Wolfgang Weller

Künstliche Agenten

Grundlagen und Anwendungsmöglichkeiten

Impressum:

Copyright: © 2013 Wolfgang Weller

Druck und Verlag: epubli GmbH, Berlin

www.epubli.de

ISBN 978 – 3 –  –  –

Prolog

In unser Dasein treten immer mehr künstliche Wesen. Nicht dass dies besonders auffällig wäre, diese Wesen wirken vielmehr oftmals im Hintergrund, wenn sie uns unangenehme, beschwerliche und auch gefährliche Arbeiten abnehmen und uns somit entlasten. Dazu gehören auch die sog. Künstlichen Agenten.

Zu den Merkmalen solcher Tätigkeiten zählen eine Beauftragung zur Durchführung von Tätigkeiten durch einen Auftraggeber, die eigenständige Ausführung solcher Aufträge durch den Auftragnehmer unter Einsatz eines sehr umsichtigen, durchaus klugen und den angetroffenen Situationen angemessenen Verhaltens sowie die Rückmeldung des Ergebnisses solcher Tätigkeit an den Auftraggeber.

Der Begriff „Agent“ rührt von vergleichbaren Tätigkeiten menschlicher Agenten her. Dabei erinnert diese Bezeichnung zunächst an Spione und ist somit geheimnisumwittert. Tatsache aber ist, dass diese Art von Beziehungen Besonderheiten aufweist, die durchaus auch für andere Anwendungen zutreffend sind. Wir nehmen bekanntlich die Dienste von Agenten in Anspruch bei Aufgaben, von denen wir uns entlasten möchten oder wo eine spezielle Sachkompetenz gefragt ist. So delegieren wir beispielsweise Aufgaben mit Rechtscharakter an Rechtsanwälte, den Kauf oder Verkauf von Immobilien an Makler, die Buchung von Reisen an Reisebüros, die Suche nach neuen Jobs an Jobcenter u. v. a. m. Es liegt also nahe, künstliche Wesen, die dem Charakter nach Dienstleistungsaufgaben verrichten, ebenfalls Agenten zu nennen. Kein Wunder also, dass Einrichtungen solcher Branchen oft als „Agenturen“ bezeichnet werden.

Wer sich mit Künstlichen Agenten befasst, sieht sich einem außerordentlich fasettenreichen Fachgebiet gegenüber. Dementsprechend wird der Autor in den nachfolgenden Darlegungen um eine möglichst geordnete und transparente Darlegung des zu behandelnden Stoffs bemüht sein.

1. Grundlagen des Agentenkonzepts

1.1 Begriffsbestimmung

Mit den Künstlichen Agenten sind neuartige Systeme in unsere Welt gelangt, die uns bei der Lösung anspruchsvoller Aufgaben verschiedenster Art unterstützen. Diese Systeme bieten eine Fülle neuartiger Möglichkeiten sodass sie sich angesichts ihres breitgefächerten Einsatzpotentials rasch ausbreiten und in immer neue Bereiche vordringen. Der Umgang mit diesen Systemen stellt allerdings höhere Anforderungen auf bisher weniger bekannten Gebieten. Somit ist es angesagt, sich mit diesen Systemen eingehender zu befassen.

Zunächst versuchen wir einen Eindruck vom Wesen dieser neuartigen Systeme zu gewinnen. Dazu stellen wir zunächst die Auffassungen verschiedener Interessenten wie folgt vor:

- Standpunkt der Systemwissenschaft

  Agenten sind autonom agierende Einheiten in komplexen Systemen

- Standpunkt der Robotik

Agenten sind Roboter, die Handhabungs- und/oder Arbeitsaufgaben autonom lösen [1]

- Standpunkt der Informatik

Agenten sind Intelligente Programme, die in einer vernetzten Welt ein effektives und kooperatives   Arbeiten mit Computern ermöglichen [2]

- Standpunkt der Künstlichen Intelligenz KI (Artifical Intelligence AI)

Agenten sind verteilte künstliche Intelligenzen, die sich aus ihrem Wissen heraus definieren.

- Standpunkt des Künstlichen Lebens KL (Artifical Life AL)

Agenten sind künstliche Lebewesen, die in einer künstlichen Welt Eigenschaften von Lebewesen zeigen.

Wie hier deutlich wurde, werden bei der Charakterisierung Künstlicher Agenten je nach Sichtweise unterschiedliche Aspekte in den Vordergrund gerückt, Wir werden uns indessen mit solch einseitiger Sichtweise nicht begnügen sondern uns um eine umfassendere Begriffsdefinition bemühen. Dabei knüpfen wir an einen bereits vorliegenden Definitionsvorschlag an, den wir wie folgt modifizieren [3]:

Ein Agent ist ein Wesen (eine Person oder auch ein künstliches Gebilde) mit Verhaltensmerkmalen kognitiver Art, das ermächtigt werden kann und in der Lage ist, im Auftrag Dritter weitgehend autonom zielgerichtet zu handeln.

Künstliche Agenten sind dann vom Menschen geschaffene Objekte bzw. Systeme, die ihnen dienen, indem sie Aufgaben abnehmen, die sie belasten bzw. ihnen auf andere Art nützlich sind. Sie sind jedoch nicht zu verwechseln mit anderen künstlichen Gebilden, die zwar ebenfalls den Menschen dienen, jedoch nur eingeschränkt handlungsfähig sind. Als Beispiele seien hier Waschmaschinen oder Geschirrspüler genannt. Diese funktionieren zwar selbsttätig, jedoch nur in dem Sinne, dass sie akkurat Programme ausführen, die ihnen vom Menschen vorher eingegeben wurden. Zu solchen konkrete Arbeitsleistungen vollbringenden Objekten gehören auch solche, die dem Menschen ebenfalls Tätigkeiten formal-geistiger Art abnehmen. Dazu zählen vor allem Aufgaben im Zusammenhang mit der Überwachung und Steuerung von Prozessen. Systeme dieser Art werden Automaten genannt. Der Hauptunterschied zwischen Automaten und Künstlichen Agenten besteht somit darin, dass die einen Vorgaben selbsttätig umsetzen, während die anderen autonom, also selbstständig agieren. Dies verlangt im zuletzt genannten Fall das Vorhandensein kognitiver Fähigkeiten. Sie repräsentieren somit eine funktionell höherwertige Systemklasse.

1.2 Dienstleistungsbeziehungen

Wie bereits angedeutet, sind Agenten in der Lage, für ihre Benutzer Dienstleistungen zu erbringen. Die Art dieser Dienste kann sehr unterschiedlich sein. Somit handelt es sich um Systeme, in denen einerseits Dienstgeber (DG) vorhanden sind, die Aufträge gewisser Art an Dienstnehmer (DN) erteilen. Die Agenten sind folglich Dienstnehmer, welche die delegierten Aufträge autonom ausführen und sich dabei den Einflüssen einer i. Allg. unbekannten Umgebung aussetzen, die sie bewältigen müssen. Bei den dienstnehmenden Agenten kann es sich dabei um Personen, technische Gebilde oder auch andere Agenten handeln.

