MATT-Vorlesung im WS 2002/2003

1. MATT-Vorlesung im WS 2002/2003 Agent Based Supply Chain Management

2. Intelligente Agenten (Michael Wooldrige) Agent Based Supply Chain Management

3. Was sind Agenten ? Autonome Gebilde, die in eine Umwelt mit folgenden möglichen Eigenschaften eingebettet sind: • zugänglich / unzugänglich • deterministisch / nichtdeterministisch • zyklisch / nichtzyklisch • statisch / dynamisch • diskret / kontinuierlich Agent Based Supply Chain Management

4. SOFTWARE- AGENT Ereignis Aktion UMWELT Interaktion Agenten und Objekte • Unterschied zwischen Agenten und Objekten der OOP: • “Objects do it for free, agents do it for money” Agent Based Supply Chain Management

5. Eigenschaften von intelligenten Agenten • Reaktivität:Fähigkeit die Umwelt wahrzunehmen und zeitnah auf die Veränderung dieser zu reagieren, ohne dabei die Zielvorgaben zu verlassen • Pro-Aktivität:Ausführen von zielgerichteten Aktionen aus eigener Initiative • Sozialkompetenz: Interaktion mit anderen Softwareagenten und Menschen Agent Based Supply Chain Management

6. Architekturen für Systeme intelligenter Agenten II Parameter von Agentensystemen • Zustände der Umwelt S = {s1, s2, s3, ... } • Aktionen des Agenten A = {a1, a2, a3, ... } • Zustände der Umgebung S x A (S) • Aufzeichnung der Interaktion Agent / Umwelt als Historie h: s0 (a0) s1(a1)  s2(a2)  s3(a3)  su Agent Based Supply Chain Management

7. Architekturen für Systeme intelligenter Agenten III Rein reaktive Agenten Ohne Bezug zur Vergangenheit d.h. jede Entscheidung erfolgt nur aufgrund der aktuell beobachtbaren Zustandsvariablen (kein Gedächtnis) Agent Based Supply Chain Management

8. Architekturen für Systeme intelligenter Agenten V Agenten mit differenzierter Wahrnehmung • Differenzierung zwischen zwei Subsystemen des Agenten: • Wahrnehmung: S  P • Aktionen: P  A • Der Agent besitzt mehrere Sensoren P und entscheidet welche Wahrnehmung für seine nächste Aktion a relevant sind Agent Based Supply Chain Management

9. Architekturen für Systeme intelligenter Agenten VI Agent Based Supply Chain Management

10. Architekturen für Systeme intelligenter Agenten VII Agenten mit interner Zustandsmaschine • Zusätzlich zum Aktionsraum A wird noch ein interner Zustandsraum I (Gedächtnis) eingeführt. • Der interne Zustand I wird mit der Wahrnehmung P auf einen neuen internen Zustand I abgebildet: I x P  I Agent Based Supply Chain Management

11. Architekturen für Systeme intelligenter Agenten VIII Agenten mit interner Zustandsmaschine • Zustandsmaschine:Die Aktion eines Agenten erfolgt in Abhängigkeit des Internen Zustands i0 und der Wahrnehmung s • Formale Darstellung einer Aktion: action (i0, s) Agent Based Supply Chain Management

12. Architekturen für Systeme intelligenter Agenten IX Agent Based Supply Chain Management

13. Realisierungen von Agentenarchitekturen I Konkrete Realisierungen • Deliberative Softwareagenten • Reaktive Softwareagenten • Hybride Softwareagenten • Believe-Desire-Intention Softwareagenten Agent Based Supply Chain Management

14. Realisierungen von Agentenarchitekturen II Deliberative Softwareagenten • Symbolische Künstliche Intelligenz: Es werden logische Schlüsse aus der symbolisch repräsentierten Umwelt gezogen. • Agenten besitzen Datenbanken, die ihre • Wahrnehmungen (perceptions) und • Aktionsregeln (action rules) repräsentieren, aus denen mittels Logik erster Ordnung die nächsten Aktionen bestimmt werden. (if–then–logic) • Problem: Konsistenz der Datenbanken aller Agenten Agent Based Supply Chain Management

15. Realisierungen von Agentenarchitekturen III Deliberative Softwareagenten Wahrnehmung:see: S → P Interne Datenbank Ddes Agenten:Temperature(reactor4726,321) Pressure(tank776,28) Funktion:next: D × P → D Aktionsbeschreibung:Open(valve221) Aktionsregel: Pressure(tank776,28) ^ Temperature(reactor4726,321) →Open(valve221) Agent Based Supply Chain Management

16. Realisierungen von Agentenarchitekturen IV Deliberative Softwareagenten • 1. function action( : D) : A • 2. begin • 3. for each aA do • 4. if ├ Do(a) then • 5. return a • 6. end-if • 7. end-for • 8. for each aA do • 9. if  ∕├Do(a) then • 10. return a • 11. end-if • 12. end-for • 13. return null • end function action Agent Based Supply Chain Management

17. Realisierungen von Agentenarchitekturen V Reaktive Softwareagenten • Rationales Verhalten ist an die Umgebung gebunden und ein Produkt von Interaktion: Reiz-Antwort Schema • Intelligenz der Agenten ist ein emergenter Prozess einfacher Handlungsweisen: Alternative zum symbolischen Paradigma • Subsumtions-Architektur von Rodney Brooks • Softwareagent besitzt Verhaltensmodule Agent Based Supply Chain Management

18. Realisierungen von Agentenarchitekturen V Reaktive Softwareagenten • Verhaltensweisen: situationaction | conditionaction • Verhaltensregeln: Beh = {(c, a) | cPandaA} • (1.1)if Alert(reactor4729,On) then Open(valve334) • (1.2)if Temperature(reactor4729,321) andPressure(tank776,28) then Open(valve334) • (1.3)if Flowrate(tube211,588) and Level(tank776,28) then Close(valve221) Agent Based Supply Chain Management

