Seleção Multicritério de Behavior Trees em Diferentes Contextos Operacionais
Behavior Trees; Apoio Multicritério à Decisão; Explicabilidade; Adaptabilidade; Sistemas Autônomos; ROS2
Neste trabalho é proposto um modelo multicritério para avaliação e seleção contextual de Árvores de Comportamento, fundamentado em três critérios principais: desempenho, adaptabilidade e explicabilidade estrutural. A explicabilidade é aproximada por meio de quatro dimensões mensuráveis: simplicidade estrutural, rastreabilidade, modularidade e clareza lógica. A adaptabilidade é estimada a partir de características de parametrização da árvore, enquanto o desempenho é representado pelo tempo de execução. As métricas são normalizadas e combinadas por meio de uma função de agregação ponderada, permitindo que diferentes contextos operacionais priorizem critérios distintos de seleção. A avaliação da proposta foi conduzida em duas etapas. Inicialmente, foi desenvolvido um protótipo em Python e realizado um experimento controlado utilizando BTs sintéticas representativas de diferentes perfis estruturais, incluindo arquiteturas compactas, modulares, configuráveis e orientadas a sistemas críticos. Os resultados dessa etapa indicaram que alterações nas prioridades dos critérios produzem diferentes ranqueamentos, permitindo ao modelo distinguir alternativas de acordo com os requisitos de cada contexto analisado. Em uma segunda etapa, a avaliação foi ampliada por meio da utilização de Behavior Trees reais provenientes do sistema de navegação Nav2, integrante do ecossistema ROS~2. Foi desenvolvida uma ferramenta para análise automática dos arquivos XML dessas árvores, permitindo a extração de atributos como profundidade, ramificação, caminhos de decisão, reutilização estrutural de subárvores e utilização de entradas parametrizadas. A partir desses atributos foram calculadas as métricas de simplicidade, rastreabilidade, modularidade, clareza lógica, explicabilidade e adaptabilidade. Os resultados demonstraram que as métricas propostas podem ser operacionalizadas sobre artefatos reais e são capazes de evidenciar diferenças estruturais entre as BTs analisadas.