Zwischen den Auftraggebern und -nehmern besteht eine Dienstleistungsrelation. Ihre Grundform ist durch die aufeinander folgende Beauftragung und Ergebnisrückmeldung, also eine wechselseitige Beziehung, gekennzeichnet (Bild 1-1).

Bild 1-1 Wirkstruktur der Dienstleistungsbeziehung

   DG Dienstgeber DN Dienstnehmer

Der jeweilige Auftrag enthält eine Beschreibung der gestellten Aufgabe sowie ggf. auch Angaben über die Umstände und die Art und Weise seiner Ausführung. Diese Angaben können bestimmte Bedarfssituationen, Zeitpunkte der Ausführung des Auftrags oder auch Mitteilungen anderer Art beinhalten. Ebenso können in der übermittelten Ergebnisnachricht auch weitere Angaben, etwa über aufgefundene zweckmäßige Informationen, die Qualität der gefundenen Lösung oder das Erreichen einer bestimmten Position, enthalten sein.

Es kommen durchaus auch eingeschränkte Formen von Dienstleistungsbeziehungen vor [4]. Hierbei stehen Dienstnehmer und Dienstgeber in einer einseitigen Relation. Eine dieser reduzierten Formen ist die Dienstbeauftragung ohne Ergebnisrückmeldung. Sie findet Anwendung, wenn eine ordnungsgemäße Ausführung der erteilten Dienstaufträge grundsätzlich erwartet werden kann. Rückmeldungen an den Dienstnehmer gibt es höchstens, wenn der Dienstgeber selbst einen Fehler oder Störungen bei der Aufgabenlösung festgestellt hat.

Umgekehrt kann auch der Fall vorliegen, dass der Dienstnehmer nur dann mit dem Dienstgeber in Kontakt tritt, wenn er einen selbstgewählten Auftrag ausgeführt hat. Es fehlt also eine besondere Dienstbeauftragung. Der Dienstgeber muss sich folglich selbst beauftragen. Er bestimmt also selbst, ob und unter welchen Umständen eine Dienstleistung durchzuführen ist. Somit wird er von sich aus unbeauftragt aktiv (proaktiv). Um festzustellen, wann der Dienstgeber aktiv werden muss, hat er seine Umgebung fortlaufend zu überwachen. Das bedeutet, er muss die Umgebung beständig beobachten, die erlangten Beobachtungen analysieren und daraus Schlussfolgerungen ableiten. Dazu bedarf es gewisser Kriterien, die ihm vom Dienstgeber vor Arbeitsaufnahme übermittelt worden sein müssen.

Die hier beschriebenen Formen der Dienstgeber-Dienstnehmer- Relation gibt es in verschiedenen Spielarten. So können bestimmte Dienste mehreren Dienstnehmern zugänglich gemacht werden. Eine solche Lösung bietet sich an, wenn der Dienstgeber eine Leistung verspricht, die von breiterem oder sogar allgemeinem Interesse ist. Dieser Fall ist beispielsweise für Informationsdienstleister des Internets typisch. Umgekehrt können auch ganze Teams von Dienstgebern von einem Dienstnehmer in Anspruch genommen werden, wenn eine verteilte Aufgabe zu lösen ist. Die Mitglieder solcher Teams sind dann möglicherweise Spezialisten, die den Dienstnehmer durch die autonome Lösung bestimmter Teilaufgaben unterstützen. Denkbar ist aber auch, dass die verschiedenen Dienstgeber vom Dienstnehmer in wechselnder Folge in Anspruch genommen werden. Die Auswahl der Dienstgeber bzw. Reihenfolge ihrer Benutzung wird dann von der Spezifik der Aufgabe oder auch vom Ergebnis des zuletzt aktiven Dienstgebers bestimmt. Dem Dienstnehmer obliegt dann die anspruchsvollere Aufgabe der Analyse der Ergebnisse und Entscheidung zugunsten eines der Kandidaten.

1.3 Das Client-Server-Modell

Für die Beschreibung des Zusammenwirkens von Dienstnehmern und Dienstgebern ist das Client-Server-Modell bestens geeignet, Der Dienstnutzer (benutzende Person oder Agent) wird hier Client genannt. Dieser nimmt die Leistungen eines Dienstgebers in Anspruch, welcher wiederum als Server bezeichnet wird. Dieses Bild passt besonders auf Rechner, die in einer Client-Server-Relation stehen. Die Übernahme dieses Modells ist hier dadurch gerechtfertigt, als die Agentenfunktionalitäten auf Rechnerplattformen implementiert sind. Die Interaktion zwischen den Client- und Serverrechnern erfolgt auf informationeller Ebene. Dazu bedarf es einer geeigneten Kommunikations-Infrastruktur, die vielfach die Form eines Kommunikationsnetzwerks besitzt. Client-Server-Systeme sind somit durch die in Bild 1-2 dargestellte Architektur gekennzeichnet.

Bild 1-2  Architektur einer Client-Server-Beziehung

1.4 Eigenschaften künstlicher Agenten

Für das Verhalten Künstlicher Agenten sind bestimmte Schlüsselattribute maßgebend, die wie folgt kommentiert werden:

Delegation

Anstehende Aufgaben, die durchaus wechselnder Art sein können, werden in geeigneter Weise vom Nutzer auf den Künstlichen Agenten übertragen, also deren Ausführung delegiert. Damit besteht eine Auftraggeber-Auftragnehmer-Relation.

Autonomie

Der Begriff Autonomie bedeutet Eigenständigkeit und ist eine herausragende Eigenschaft von Agenten. Alles, was von Künstlichen Agenten zur Erbringung der übernommenen Dienstleistung erforderlich ist, muss folglich völlig selbstständig, d. h. aus eigenem Aufkommen, erbracht werden.

Dazu zählt auch, dass sie in der Lage sein müssen, die Wirkungen ihrer Handlungen selbst zu kontrollieren, um daraus Schlussfolgerungen für weitere zielgerichtete Aktivitäten zu ziehen. Nach Erreichung des gestellten Zieles sind die erlangten Ergebnisse dem Auftraggeber in geeigneter Form zu präsentieren [3], [4], [2].

Eigenaktivität

Autonomie bedeutet einerseits, dass bestimmte Befugnisse des Auftraggebers auf den beauftragten Agenten übertragen werden. Der Dienstgeber kann sich aber auch bestimmte Befugnisse selbst vorbehalten, etwa wenn damit rechtliche oder finanzielle Konsequenzen verbunden sind. Um den jeweils übertragenen Auftrag erfüllen zu können, muss der Agent jedoch eigene Aktivitäten entfalten und deren Wirkungen kontrollieren.