19. Reaktive Softwareagenten Realisierungen von Agentenarchitekturen VI 1. function action(p : P) : A 2. var fired : (R) 3. var selected : A 4. begin 5. fired := {(c, a)  (c, a) R and pc} 6. for each (c, a) fired do 7. if ((c‘, a‘)  fired such that (c‘, a‘)  (c, a)) then 8. return a 9. end-if 10. end-for 11. return null 12. end function action Agent Based Supply Chain Management

20. Realisierungen von Agentenarchitekturen VII Reaktive Softwareagenten • Verhaltenshierarchie: Verhinderung von Interessenkollisionen • Verhaltensregel: • Inhibitionsrelation: • In diesem Fall: • (1.1) if Alert(reactor4729,On) then Open(valve334) • (1.3) if Flowrate(tube211,588) and Level(tank776,28) then Close(valve221) • → Open(valve334) da Agent Based Supply Chain Management

21. Realisierungen von Agentenarchitekturen VIII Reaktive Softwareagenten • Probleme • Kein Umweltmodell: hinreichend lokale Information für den Agenten ist notwendig • Tendenz zu myopischem Verhalten der Agenten • Lernfähigkeit ist schwer implementierbar • Emergenz schwer versteh- und kontrollierbar • Effektive Agenten mit mehr als 10 Schichten sind kaum realisierbar (trifft in erster Linie auf hybride Agentenarchitekturen zu) Agent Based Supply Chain Management

22. Realisierungen von Agentenarchitekturen IX Hybride Softwareagenten • Notwendigkeit der Strukturierung von reaktivem und proaktivem Verhalten innerhalb einer Architektur • Vereinigen deliberative und proaktive Ansätze • Verwendung einer Hierarchie von interagierenden Schichten • Horizontale Schichten: direkte Verbindung der Schichten mit Sensoren und Ausgabeeinheit • Vertikale Schichten: Ein- und Ausgabe wird über eine Basisschicht bewerkstelligt Agent Based Supply Chain Management

23. Aktionen Schicht n Schicht n Schicht n ... ... ... Wahrnehmung Aktionen Schicht 2 Schicht 2 Schicht 2 Schicht 1 Schicht 1 Schicht 1 Wahrnehmung Wahrnehmung Aktionen Horizontale Schichtenarchitektur Vertikale Schichtenarchitektur (Ein-Weg-Kontrolle) Vertikale Schichtenarchitektur (Zwei-Weg-Kontrolle) Realisierungen von Agentenarchitekturen X Hybride Softwareagenten Agent Based Supply Chain Management

24. Realisierungen von Agentenarchitekturen XI Hybride Softwareagenten Probleme: • Max. mnInteraktionen sind zu betrachten • Kontrollsystem zur Koordination ist erforderlich Beispiel für horizontale Architektur: TouringMachines Agent Based Supply Chain Management

25. Realisierungen von Agentenarchitekturen XII Hybride Softwareagenten Agent Based Supply Chain Management

26. Realisierungen von Agentenarchitekturen XIII Hybride Softwareagenten • Architektur mit einem Durchlauf • Architektur mit zwei Durchläufen • Max. m2(n-1) Interaktionen • Weniger Flexibilität • Reduzierte Fehlertoleranz Beispiel für vertikale Architektur: Interrap Agent Based Supply Chain Management

27. Realisierungen von Agentenarchitekturen XIV Hybride Softwareagenten Agent Based Supply Chain Management

28. Realisierungen von Agentenarchitekturen XV BDI Softwareagenten Überzeugung–Wunsch–Absicht–Systeme (BDI-Systeme) • Grundlage der BDI-Architektur ist sog. „praktisches Denken“, also: Welche Ziele habe ich und was sind die geeignetsten Mittel diese zu erreichen? Agent Based Supply Chain Management

29. Realisierungen von Agentenarchitekturen XVI BDI Softwareagenten Rolle der drei Grundelemente (Believe-Desire-Intention) Absichten (Intentions)  werden von Überzeugungen (Believe) beeinflusst  beschränken zukünftige Wünsche (Desire) Aber auch  Wünsche (Desires) hängen von Überzeugungen ab  Wünsche (Desires) beeinflussen die Absichten (Intentions)  sollten längeren Bestand haben Agent Based Supply Chain Management

30. Realisierungen von Agentenarchitekturen XVII BDI Softwareagenten Dilemma • Absichten müssen regelmäßig auf Validität überprüft werden • Zu hoher Aufwand für Validitätskontrolle ist aktionshemmend •  Abwägung: Proaktivität vs. Reaktivität (zielorientiertes vs. ereignisgesteuertes Verhalten) Agent Based Supply Chain Management

31. Realisierungen von Agentenarchitekturen XVIII BDI Softwareagenten Elemente eines BDI-Systems • Funktionstripel (B,D,I) mit den zugehörigen DBs • Funktion zur Überzeugungskorrektur brf:(Bel) x P (Bel) • Funktion zur Wunschgenerierungoption:(Bel) x (Int) (Des) • Filterfunktion zur Absichtsgenerierung filter:(Bel) x (Des) x (Int) (Int) Agent Based Supply Chain Management

32. Realisierungen von Agentenarchitekturen IXX BDI Softwareagenten Elemente eines BDI-Systems • Aktionsgenerierung 1. function action(p : P) : A 2. begin 3. B := brf(B, p) 4. D := options(D, I) 5. I := filter(B, D, I) 6. return execute(I) 7. end function action Agent Based Supply Chain Management

33. sensor input brf beliefs generate options desires filter intentions action action output Agent Based Supply Chain Management