Robust Synchronization and Model Reduction of Multi-Agent Systems

Betere communicatie in complexe netwerken

Hidde-Jan Jongsma ontwikkelde manieren om de communicatie in complexe netwerken te verbeteren. Daarnaast werkte hij aan een verbeterde manier om complexe netwerken te beschrijven in een versimpeld model.

Een gekoppeld multi-agent systeem bestaat uit een groep subsystemen die agenten worden genoemd. Deze agenten zijn onderling verbonden via een gegeven communicatietopologie. Deze topologie is gevat in een graaf: de netwerkgraaf.

Een belangrijk probleem in de theorie van mutli-agent systemen is het robuuste synchronisatie probleem. In dit probleem is de dynamica van de agenten onbekend en verkregen door een verstoring van hun gedeelde nominale dynamica. Het doel van Jongsma was om communicatieprotocollen op te stellen die op een robuuste manier synchronisatie bewerkstelligen: ondanks de verstoringen convergeren de toestanden van de agenten naar een gedeelde baan. In het eerste deel van zijn proefschrift geeft hij zulke protocollen voor netwerken waarin de nominale dynamica verstoord is door middel van coprime factor verstoringen.

Vervolgens onderzocht Jongsma het probleem van modelreductie voor netwerken. Het doel is om een grootschalig en complex netwerk op een accurate manier te benaderen door middel van een versimpeld model. Bij het toepassen van bestaande modelreductietechnieken op netwerken gaat in het algemeen de structuur van het netwerk verloren.

Jongsma presenteert twee modelreductietechnieken waarbij deze structuur deels behouden blijft. De eerste techniek is gebaseerd op het clusteren van de agenten in verschillende groepen. In het gereduceerde netwerk wordt elk van deze groepen vervolgens vervangen door een enkele agent. De tweede techniek versimpelt niet de agenten, maar juist de communicatietopologie van het netwerk. Door het weghalen van de cycli in de netwerkgraaf wordt deze topologie versimpeld. Voor beide technieken geven wij bovengrenzen op de benaderingsfout.

Het promotieonderzoek van Hidde-Jan Jongsma vond plaats bij de afdeling Systems, Control and Applied Analysis van het Johann Bernoulli Institute for Mathematics and Computer Science met financiering van NWO. Hij werkt nu als Cyber Security Specialist bij TNO.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/c8614605-e90c-4590-9e41-19170c9819d5