Interaktion

Die Tätigkeit von Agenten in ihrer Umwelt vollzieht sich durch Interaktion. Diese Beziehungen bestehen zur Umwelt sowie ggfs. auch zu anderen Agenten. Dabei werden Informationen und/oder auch Material und Energie ausgetauscht. Bei diesem Wechselspiel werden die ausgegebenen Handlungen durch Reaktionen der Umgebung oder anderen Prozessteilnehmern beantwortet. Dementsprechend unterschiedlich sind die Erscheinungsformen der Interaktion. Typische Fälle sind die informationelle, die physikalische und die Prozessinteraktion.

Reaktivität

Der Begriff Reaktivität bezieht sich auf die Fähigkeit von Agenten, auf Einflüsse oder Informationen der Umwelt angemessen zu reagieren. Die Art und Weise wie ein Agent auf seine Umgebung reagiert, wird dabei wesentlich davon bestimmt, ob er über ein Wissen über seine Umwelt verfügt oder nicht. Existiert kein Wissen, so wird das Handeln des Agenten wesentlich durch Suchprozesse bestimmt sein. Suche bedeutet hier die mehr oder weniger zufällige Auswahl von Handlungsalternativen, deren Auswirkungen dann sensorisch überwacht werden. In diesem Fall spricht man von echt reaktiven Agenten.

Agenten, die auf Wissen zurückgreifen können, verwahren dieses oftmals intern in irgendeiner Art von Umweltmodell. In solchen Modellen werden bestimmte von den Agenten benötigte Einzelaspekte der Umwelt abgebildet. Diese Modelle werden in einer von Maschinen auswertbaren Form, bspw. einer digitalen Karte, abgelegt. Systeme, die über derartige Modelle verfügen, werden als deliberative Agenten bezeichnet [5]. Bei Feststellung einer aktuellen Situation kann dann durch Befragung des internen Modells eine im Sinne der Zielstellung günstige oder womöglich gar optimale Reaktion bestimmt und an die Außenwelt ausgegeben werden. Deliberative Agenten besitzen somit ein wesentlich effektiveres Verhalten als rein reaktive.

Proaktivität

Unter dem Begriff Proaktivität versteht man die Fähigkeit, auch selbstständig Initiativen zu ergreifen, wenn ein Handlungsbedarf erkannt wird. Damit wird nicht nur auf die Umwelt reagiert, sondern auch aktiv auf deren Gestaltung eingewirkt. Diese Einflussnahme erfolgt in dem Sinn, eigene Ziele zu verwirklichen. Proaktivität und Zielorientierung sind daher gleichgerichtete Fähigkeiten.

Proaktives Verhalten von Agenten wird wesentlich von deren Intelligenz bestimmt. In einfachen Fällen beschränkt sich das proaktive Verhalten auf die Überwachung bestimmter Informationsquellen und Aktivwerden bei Feststellung von Änderungen. Echt proaktive Agenten mit höherer Intelligenz beherrschen ein komplexes Zielsystem mit einer Vielzahl von Teilzielen. Die Teilziele werden je nach festgestellter Situation einzeln verfolgt, um die Lösung der Gesamtzielstellung näher zu bringen.

Kommunikation

Zwischen dem Auftraggeber und dem Agenten muss eine Kommunikationsbeziehung bestehen, um einerseits die zu übertragende Aufgabe mitzuteilen und am Ende das Ergebnis ihrer Erledigung zu empfangen. Während der Aufgabenerledigung ist im Regelfall keine Kommunikation vorgesehen.

Informationelle Interaktion

Agenten treten intern sowie mit ihrer Umgebung in verschiedene Wechselbeziehungen, die häufig nur schwer durchschaubar sind. Hierbei lässt sich zwischen zwei wesentlichen Formen der Interaktion unterscheiden – der informationellen und der physikalischen Interaktion

Betrachten wir zunächst die informationelle Interaktion, so bezieht sich diese auf den Austausch, also die Übertragung informationeller Größen zwischen verschiedenen Instanzen. Diese Art der Interaktion wird Kommunikation genannt. Bei der Agentenfunktionalität werden erweiterte Kommunikationsformen benötigt. Dazu gehört, dass neben einzelnen Signalen auch komplette Nachrichten (Botschaften) sowie auch Wissen ausgetauscht werden können.

Damit sich die Kommunikationspartner verstehen können, müssen gewisse Vereinbarungen getroffen werden, die ihren Ausdruck in Protokollen finden. Der Inhalt der Kommunikation kann sich auf unterschiedliche informationelle Sachverhalte beziehen. Dazu zählen Daten, Steuersignale, Nachrichten (Botschaften) und sogar Programme.

Agenten sind zur Erfüllung ihrer Aufgaben auf die Existenz einer funktionsfähigen Kommunikationsinfrastruktur angewiesen. Darüber verschaffen sie sich den Zugriff auf fremde Informationsressourcen und damit auf Informationen, über die sie nicht selbst verfügen. Die Kommunikation zwischen den Instanzen erfolgt entweder durch den unmittelbaren Austausch von Nachrichten oder durch die Zwischenschaltung sog. Blackboards. Im letztgenannten Fall können die Kommunikanten unabhängig voneinander zugreifen und müssen nicht miteinander synchronisiert werden. Das möglichst leistungsfähige Kommunikationsnetzwerk wird nicht – wie in den klassischen Anwendungen – passiv genutzt. Vielmehr wird sein Zustand aktiv verfolgt, um auf Änderungen selbständig reagieren zu können. In diesem Zusammenhang wird von einem netzwerkbewussten Verhalten (network aware system) gesprochen.

Innerhalb solcher Netzwerke fungieren verschiedene Instanzen als Quelle und Senke von Informationen. Die Informationsübertragung zwischen den Instanzen erfolgt entweder bei Bedarf oder beständig.

Der Aufbau eines Kommunikationsnetzwerks erfordert die Verwendung eines Übertragungs-Mediums sowie das Vorhandensein medienspezifischer Sender und Empfänger auf Seiten der Kommunikationsteilnehmer. Das Kommunikationsmedium stellt ggf. mehrere Übertragungswege, sog. Kanäle, bereit. Für die Realisierung dieser Kommunikationskanäle kommen sowohl leitungsbehaftete (Draht-, Koaxial- Lichtwellenleiter) als auch leitungsfreie Medien (Infrarot-, Funk-, Richtfunk-, Laserstrecke) in Betracht. Leitungsfreie Übertragungsmedien werden vor allem für die Kommunikation mobiler Agenten benötigt.

Auch beim Transport von Waren sind die Beziehungen denen der Übertragung von Informationen dem Prinzip nach ähnlich, da diese den gleichen Anforderungen unterliegen. Jedoch ist in diesem Bereich die Verwendung des Kommunikationsbegriffs nicht üblich.

