knowledge. Intuitively, information stored or residing within an agent’s space can be seen as local to the agent or as information that it considers to be true. However, scs does not provide a mecha nism to represent and analyze distributed information of groups of agents. Being able to characterize such information is relevant in distributed environments as it corresponds to information distributed among the members of a group, though none of them necessarily having it. Indeed, distributed information can be used, for instance, to analyze or predict changes in the information of a group when an agent is added/removed to/from it, to prevent potentially risky or unwanted evolutions of the system. This work develops the theory of scs to formalize and analyze information of (possibly infinite) groups of agents. We shall equip scs with adapted join-preserving functions to represent the information of some group I acting itself as an agent. Intuitively, these functions represent the information that belongs to a (virtual) space formed with the agents of I. Specifically, the main contributions of this work are: (i) the characterization of distributed information of groups as specific join-preserving functions, (ii) formalization of compositional properties of such functions to specify group’s information in terms of that of its subgroups, (iii) definition of certain conditions under which the information of an infinite group of agents can be represented in terms of a finite subgroup of those agents, (iv) developing algorithms to compute distributed information and applications in geometry and Mathematical Morphology, and (v) a specification in rewriting logic to represent scs that allows verifying properties such as fault-tolerance and knowledge inference.