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Título: Análise e comparação de desempenho do mecanismo de aprendizagem do framework de agentes MASPY
Título(s) alternativo(s): Performance analysis and comparison of the learning mechanism of the MASPY multi-agent framework
Autor(es): Costa, Gabriel Maestre
Orientador(es): Alves, Gleifer Vaz
Palavras-chave: Aprendizagem
Desempenho - Avaliação
Framework (Arquivo de computador)
Python (Linguagem de programação de computador)
Learning
Performance - Evaluation
Framework (Computer file)
Python (Computer program language)
Data do documento: 21-Mai-2026
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: COSTA, Gabriel Maestre. Análise e comparação de desempenho do mecanismo de aprendizagem do framework de agentes MASPY. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciência da Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2026.
Resumo: O gerenciamento de ambientes dinâmicos e estocásticos exige sistemas de controle adaptativos e coordenados. Nesse cenário, a integração de técnicas de Aprendizagem por Reforço com arquiteturas multiagentes do tipo BDI (Belief-Desire-Intention) tem ganhado destaque na literatura por combinar a capacidade de raciocínio simbólico baseado em metas com a flexibilidade do aprendizado autônomo oriundo da interação com o ambiente. Contudo, observa-se uma carência de estudos empíricos que avaliem o desempenho prático e o custo computacional de frameworks híbridos em comparação com soluções consolidadas. Diante dessa motivação, este trabalho tem como objetivo analisar e comparar o desempenho do mecanismo de aprendizagem do framework MASPY, uma ferramenta desenvolvida pelo grupo de pesquisa LaCA-IS para simplificar a modelagem de agentes inteligentes. Para validar sua eficácia, propõe-se a resolução de um problema de controle inteligente de semáforos em um cruzamento urbano com chegadas estocásticas de veículos. A metodologia baseia-se na comparação entre um sistema multiagente desenvolvido com o framework MASPY, integrando arquitetura BDI e Q-Learning, e um baseline centralizado implementado na linguagem Python utilizando o algoritmo SARSA tabular. O desempenho das abordagens é avaliado por meio de métricas como vazão de veículos, soma média das filas e resiliência a choques de demanda. Os resultados obtidos evidenciam vantagens operacionais da abordagem baseada em MASPY quanto à capacidade de escoamento, ao mesmo tempo em que permitem identificar os trade-offs associados à manutenção das filas. Conclui-se que o framework apresenta potencial para simplificar o desenvolvimento de sistemas adaptativos complexos, contribuindo para a aplicação de arquiteturas híbridas em problemas de controle dinâmico.
Abstract: The management of dynamic and stochastic environments requires adaptive and coordinated control systems. In this context, the integration of Reinforcement Learning with BDI (Belief-Desire-Intention) multi-agent architectures has gained prominence in the literature, as it combines symbolic goal-oriented reasoning with the flexibility of autonomous learning derived from interaction with the environment. However, there is a noticeable lack of empirical studies evaluating the practical performance and computational cost of hybrid frameworks compared to consolidated solutions. Motivated by this gap, this work aims to analyze and compare the performance of the learning mechanism of the MASPY framework, a tool developed by the LaCA-IS research group to simplify the modeling of intelligent agents. To validate its effectiveness, the study proposes solving an intelligent traffic light control problem at an urban intersection with stochastic vehicle arrivals. The methodology is based on comparing a MASPY multi-agent system, integrating a BDI architecture with Q-Learning, against a centralized baseline implemented in Python using the tabular SARSA algorithm. The performance of both approaches is evaluated through metrics such as vehicle throughput, average queue length, and resilience to demand shocks. The results demonstrate operational advantages of the MASPY-based approach regarding traffic flow capacity while also identifying the trade-offs associated with queue maintenance. It is concluded that the framework has the potential to simplify the development of complex adaptive systems, contributing to the application of hybrid architectures in dynamic control problems without compromising analytical efficiency.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40759
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