Einige Besonderheiten bietet der Informationsaustausch beim Gebrauch von Agenten in einer prozesstechnischen Umgebung. Hierbei handelt es sich um Interaktionen von Systemen aus unterschiedlichen Welten, nämlich einer technischen Anlage und einem Rechner. Dafür werden Zwischenglieder in Form von Sensoren und Aktuatoren benötigt, welche zur Erfassung des Prozesszustandes dienen bzw. welche zur zielgerichteten Beeinflussung des Prozessverlaufs benötigt werden. Die Kompatibilität der Sensoren und Aktoren mit dem Steuerungscomputer verlangt die Verwendung von Prozessschnittstellen (Interface-Karten), welche physisch in den Rechner integriert sind. Die darüber geführte Kommunikation erfolgt i. a. leitungsgebunden in Form von Zweidrahtleitungen. Komplexere Systeme können auch über elektronische Netzwerke kommunizieren, die zumeist den Charakter von Bussystemen haben.

Intelligenz

Intelligenz bezeichnet eine spezielle Art und Weise, wie künstliche Agenten ihre Aufgaben selbständig und zielgerichtet lösen. Dieser Begriff umfasst Fähigkeiten kognitiver Art, wie Beobachten, Erkennen, Entscheiden, Planen, Problemlösen und ggfs. auch Lernen 6. Leistungen dieses Typs sind erforderlich, die jeweilige Situation aufzunehmen, richtig einzuschätzen und daraus die richtigen Schlussfolgerungen für das eigene Handeln zu ziehen. Hierbei handelt es sich im Grunde um den Erwerb, die Verarbeitung und Nutzung von Wissen.

Intelligentes Verhalten gründet sich auf das Vorhandensein aufgabenbezogenen Wissens, welches eine höhere Form von Information darstellt. Wissensbasierte Systeme im Sinne der Künstlichen Intelligenz (KI) bzw. Artifical Intelligence (AI) benutzen dafür eine Metapher, die durch das Vorhandensein einer Wissensbasis und einer Schlussfolgerungskomponente (inference mechanism) gekennzeichnet ist. Das vorhandene Systemwissen kann in der Wissensbasis in verschiedener Form (bspw. Produktionsregeln, Frames, Constraints) hinterlegt sein.

Im Falle der regelbasierten Systeme wird Wissen in Form von Fakten und (Produktions-) Regeln repräsentiert, die in einer Wissensbasis niedergelegt sind. Dieses Wissen kann dem intelligenten System von außen (bspw. durch Befragen von Experten) über eine Wissenserwerbskomponente eingegeben werden oder wird durch Lernen erworben, verändert oder erweitert. Die Schlussfolgerungskomponente bearbeitet Anfragen an die Wissensbasis und erzeugt durch logische Deduktion angemessene Antworten, welche wiederum von der Wissens-verarbeitenden Komponente ermittelt werden. Diese Ausgaben beziehen sich im vorliegenden Fall auf die vorzunehmenden Handlungen.

Die Intelligenz von Agenten kann je nach Aufgabenstellung und funktionellem Vermögen in weiten Grenzen variieren. Dementsprechend besteht eine große Spannbreite bezüglich des Leistungsvermögens von Agenten [4], [7].

Intelligentes Verhalten verlangt eine gewisse informationelle Ausstattung an Sensorik, Rechenkapazität und Software, die je nach Aufgabenstellung und Grad der Intelligenz sowohl graduell als auch spezifisch in weiten Grenzen variieren kann. Die Verkörperung künstlicher Intelligenz manifestiert sich vor allem in Programmen, die kognitive Merkmale aufweisen. Diese bedürfen zu ihrem Wirksamwerden einer Implementierung durch eine Rechnerplattform. Man spricht daher auch von maschineller Intelligenz. Für die Implementierung kann ein Einzelrechner oder ggf. auch ein Rechnernetzwerk eingesetzt sein. Auf diesem laufen dann auch die benötigten Steuerungs- und Regelungsroutinen. Auf die notwendige Ergänzung solcher Computer durch ein Prozess- und Kommunikations-Interface wurde bereits hingewiesen.

Lernfähigkeit

Zu den herausragenden Leistungen der Intelligenz gehört das (maschinelle) Lernen. Hierunter versteht man die Fähigkeit, im Dialog mit der Umgebung oder einem Partner vorliegende Erfahrungen auszuwerten mit dem Ziel, daraus neues Wissen zu erlangen, vorhandenes Wissen zu modifizieren oder auch irrelevantes Wissen zu tilgen.

Beim Lernen lassen sich verschiedene Formen unterscheiden, deren einfachste Art das Lernen durch Belehrung ist [6]. Dafür wird ein (externer) Lehrer benötigt, der vorgibt, was zu erlernen ist. Eine andere abgeschwächte Form ist das Lernen mit Bekräftigung. Hier wird das Lernen je nach Ergebnis entweder belohnt oder bestraft. Eine weitere wichtige Lernform ist das Selbstlernen. Das Lernen erfolgt hier durch das Wechselspiel von Versuch und Irrtum (trial and error). Lernfähige Systeme benötigen eine Komponente zum Erwerb von Wissen und damit Erstellung einer Wissensbasis.

Die Fähigkeit des Lernens ist für Agenten beispielsweise nützlich, um Wissen über eine a priori nur unvollständig bekannte bzw. völlig unbekannte Umwelt zu erlangen, um dieses zur Bildung oder zum Updating eines internen Modells einzusetzen. Auf dieser Grundlage kann die eigene Wirkungsweise bzw. Effizienz ständig verbessert und vervollkommnet werden. Eine andere Eigenschaft lernfähiger Agenten kann darin bestehen, sich den Gewohnheiten ihrer Nutzer anzugleichen und damit ein bestimmtes Nutzerprofil zu erwerben. Auf diese Weise können sich solche Agenten zu persönlichen Assistenten entwickeln. Lernfähige Agenten sind somit in der Lage, ihr Verhalten im Verlauf der Tätigkeit zielorientiert zu verbessern. Man kann ihnen daher das Merkmal der Entwicklungsfähigkeit zusprechen.

Zum Verhalten von Agenten gehören auch klassische Funktionalitäten. Technische Agenten, insbesondere autonome Roboter, benötigen u. U. eine Vielzahl von Steuerungen und Regelungen. Diese Funktionalitäten werden nicht den Intelligenzleistungen zugerechnet. Eine Übergangsform stellt adaptives Verhalten dar. Agenten, die darüber verfügen, sind in der Lage, sich langsam wechselnden Bedingungen, etwa Veränderungen ihrer Umwelt, anzupassen.

Physikalische Interaktion

Technische Agenten stehen mit ihrer physikalischen Umgebung sowie auch miteinander in Beziehung, indem sie miteinander interagieren. Diese Interaktionen können den Gebrauch gemeinsamer Gegenstände, die Übergabe von Gegenständen (Werkstücke, Werkzeuge) u. a. betreffen. Dabei entstehen physikalische Effekte in Form von Kräften und Momenten, denen dann beide Interaktionspartner unterliegen. Solche Einflüsse werden über Sensoren erfasst und somit wiederum auf informationeller Ebene abgebildet.

