Multiagentensysteme: Modelle, Programmierung, Plattformen

PD Stefan Bosse
Universität Bremen, FB Mathematik & Informatik
SS 2020
Version 2020-04-28

Einführung in die Agentenwelt


Herausforderungen

Bei der Entwicklung von modernen Informatiksystemen gibt es verschiedene Herausforderungen:

  • Ubiquität 1. Nichtgebundensein an einen Standort 2. Allgegenwart

  • Pervasivität Durchdringung der Informatik in Dinge und Geräte

  • Vernetzung von Geräten und Programmen

  • Verteiltheit und Parallelisierung von Programmen

  • Intelligenz und Lernen

  • Autonomie Ohne zentrale Instanzen und Steuerung

  • Robustheit 1. Die Welt ändert sich 2. Die Welt verhält sich unsicher

  • Adaptivität Die Welt hat sich verändert

  • Delegation von Aufgaben und Hierarchien

  • Menschen-Maschine Schnittstelle

Software im Wandel

  • Die drei Paradigmen der Programmierung: Befehlsorientiert Funktionsorientiert Objektorientiert
  • Zukünftige Softwareentwicklung Agentenbasiert?

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Vergleich Traditionelle vs. Multiagentensysteme

Traditionelle Systeme

  • Hierarchien großer Programme
  • Sequenzielle Ausführung von Operationen
  • Anweisungen von oben nach unten
  • Zentrale Entscheidung
  • Datengesteuert
  • Vorhersagbarkeit
  • Stabilität
  • Verringerung der Komplexität
  • Vollständige Kontrolle

Multiagentensysteme

  • Große Netzwerke kleiner Agenten
  • Parallele Ausführung von Operationen
  • Verhandlungen
  • Verteilte Entscheidungen
  • Wissensgesteuert
  • Selbstorganisation
  • Evolution
  • Behandlung von Komplexität
  • Fähigkeit zum Wachstum

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Endliche Zustandsautomaten

  • Das Gegenteil von Agenten?

  • Ein endlicher Zustandsautomat (EZA/englisch FSM) verarbeit Eingangsdaten (Variablen x) und gibt Ergebnisse y in Abhängigkeit seines Zustandes σ Σ aus

  • Die Menge der Zustände Σ ist von Beginn an festgelegt und konstant!

  • Keine Adaptivität, keine Rekonfiguration!

  • Einfachstes Modell einer Berechnung (im Sinne der Informatik)

  • Folgendes Beispiel zeigt einen EZA der eine Zahl auf Teilbarkeit durch 3 unteruschen soll

  • Dabei wird die Zahl im binären Zahlensystem Ziffer für Ziffer links nach rechts in den Automaten gegeben

  • Dieser ändert bei jeder neuen Eingabe (Sensor) seinen Zustand σ Σ={0,1,2}

Endliche Zustandsautomaten

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Abb. 1. Beispiel eines EZA

Zelluläre Automaten

  • Die Ursuppe für Agenten?

  • Zelluläre Automaten besitzen diskrete Zustände und ändern ihren Zustand nur zu diskreten Zeitpunkten