Sistema Multiagente para Gestão de Incidentes de Trânsito

2.1 Arquitetura escolhida

Depois de comparar as três opções, o grupo escolheu a arquitetura hierárquica. Ela mistura o melhor dos dois extremos: tem um nível de coordenação para resolver conflitos, mas deixa que cada agente tome decisões locais sem precisar pedir permissão para tudo.

2.2 Construção da estrutura hierárquica

Organizamos os seis agentes em três níveis, conforme o Quadro 1 e a Figura 1 (no simulador ao lado).

O Despacho fica no topo e só entra quando é preciso arbitrar. Os agentes de domínio agem sozinhos no que é deles, e as equipes são escolhidas pelo Contract Net. O Despacho reserva (tracejado) monitora o principal e assume se ele falhar.

2.3 Justificativa da escolha

• Rapidez de resposta: as ações simples e urgentes ficam no nível de baixo. Por exemplo, o Agente de Trânsito pode abrir um corredor verde na hora, sem esperar autorização. Só sobe para o Despacho o que realmente precisa de arbitragem, como escolher a equipe.
• Autonomia dos agentes: cada agente continua responsável pelo seu domínio. O Despacho não controla os semáforos nem a rota da equipe, ele só coordena.
• Possibilidade de falhas: se um agente de monitoramento ou uma equipe falhar, o nível de cima percebe e redistribui a tarefa. A falha fica isolada e não derruba o sistema inteiro, como aconteceria numa arquitetura centralizada.

Também consideramos as outras opções. A centralizada criaria um único ponto de falha e um gargalo, porque todas as decisões passariam por um só agente. A descentralizada não teria ninguém para resolver as informações divergentes, e as duas equipes poderiam acabar indo ao mesmo local (ou nenhuma ir).

2.4 Desvantagem e como reduzir o impacto

A principal desvantagem é que o Agente de Despacho vira um ponto crítico. Se ele falhar ou ficar lento, as equipes ficam esperando ordens. Além disso, existe um pequeno atraso para a informação subir e descer pelos níveis.

Para diminuir esse problema, propomos três medidas:

1. Despacho reserva: um segundo agente acompanha o estado do Despacho principal e assume automaticamente se o principal parar de enviar sinais de funcionamento (heartbeat).
2. Timeout com autonomia local: se o Despacho não responder dentro de um tempo limite, os agentes de baixo passam a decidir entre si. A equipe livre mais próxima vai ao local e avisa as outras. Ou seja, o sistema funciona de forma descentralizada só enquanto durar a falha.
3. Ações urgentes sem autorização: ações como abrir um corredor verde são executadas na hora e apenas comunicadas ao nível de cima.

O Contract Net funciona como uma “licitação” entre agentes: um agente gerente anuncia uma tarefa, os interessados mandam propostas e o gerente escolhe a melhor. No nosso sistema, o gerente é o Agente de Despacho e os participantes são as duas equipes de atendimento. Isso encaixa direto na arquitetura hierárquica, já que o Despacho fica um nível acima das equipes.

4.1 Etapas do Contract Net

1. Anúncio da tarefa: depois de confirmar o acidente, o Despacho envia a todas as equipes uma mensagem com o local, o tipo de ocorrência, a gravidade e um prazo para resposta (por exemplo, 20 segundos).
2. Envio de propostas: cada equipe avalia a própria situação e responde. A equipe 1, livre, propõe chegar em 6 minutos. A equipe 2, ainda ocupada, informa quando fica livre e quanto tempo levaria. Uma equipe que não pode atender também pode recusar.
3. Avaliação: o Despacho compara as propostas usando os critérios definidos abaixo e consulta o Agente de Trânsito para saber se o tempo informado é realista com o trânsito atual.
4. Seleção: o Despacho envia ACCEPT para a melhor proposta (equipe 1) e REJECT para a outra. A equipe recusada fica registrada como reserva caso a situação piore.
5. Execução: a equipe escolhida se desloca, o Agente de Trânsito abre o corredor verde e a equipe envia CONFIRM ao chegar e ao terminar. Se ela falhar no caminho, o Despacho reabre o processo com as equipes restantes.

4.2 Critérios de seleção

Com esses dois critérios, a equipe 1 é a escolhida: está livre e chega bem antes da equipe 2.

6.1 Problemas sem um coordenador central

Se cada agente decidisse só com as informações locais, imaginamos os seguintes problemas:

• Decisões conflitantes: o Monitoramento A pediria socorro, enquanto o B diria que está tudo normal. Sem ninguém para comparar, cada agente agiria de um jeito.
• Desperdício ou falta de recursos: as duas equipes poderiam ir ao mesmo acidente, deixando a outra ocorrência sem atendimento, ou cada uma poderia achar que a outra iria e nenhuma ir.
• Semáforos contraditórios: o Agente de Trânsito, com dados desatualizados, poderia manter o fluxo normal justamente na rota que a equipe precisa usar.
• Excesso de mensagens: todos falando com todos aumentaria muito a troca de mensagens e deixaria a resposta mais lenta.
• Propagação de erros: uma informação falsa poderia se espalhar de agente para agente sem que ninguém a verificasse.

6.2 Comportamento coletivo positivo

Um comportamento que pode emergir é o corredor de emergência automático. Nenhum agente sozinho “planeja” o corredor inteiro. O Agente de Trânsito ajusta os semáforos, os veículos conectados recebem o aviso e mudam de rota, e o Monitoramento acompanha o fluxo em tempo real. Da soma dessas pequenas ações surge um caminho livre para a ambulância e, ao mesmo tempo, o trânsito se redistribui pela cidade, diminuindo o congestionamento em volta do acidente.

Outro exemplo é o balanceamento natural das equipes: como cada uma informa sua disponibilidade nas propostas do Contract Net, com o tempo as ocorrências passam a ser divididas de forma equilibrada, sem que exista uma regra fixa dizendo quem atende cada região.

6.3 Por que a colaboração supera as decisões isoladas

Nenhum agente tem a visão completa da situação. O Monitoramento A vê a imagem, mas não sabe onde as equipes estão. O Despacho conhece as equipes, mas não vê o acidente. O Agente de Trânsito sabe as rotas, mas não decide quem vai atender. Quando eles colaboram:

• as informações se completam, o que reduz o erro (duas fontes confirmando valem mais do que uma);
• os recursos são usados de forma mais eficiente, sem equipes duplicadas ou paradas;
• a resposta fica mais rápida, porque cada etapa (confirmar, escolher a equipe, liberar a rota) acontece em paralelo;
• o sistema fica mais resistente a falhas, já que um agente pode compensar o erro de outro.

Ou seja, o resultado do grupo é maior do que a soma das partes, o que é justamente a ideia principal dos Sistemas Multiagentes.