Um sich beim Entwurf der Agenten-Software von den Implementierungs-spezifischen Details der Kommunikation zu entlasten, bedient man sich vorteilhafter Weise des aus 7 Schichten bestehenden OSI- (Open System Interconnection) Models [9]. Dieses besitzt eine hierarchische Struktur. Jede Schicht stellt der darüber liegenden eine festgelegte Anzahl ausgewählter Dienste zur Verfügung. Die Verständigung wird jeweils über exakt spezifizierte Protokolle geregelt. Die Nutzung dieses Modells entlastet den Systementwickler von der Berücksichtigung der Spezifik des jeweils gewählten Übertragungsmediums, den zu treffenden Maßnahmen zur Übertragungssicherung, der benötigten Organisation zur Versendung von Datenpaketen u. a. m.

Die intelligenten Agenten sind in der Regel in der Anwendungsschicht, also obersten Ebene des Informationsmodells, angesiedelt. Häufig besteht noch eine Untergliederung in weitere Subschichten. Diese beherbergen diverse agentenspezifische Funktionen, wie Kooperation, Mobilität u. a. und weisen einen unterschiedlichen Abstraktionsgrad auf. Die Verknüpfung erfolgt über spezielle Anwenderprotokolle.

Mobilität

Für bestimmte Einsatzfälle müssen Künstliche Agenten auch über die Fähigkeit verfügen, sich selbst zu transportieren, also mobil zu sein. Solche Ortswechsel – auch Migration genannt – können innerhalb einer real vorhandenen physikalischen Welt oder auch innerhalb eines elektronischen Netzwerkes stattfinden. Mobile Agenten sind stets Träger von Informationen bedarfsweise aber auch zusätzlich von Materie oder Energie.

Koordination

In Multi Agentensystemen kann es üblicherweise zu Situationen kommen, in denen die verschiedenen Teilnehmer in bestimmte Beziehungen miteinander gelangen, weil sie sich hinsichtlich ihrer Auswirkungen wechselseitig beeinflussen. Dann ist es erforderlich, dass ihre Tätigkeiten miteinander koordiniert werden.

Dieser Fall tritt beispielsweise bei nebenläufigen Prozessen auf, die mit eigener Dynamik asynchron und streckenweise parallel ablaufen. Damit die voneinander unabhängigen Prozesse über Prozessgrenzen hinaus zusammenwirken können, müssen sie aufeinander abgestimmt, also koordiniert (synchronisiert) werden. Dadurch werden die nebenläufigen Prozesse in eine Reihenfolge gebracht. Unter der Wirkung der Koordination koppeln sich die verteilten Prozesse dynamisch miteinander und lösen sich später wieder auf. Dabei werden verteilte dynamische Architekturen gebildet.

Koordination bedeutet in diesem Fall, dass einzelne Prozesse angestoßen, während andere vorübergehend in den Wartezustand versetzt werden. Dieser Zustand dauert solange an, bis ein erwartetes Ergebnis vorliegt bzw. ein bestimmtes Ereignis eingetreten ist.

Neben der zeitlichen Koordination kann es auch eine räumliche geben. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn ein Mobiler Technischer Agent erst an seinem vorbestimmten Platz ankommen muss, ehe er mit der Ausführung seiner Aktion beginnen kann.

Koordination kann auf symbolische, bei Technischen Agenten auch auf physikalische Weise erreicht werden. So werden etwa Verkehrsströme in Straßen- oder auch Schienennetzen üblicherweise durch Lichtsignale koordiniert. Die Koordination verschiedener Verkehrsträger an Bahnübergängen erfolgt hingegen physisch mittels Schranken.

2. Übersicht über das Gebiet der Agenten

Folgt man der in [2] verwendeten Taxonomie, so können Agenten bzw. Agenten-Systeme in folgende Kategorien eingeordnet werden:

2.1 Menschliche Agenten

Bedarfsträger wenden sich an menschliche Agenten, um deren Fachkompetenz zur Lösung einer komplexen, aus vielen Einzelschritten bestehenden Aufgabe in Anspruch zu nehmen. Dazu übermitteln die Auftraggeber ihre mehr oder weniger spezifizierten Wünsche an die Agenten, welche diese dann ausführen, und erhalten dann am Ende von diesen die erlangten Ergebnisse.

Dieses Vorgehen lässt sich am Beispiel des Buchens einer Ferienreise in einem Reisebüro gut illustrieren. Von einem dort tätigen Agenten (travel agent) erwartet der Kunde, dass dieser alle mit der Reisebuchung in Zusammenhang stehenden Aufgaben für ihn kompetent, zuverlässig und schnell erledigt. Zu der nach Beauftragung einsetzenden Tätigkeit des Agenten gehört das Sammeln relevanter Informationen aus verschiedenen Quellen (Kataloge, Prospekte, Pläne etc.), weiterhin die Auswahl (Filterung) günstiger Angebote der Komponenten (Ferienort, Hotel, Flugverbindung etc.) sowie letztlich die Zusammenstellung und Buchung eines günstigen Reisepakets (incl. Tickets, Voucher etc.). Dieser Kategorie von Agenten wird angesichts der hier vorgesehenen Zielstellung im Folgenden nicht weiter nachgegangen.

2.2 Hardware-Agenten

Die Bezeichnung „Hardware-Agent“ bezieht sich auf technische Gebilde, also gebaute Einrichtungen, die in einer real vorhandenen, physikalisch geprägten Umwelt autonom aktiv sind Diese Bezeichnung mag zwar aus Sicht der Informatik begründet sein; wir bevorzugen hingegen den Begriff „Technische Agenten“. Bei den auftretenden Interaktionen gelangen Größen physikalischer Art, wie Massen, Kräfte und Momente, und ggf. auch geometrische Größen und Sachverhalte (Position, Orientierung, Abstand; Abmessungen, Arbeitsraum etc.) mit ins Spiel.

Fortgeschrittene Technische Agenten beobachten und analysieren die Gewohnheiten ihres Benutzers und erlernen mehr und mehr, die von ihnen verlangten Handlungen in der gewünschten Weise und evtl. sogar unaufgefordert zu erledigen. Indem sie sich ihrem Partner immer mehr angleichen werden sie zunehmend zu persönlichen Agenten.

2.3 Software-Agenten

Software-Agenten – oder wie sie auch genannt werden – Informationsagenten sind symbolische Wesen, die auf einem oder mehreren Rechnern beheimatet sein können. Es handelt sich hier um verteilte, über ein Informationsnetzwerk interagierende intelligente Software-Systeme, die im Auftrag ihres Anwenders Aufgaben informationeller Art ausführen und ihre Ergebnisse benutzerfreundlich präsentieren.

