[論文レビュー] Fuzzy Decision Analysis in Negotiation between the System of Systems Agent and the System Agent in an Agent-Based Model

Paulette Acheson, Ci̇han H. Dağli+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 31, 2014

Systems Engineering Methodologies and Applications参考文献 5被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、システムの集合体（SoS）エージェントと個々のシステムエージェントの間での交渉を可能にする、エージェントベースモデル内でのファジィ意思決定分析フレームワークを提案する。性能、資金、締切のファジィ化された入力を用いて最適な調整を決定する。この手法はファジィ推論エンジンと非ファジィ化を用い、SoSの目標と個々のシステムの優先順位の間で動的バランスを図り、適応的資金配分と締切インcentiveを通じてアーキテクチャ品質の向上を実現する。

ABSTRACT

Previous papers have described a computational approach to System of Systems (SoS) development using an Agent-Based Model (ABM). This paper describes the Fuzzy Decision Analysis used in the negotiation between the SoS agent and a System agent in the ABM of an Acknowledged SoS development. An Acknowledged SoS has by definition a limited influence on the development of the individual Systems. The individual Systems have their own priorities, pressures, and agenda which may or may not align with the goals of the SoS. The SoS has some funding and deadlines which can be used to negotiate with the individual System in order to illicit the required capability from that System. The Fuzzy Decision Analysis determines how the SoS agent will adjust the funding and deadlines for each of the Systems in order to achieve the desired SoS architecture quality. The Fuzzy Decision Analysis has inputs of performance, funding, and deadlines as well as weights for each capability. The performance, funding, and deadlines are crisp values which are fuzzified. The fuzzified values are then used with a Fuzzy Inference Engine to get the fuzzy outputs of funding adjustment and deadline adjustment which must then be defuzzified before being passed to the System agent. The first contribution of this paper is the fuzzy decision analysis that represents the negotiation between the SoS agent and the System agent. A second contribution of this paper is the method of implementing the fuzzy decision analysis which provides a generalized fuzzy decision analysis.

研究の動機と目的

• システムの集合体（SoS）開発における個々のシステムの優先順位とSoSの目標を一致させるという課題に対処すること。
• 計算的に現実的であるエージェントベースのフレームワーク内で、SoSエージェントと個々のシステムエージェントの間の交渉ダイナミクスをモデル化すること。
• SoS環境における動的で適応的な交渉を支援する一般化されたファジィ意思決定分析手法を開発すること。
• 性能と能力の重みに基づき、資金配分と締切の調整を最適化することで、SoSアーキテクチャ品質を向上させること。

提案手法

• 性能、資金、締切のクリップス入力を、言語変数を表す所属関数を用いてファジィ化する。
• 事前に定義されたルールベースを用いてファジィ推論エンジンを適用し、ファジィ化された入力をファジィ出力（資金および締切の調整）にマッピングする。
• 非ファジィ化技術を用いてファジィ出力集合を実装可能な正確な数値調整に変換する。
• エージェントベースのシミュレーション環境にファジィ意思決定モデルを統合し、SoSエージェントとシステムエージェント間の相互作用をシミュレートする。
• 全体のSoS品質を達成する上で重要な役割を果たすシステム能力に重みを付与する。
• 資金制約と締切圧力が明確に定義された、有名なSoSを用いた事例研究により、手法の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ファジィ意思決定分析は、マルチエージェント環境におけるSoSエージェントと個々のシステムエージェントの間の交渉を効果的にモデル化できるか？
• RQ2 ファジィ化された性能、資金、締切の入力は、SoSアーキテクチャの成果物の品質にどのような影響を及ぼすか？
• RQ3 重み付けされた能力優先順位は、ファジィ推論エンジン内の意思決定プロセスにどのように影響を与えるか？
• RQ4 動的資金配分と締切調整は、SoS文脈におけるシステム協力の向上にどの程度寄与できるか？
• RQ5 提案されたファジィ意思決定モデルは、さまざまなSoS開発シナリオに一般化可能か？

主な発見

• ファジィ意思決定分析により、SoSの目的と個々のシステム能力との間の整合性を高める適応的資金配分と締切調整が成功裏に生成された。
• 性能と能力の重みに基づき、動的インセンティブ調整によって、対立する優先順位を効果的にバランスさせることに成功した。
• 非ファジィ化出力は、エージェントベースモデルに直接実装可能な、実行可能な正確な値を提供した。
• ファジィ化された入力の使用により、純粋なクリップス論理アプローチに比べ、より洗練され、人間らしい交渉意思決定が可能になった。
• 一般化されたフレームワークは、さまざまなSoS開発文脈に適応可能であり、スケーラブルな交渉戦略を支援した。
• 知的でルールベースの意思決定により、資源配分を最適化することで、本手法はより高いSoSアーキテクチャ品質を達成した。