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Esperimenti di Design Pattern di Ispirazione Biologica 

Riccardo Mencucci


L’informatica, assieme alle sue innovazioni tecnologiche, offre al mondo d’oggi uno scenario in continuo sviluppo evolutivo che permette di facilitare alcune necessità dell’essere umano. Con la nascita di internet e dei nuovi dispositivi cellulari, la comunicazione è stata resa più malleabile e immediata. Tuttavia, le nuove tecnologie utilizzano infrastrutture complesse che non sempre sono ampiamente sfruttate a causa delle loro esigenze quali scalabilità, risposte in tempo reale, o tolleranza. Per far fronte a queste caratteristiche, una nuova tendenza del software è quella di fornire autonomia e pro-attivita` alle entità nel sistema in modo da incrementare la loro interazione. Queste caratteristiche permettono di responsabilizzare i soggetti rendendo il sistema auto-organizzato, con una migliore scalabilità, robustezza, e quindi riducendo le esigenze di calcolo di ciascuna entità. Lo studio dei sistemi auto-organizzanti è stato ispirato alla natura, e in particolare, ai sistemi biologici. Questi sistemi mostrano le caratteristiche interessanti per gli scenari pervasivi, poiché sono robusti e resistenti, in grado di adattarsi al contesto ambientale e quindi reagiscono a determinate modifiche che si verificano nell’ambiente comportandosi di conseguenza. L’ingegneria dell’auto-organizzazione ha il compito di simulare e testare questi comportamenti presentando uno schema progettuale completo che permetta di presentare soluzioni ricorrenti a problemi noti. Tale schema è definito in termini informatici Design Pattern. Le entità, definite agenti, per interagire e comunicare tra di loro hanno bisogno di coordinarsi tramite un modello specifico. In questa tesi stato scelto TuCSoN, poiché riesce a separare uno spazio dedicato allo scambio di informazioni da uno spazio dedicato alle specifiche che permette di descrivere delle politiche di comportamento per sistemi MAS implementati nell’opportuno linguaggio di programmazione ReSpecT. La tesi è strutturatà nel seguente modo: 1) descrizione delle caratteristiche di un design pattern, che descrive comportamenti ispirati alla biologia, riportando anche un catalogo che mostra tutti i pattern (da quelli di base fino ad alto livello) 2) descrizione delle caratteristiche del modello di coordinazione TuCSoN e del linguaggio di programmazione ReSpecT 3) implementazione, simulazione e testing dei comportamenti dei pattern di base (spreading, aggregation, evaporation e repulsion) tramite ReSpecT utilizzando l’infrastruttura TuCSoN. L’obiettivo principale della tesi è quello di fornire un servizio che descriva comportamenti per sistemi MAS auto-organizzanti.


Andrea Omicini (Supervisor)
Stefano Mariani (Co-supervisors)