Ein typisches Beispiel für die Verwendung von Software-Agenten sind Informationsagenten, welche die gezielte Suche und Auswahl bestimmter Informationen aus dem Internet unterstützen. Der Benutzer soll mit solchen Diensten von dem mühevollen und oft langwierigen Durchforsten der im World Wide Web angesammelten gewaltigen Informationsbestände entlastet werden. Dafür werden von den verschiedenen Betreibern sog. Web-Suchagenten. wie Yahoo, Google u. a. bereitgestellt. Diese können jedoch mit der explosionsartigen Vermehrung der ins Netz gestellten Informationen kaum Schritt halten, so dass immer neue, leistungsfähigere Suchagenten hinzukommen.

2.4 Mobile Agenten

Künstliche Agenten müssen ihre Tätigkeiten keinesfalls an festen Orten verrichten, also stationär sein. Viele der an sie vergebenen Aufträge verlangen hingegen auch, dass sie in der Lage sind, ihren Standort zu wechseln, also mobil zu sein. Dazu bedarf es nicht nur eines Bewegungsapparats, sondern daraus resultiert auch eine spezielle Verhaltensweise Hinzu kommt, dass der Bewegungsraum recht unterschiedlicher Art sein kann. Dementsprechend findet man Künstliche Agenten, die sich auf der Erdoberfläche – in Einzelfällen auch unterirdisch – bewegen, wie auch solche, die auf offener See oder in der Tiefsee agieren. Andere Medien, in denen sich mobile Agenten bewegen können, sind wiederum der erdnahe Luftraum oder sogar der Weltraum. Diese Verschiedenheiten verlangen jeweils spezifische Lösungen, sodass eine erhebliche Vielfalt vorhanden ist.

Zu den weiteren Besonderheiten gehört, dass die Bewegungsmöglichkeiten Mobiler Agenten möglicherweise an eine strukturierte Umgebung, beispielsweise ein Straßennetz, gebunden sein können oder auch weitgehend freizügig in einem unstrukturierten Raum stattfinden können. Mobile Technische Agenten können somit in durchaus unterschiedlicher Weise agieren, woraus sich wiederum recht unterschiedliche Ausführungen ergeben.

2.5 Multi Agentensysteme

Agenten, gleich welcher Art, können sich auch in Gemeinschaften, also Organisationen, zusammenfinden und dort miteinander wechselwirken. Dann entstehen sog. Multi-Agenten-Systeme (MAS). Solche Systeme werden eingesetzt, wenn dies für die Aufgabenlösung notwendig oder vorteilhaft ist.

Unser Definitionsversuch lautet:

Ein Multi-Agenten System bezeichnet eine Gesamtheit, in der eine beschränkte Menge von Agenten aktiv ist, um jeweils vergebene Aufgabenstellungen in einem bestimmten Umfeld zu lösen.

Handelt es sich dabei um Software-Agenten, dann besteht ein verteiltes System, das wahlweise auf einer oder auch mehreren Rechnerplattformen laufen kann. Zur Lösung der ihnen übertragenen Aufgaben werden komplexere Strukturen (Teams) gebildet, wobei der Zusammenschluss der Agenten vorübergehend oder dauerhaft sein kann. Kennzeichnend ist daher eine gewisse soziale Organisationsfähigkeit verbunden mit der Bildung von Strukturen (Organisationen). Während des gemeinschaftlichen Wirkens der Agenten müssen deren Aktivitäten koordiniert werden.

Der mit dem Übergang auf Gemeinschaften von Agenten entstandene neue Aspekt besteht darin, dass die autonomen Einzelwesen nun auch untereinander in Wechselwirkungen treten können. Die anderen Mitglieder der Gemeinschaft werden dann – vom Einzelwesen aus betrachtet – mit zu seiner Umgebung gerechnet. Jeder Agent, der versucht, seine eigene Problemlösung voran zu treiben, wird dabei Wirkungen auf andere Agenten verursachen.

Multiagentensysteme können auf unterschiedliche Art organisiert sein. Dazu lässt sich folgende Unterscheidung treffen:

Multi-Agenten-Systeme 1. Art

Mehrere Agenten verfolgen die Lösung eigener lokaler Probleme mit individueller Zielstellung, wobei die Aktivitäten der einzelnen Agenten wechselseitig voneinander abhängig sind. Hierbei kann die Aufgabenlösung des einen Agenten die der anderen positiv oder auch negativ beeinflussen.

Multi-Agenten-Systeme 2. Art

Mehrere Agenten schließen sich zusammen, um eine komplexe Aufgabe, welche entweder das Vermögen eines einzelnen Agenten übersteigt, in Gemeinschaft effektiver bzw. schneller zu bewältigen. Die Entscheidungen der beteiligten Agenten können in diesem Fall nicht mehr unabhängig voneinander getroffen werden, sondern unterliegen einer gemeinsamen (globalen) Zielstellung, die jedem einzelnen Agenten bekannt ist.

Die Aktivitäten der einzelnen Agenten müssen miteinander koordiniert werden. Dabei kann sowohl kooperatives als auch konkurrierendes Verhalten verlangt sein (s. Abschn. 3.6).

Bei den Anwendungen der 1. Art stehen Agenten eines Systems sozusagen als Einzelkämpfer untereinander im Wettbewerb. Das Wechselspiel der Agenten ist dort durch Konkurrenz geprägt. Jeder Agent ist auf die Erfüllung seiner individuellen Zielstellung bedacht, die der Zielerfüllung der anderen Agenten entgegen gerichtet ist. Bei solchen Konkurrenzsituationen handelt es sich vielfach um den Zugang zu einer gemeinschaftlich genutzten knappen Ressource. Solche Ressourcen können Speicherplätze, Übertragungskanäle, Fahrwege, aber auch die Zeit sein. Die umstrittene Ressource kann an den Antragsteller wahlweise sofort vergeben bzw. ihm vorüber gehend frei gehalten werden, oder es wird ihm der Verzicht angeraten. Treten Agenten bezüglich der Zeit in Wettbewerb, so konkurrieren diese in einer Art von Wettlauf. Ein anderes Beispiel konkurrierenden Verhaltens ist das Ringen um den Zuschlag für eine ausgeschriebene Dienstleistungsaufgabe.

Konkurrierendes Verhalten verlangt Entscheidungen, die auf verschiedene Weise getroffen werden können. Die Konflikte können durch die Vergabe von Prioritäten gelöst werden. Eine andere Möglichkeit besteht in der Führung von Verhandlungen. Unter einer Verhandlung ist hierbei ein mehrschrittiger Prozess zu verstehen, der jedem Teilnehmer bzw. jeder Partei die Möglichkeit einräumt, den eigenen Ansatz zur Erreichung des individuellen Ziels zu optimieren. Diese Verhandlungen werden über die Versendung von Anfragen bzw. Angeboten sowie den Empfang von Aufforderungen, Zuschlägen oder auch Ablehnungen geführt. Agenten können die Verhandlungen untereinander führen oder sich auch an eine übergeordnete Instanz (Agentur) wenden, die dann nach übergeordneten Gesichtspunkten entscheidet.

