[논문 리뷰] Relating Knowledge and Coordinated Action: The Knowledge of Preconditions Principle

Yoram Moses|arXiv (Cornell University)|2016. 06. 24.

Logic, Reasoning, and Knowledge인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 다중 에이gent 시스템에서 행동의 조건부 지식과 행동 간의 관계를 형식화하는 지식의 전제 조건 원칙(KoP)을 제안한다. KoP는 어떤 조건 φ가 에이전트가 행동 α를 수행하기 위해 필수 조건이라면, 그 조건 φ를 안다는 지식 역시 α를 수행하기 위해 필수 조건이 된다고 주장한다. KoP는 지식과 조율된 행동 간의 연결 고리를 형식화하며, 동시에 행동에는 공통 지식이 필요하고, 순차적 행동에는 중첩된 지식이 필요하다는 점을 보여주며, 분산 시스템과 합의 프로토콜에의 응용을 포함한다.

ABSTRACT

The Knowledge of Preconditions principle (KoP) is proposed as a widely applicable connection between knowledge and action in multi-agent systems. Roughly speaking, it asserts that if some condition is a necessary condition for performing a given action A, then knowing that this condition holds is also a necessary condition for performing A. Since the specifications of tasks often involve necessary conditions for actions, the KoP principle shows that such specifications induce knowledge preconditions for the actions. Distributed protocols or multi-agent plans that satisfy the specifications must ensure that this knowledge be attained, and that it is detected by the agents as a condition for action. The knowledge of preconditions principle is formalised in the runs and systems framework, and is proven to hold in a wide class of settings. Well-known connections between knowledge and coordinated action are extended and shown to derive directly from the KoP principle: a "common knowledge of preconditions" principle is established showing that common knowledge is a necessary condition for performing simultaneous actions, and a "nested knowledge of preconditions" principle is proven, showing that coordinating actions to be performed in linear temporal order requires a corresponding form of nested knowledge.

연구 동기 및 목표

• 다중 에이전트 시스템에서 지식과 조율된 행동 간의 형식적 연결 고리를 수립하는 것.
• 행동을 수행하기 전에 에이전트가 그 행동의 필수 조건을 알아야 한다는 것을 보여주는 것.
• 기존의 공통 지식과 중첩 지식에 관한 결과를 KoP 원칙에서 유도함으로써 이를 확장하는 것.
• KoP 원칙이 분산 프로토콜과 합의 알고리즘 설계 및 분석에 어떻게 활용될 수 있는지 보여주는 것.

제안 방법

• 분산 시스템의 런과 시스템 프레임워크 내에서 KoP를 형식화하는 것.
• φ가 행동 α의 필수 전제 조건이라면, 에이전트 i가 α를 수행하기 위해서는 K_iφ도 필수 조건이 된다는 것을 증명하는 것.
• KoP로부터 동시 행동을 위한 전제 조건의 공통 지식 원칙을 도출하는 것: 동시 행동을 위해서는 전제 조건의 공통 지식이 필요하다.
• 중첩된 지식의 전제 조건 원칙을 수립하는 것: 시간 순서에 따라 행동을 조율하기 위해서는 중첩된 지식 구조가 필요하다.
• KoP를 활용해 최적의 합의 프로토콜을 분석하고 설계하는 것, 특히 지식 조건을 반복 적용함으로써.
• KoP를 시간 제약이 있는 조율 작업에서 지식 조건의 벡터형 고정점에 적용하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다중 에이전트 시스템에서 조율된 행동의 전제 조건과 지식을 어떻게 형식적으로 연결할 수 있는가?
• RQ2 에이전트가 동시에나 특정 시간 순서로 행동하기 위해 필요한 지식의 유형은 공통 지식인지, 중첩된 지식인지인가?
• RQ3 KoP는 분산 시스템에서 최적의 프로토콜, 예를 들어 합의 알고리즘을 유도하는 데 사용될 수 있는가?
• RQ4 행동 사양에서 필수 조건이 유도하는 지식 조건은 무엇인가?
• RQ5 KoP는 분산 시스템에서 지식과 조율에 관한 기존 결과들을 어떻게 통합하고 일반화하는가?

주요 결과

• 지식의 전제 조건 원칙(KoP)은 광범위한 분산 시스템 모델 클래스에서 형식적으로 증명된 바 있다.
• 동시 조율 행동을 수행하기 위해서는 전제 조건의 공통 지식이 필수 조건이다.
• 지정된 선형 시간 순서로 행동을 조율하기 위해서는 중첩된 지식 구조가 필요하다.
• KoP는 최적의 합의 프로토콜을 도출하는 기초를 제공하며, 예를 들어 첫 번째 무적의 합의 프로토콜을 포함한다.
• KoP는 이성적 비동기 시스템에서 중첩된 지식을 달성하기 위해 메시지 체인의 필수성을 설명한다.
• KoP는 시간 제약이 있는 환경에서 지식 조건의 벡터형 고정점을 통해 복잡한 조율 작업을 분석할 수 있도록 한다.