Anwendungen der 2. Art verlangen ein gemeinschaftliches Vorgehen. Daher ist eine Kooperation der Agenten gefragt. Derart zusammenwirkenden Agenten wird daher eine soziale Kompetenz zugeschrieben. Die Einzelagenten unterwerfen sich einer globalen Zielstellung zu Lasten ihrer Eigenziele. Beispiele für den Einsatz solcher kooperativ wirkender Multi-Agenten-Systeme sind das gemeinschaftliche Suchen und Filtern von Informationen in mehreren verteilten großen Datenbanken, das Ausführen komplexer Handhabungs- und Arbeitsvorgänge durch mehrere Roboter oder das gemeinsame Transportieren großer Lasten.

Lösungsansätze für ein optimales Verhalten in Kooperations- und Konkurrenzsituationen bietet die kooperative Spieltheorie. Hierbei werden Varianten gebildet, die mit Kosten bewertet werden. Die erhaltene Optimallösung basiert dann auf einem Kosten-Nutzen-Vergleich.

Voraussetzung für die Verständigung der Agenten innerhalb des Systems ist das Vorhandensein einer leistungsfähigen Kommunikations-Infrastruktur, zu der alle Agenten Zugang haben. Über dieses Netzwerk werden nicht nur die benötigten Arbeitsdaten und Botschaften sondern auch Steuersignale zur Koordination der Prozesse ausgetauscht. Handelt es sich speziell um ein Mobiles-Multi-Agenten-System, dann ist eine Kommunikationslösung auf Basis eines leitungsfreien Mediums erforderlich, die den gesamten Bewegungsraum überdeckt.

Damit Agenten sich untereinander verständigen können, bedarf es auch einer gemeinschaftlich genutzten Kommunikationssprache. Mit Hilfe einer solchen Agentenkommunikationssprache kann beispielsweise ein Agent einen anderen Agenten zur Ausführung einer bestimmten Handlung veranlassen. Die resultierenden Ergebnisse werden dann auf gleiche Art zurückgemeldet. Diese Agentenkommunikationssprache sollte aber auch die Möglichkeit bieten, auf die benutzte Form der Wissensrepräsentation zurückzugreifen oder auch Zielvorstellungen und Absichten zu übermitteln. Folglich muss die Agentenkommunikationssprache eine Art Metasprache sein, die auch für die Wissensrepräsentation fungiert. Es gibt mehrere Vorschläge für Agentenkommunikationssprachen, jedoch hat noch keine von ihnen bisher allgemeine Anerkennung erfahren.

Eine besondere Form von Multi-Agenten-Systemen sind Agentenhierarchien. Hierbei handelt es sich um geordnete Systeme von Agenten. Die Einzelwesen sind hierbei mit unterschiedlichen Fähigkeiten ausgestattet und bestrebt, eigene Teilziele aus einer Hierarchie von Zielen zu verwirklichen. Agentenhierarchien sind zumeist mit hochgradiger Intelligenz ausgestattet und erlauben so die Realisierung sehr effizienter Agentensysteme.

Bei den derzeit genutzten Multi-Agenten-Systemen verändert sich das Milieu, in dem die Agenten wirken, in der Regel nicht. Die Anzahl der Mitglieder, die in dieser Gemeinschaft leben, kann konstant, aber auch variabel sein. Derartige Agentensysteme sind dann von dynamischer Art. Es besteht auch die Möglichkeit, bedarfsweise weitere Agenten zu kreieren und in die Gemeinschaft einzubinden. Ansätze für dieses noch weitgehend im Forschungsstadium befindliche Gebiet liefert der Einsatz von Prinzipen der Evolutionstechnik. Solche erweiterten Bedingungen wird man beispielsweise zulassen, um die Auswirkungen biologischer Mechanismen, wie der Vermehrung und Auslese, zu studieren.

Eine Erhöhung der Komplexität von Multi-Agenten-Systemen entsteht, wenn die gemeinschaftlich autonom aktiven Agenten zusätzlich über die Fähigkeit der Eigenbewegung verfügen. Derartige Systeme werden erwartungsgemäß Mobile-Multi-Agenten-Systeme (MMAS) genannt. Die Mitglieder einer solchen Gemeinschaft können sich nun selbst transportieren. Dabei können je nach Konstellation auch Interaktionen zwischen verschiedenen mobilen Agenten auftreten. Multi-Agenten-Systeme, deren Teilnehmer nicht reisen können, haben stationären Charakter.

3. Technische Agenten

3.1 Bedeutung Technischer Agenten

Das Agentenkonzept mag vom wissenschaftlichen Standpunkt aus gesehen hochinteressant sein, bedeutsam sind indessen aber auch die Vielzahl der möglichen Anwendungen. Diese kommen vor allem den Menschen zugute, indem diese von ihnen delegierte Dienstleistungsaufgaben unterschiedlichster Art übernehmen und somit ihre Auftraggeber von einer Vielzahl anspruchsvoller Aufgaben entlasten. Nicht selten ermöglicht der Einsatz Technischer Agenten überhaupt erst die Realisierung komplexer Missionen. Entsprechend der Unterschiedlichkeit der Dienstleistungsaufgaben ist auch das Erscheinungsbild dieser künstlichen Wesen sehr verschiedenartig.

Beständig erweitert sich das Spektrum der Anwendungen durch das Bekanntwerden neuer Einsatzfälle. Somit handelt es sich bei den Künstlichen Agenten nicht nur um eine interessante, sondern auch bedeutsame  Systemkategorie mit großen Zukunftschancen.

Die zu erfüllenden Dienstleistungsaufgaben bestimmen ein vergleichsweise hohes Anforderungsniveau. Diese künstlichen Wesen sind auf sich allein gestellt und müssen entsprechend selbständig handeln. Die Besonderheiten solcher Dienstleistungen bestehen hierbei darin, dass die entsprechenden Aufträge ständig wechseln können und die Leistungen unter vorab unbekannten Umständen auszuführen sind. Dazu bedarf es besonderer Fähigkeiten, insbesondere das Umfeld zu beobachten, die Beobachtungen zu analysieren, je nach Sachstand eigenständig zu entscheiden und dementsprechend zu agieren. Die Technischen Agenten müssen daher über eine leistungsfähige Sensorik verfügen und komplexe Informationsverarbeitungsprozesse ausführen. Dementsprechend werden Funktionalitäten verlangt, die teilweise auch Merkmale der Künstlichen Intelligenz aufweisen. Die Erbringung wechselnder Dienstleistungen durch künstliche Agenten stellt somit Anforderungen, die weit über das hinausgehen, was bisher von Robotern geleistet wird. Somit tut sich auch ein neuartiges hochinteressantes Forschungsgebiet mit durchaus hohem Anspruchsniveau auf.

3.2 Wesen Technischer Agenten

Technische Agenten sind gebaute Agenten und damit Objekte der realen Welt. Ihr äußeres Erscheinungsbild wird geprägt durch den sog. Agentenkörper. Dabei handelt es sich um ein zweckbestimmtes, konstruktiv gestaltetes und materiell ausgeführtes Gebilde, das physikalischen Gesetzmäßigkeiten (Mechanik, Dynamik) unterliegt. Dies können Baukörper oder auch kinematische Strukturen sein, welche eine relative Bewegungsmöglichkeit bieten. Um definierte Bewegungen ausführen zu können, wird eine hohe Steifigkeit der Konstruktion verlangt.

Für Technische Agenten gelten zunächst die bereits genannten allgemeinen Merkmale, wie Autonomie (automatisches Reagieren und Agieren), Interaktion (wechselseitiges Zusammenwirken von Komponenten), Kommunikation (Übertragung und Transport von Informationen), Koordination (zeitliche Abstimmung von Aktionen) und ggf. auch Mobilität (Selbsttransport des Agenten) (s. Abschn. 2.4). Es bestehen jedoch eine Reihe wesentlicher Besonderheiten, auf die nachfolgend eingegangen werden soll.

Technische Agenten agieren und interagieren auf physikalische Art in einer technisch geprägten Umwelt und ggf. auch mit anderen Technischen Agenten. Dabei bedienen sie sich technischer Betriebsmittel (Werkstücke, Werkzeuge, Antriebe etc.), wobei physikalische Effekte (Kräfte, Momente, Austausch von Energien) mit ins Spiel gelangen.

Die physikalischen Interaktionen Technischer Agenten sind auf sog. Interaktionsräume begrenzt. Diese werden durch Systemgrenzen festgelegt, deren Geometrie durch die eigene Kinematik bestimmt wird. Die Interaktionsräume sind bei statischen Technischen Agenten ortsfest. Bei Mobilen Technischen Agenten verlagern sich diese Räume mit der Bewegung der Agenten innerhalb ihres Bewegungsraums.

Entsprechend den hohen funktionellen Anforderungen an Technische Agenten ist auch die technische Ausstattung dieser künstlichen Wesen recht aufwändig. Neben der körperlichen Anpassung an den jeweiligen Einsatzfall werden vorallem leistungsffähige Mittel der Informationserfassung und –verarbeitung benötigt, da diese künstlichen Wesen zur Erfüllung der ihnen jeweils übertragenen Aufgabe auf informationeller (symbolischer) Ebene agieren und interagieren müssen. Die Wechselwirkungen betreffen hier die Beschaffung und den Austausch benötigter Informationen zwischen unterschiedlichen Komponenten der Agenten oder auch den Informationsaustausch zwischen verschiedenen Agenten. Dieser Informationstransfer erfordert das Vorhandensein einer funktionsfähigen Kommunikations-Infrastruktur. Diese kann auf mehrere Ebenen verteilt sein und auch unterschiedliche Kommunikationsmedien benutzen.

Zur informationellen Komponente gehören weiterhin Betriebsmittel zur Informationsverarbeitung. Hierbei handelt es sich um das Vorhandensein eines Computers bzw. Computersystems hinreichender Leistungsfähigkeit (Hardware) mit einer Systemsoftware sowie diverser funktionsorientierter Programme (Anwendungssoftware). Letztgenannte realisiert erwartungsgemäß die Agentenfunktionalität, die häufig recht komplexe Steuerung sowie diverse andere benötigte Informationsverarbeitungsprozesse. Spezielle Programme sorgen für die integrierte Intelligenz des Agenten. In Anspielung darauf bezeichnen einige Autoren den für die Arbeitsweise eines Agenten benötigten Informationsteil als Agentenkopf [11].

Die physikalische Reaktion und Interaktion Technischer Agenten erfolgt unter Zwischenschaltung von Sensoren und Aktoren. Diese bilden die Schnittstellen zwischen dem physikalischen und informationellen Teilsystem. Über diese Elemente vollzieht sich das Beobachten und Handeln technischer Agenten. Die Sensoren werden dazu gebraucht, um fortlaufend Informationen über den eigenen Zustand sowie Zustand der Umgebung unabhängig von Ort und Zeit zu liefern. In den sensorisch erfassten Informationen widerspiegelt sich neben Außenwelteinflüssen auch die Reaktion des Systems auf zuvor vorgenommene Handlungen der Agenten. Aktoren sind wiederum nötig, um zielorientiert auf den vorliegenden Zustand – sowohl des eigenen Agenten als auch der Umwelt – einzuwirken. Die ordnungsgemäße Ausführung von Handlungen eines Agenten wird ihrerseits häufig wiederum durch spezielle Sensoren überwacht.

3.3 Systemarchitektur Technischer Agenten

Das Zusammenwirken der verschiedenen, auf Agentenkopf und -körper verteilten Komponenten technischer Agenten veranschaulicht die in Bild 3-1 wiedergegebene Systemarchitektur.

Die Anordnung widerspiegelt die bereits erläuterte Funktionsaufteilung zwischen Agentenkopf und -körper. Die informationelle Interaktion bzw. Kommunikation erfolgt über zwei Netzwerke. Über das interne Kommunikationsnetz, das in praxi die Form eines Bussystems besitzen kann, treten Agentenkopf und -körper in Informationsaustausch. Beide Teilsysteme stehen wiederum mit einem externen Kommunikationsnetzwerk im Informationsaustausch. An dieses können auch weitere Kommunikationsteilnehmer, wie andere technische Agenten oder ein öffentliches Netzwerk (bspw. Internet), angeschlossen sein. Die physische Interaktion mit dem technischen Prozess bzw. der Agentenumgebung erfolgt über die Sensorik und Aktorik unter Zwischenschaltung des konstruktiven Teils.

  Bild 3-1 Architektur Technischer Agenten

Die Aufeinanderfolge von wechselndem Beobachten und Handeln technischer Agenten muss im Rhythmus des Prozessgeschehens, also rechtzeitig, erfolgen. Dies kann nur erreicht werden, wenn die Technischen Agenten bzw. deren Software Echtzeitverhalten besitzen.

Der Agentenkopf kann auch mehrere Agenten beherbergen, die dann Software-Charakter besitzen. Diese Agenten unterstützen den Systemagenten, indem sie Teilaufgaben ausführen. Dazu koordiniert der Systemagent die Arbeit der unterlagerten Assistenzagenten im Sinne eines Client-Server-Systems.

Der Entwurf und die Behandlung Technischer Agenten bzw. solcher Agentensysteme erfordert die Zusammenführung und Verknüpfung mehrerer unabhängig voneinander bestehender Fachgebiete. Hierzu zählen neben Maschinenbau, Elektrotechnik und Elektronik vor allem die Automatisierungstechnik (in nahezu ihrer gesamten Breite), die Informatik, Kommunikationstechnik sowie die künstliche Intelligenz.

3.4 Gegenüberstellung von Technischen