ABSCM-Vorlesung im WS 2001/2002

1. ABSCM-Vorlesung im WS 2001/2002 Agent Based Supply Chain Management

2. Multiagentensysteme und Gemeinschaften von Agenten (Michael Huhns, Larry Stephens) Agent Based Supply Chain Management

3. Distributed–Artificial–Intelligence DAI Motivation der Distributed–Artificial–Intelligence: • Information liegen in der realen Welt meist verteilt vor, da die Objekte, auf welche sie sich beziehen, auch örtlich verteilt sind. • Die Menge der verfügbaren Informationen kann den Rahmen der Möglichkeiten eines einzelnen Systems sprengen. Agent Based Supply Chain Management

4. Vorteile der DAI Vorteile der Distributed–Artificial–Intelligence • Mächtigkeit durch Parallelverarbeitung • Erzeugung systemübergreifender Expertise • Fehlertoleranz durch Redundanz • Höhere Wiederverwertbarkeit von Fachwissen • Objektivierung von Entscheidungen durch div. Perspektive Agent Based Supply Chain Management

5. Eigenschaften von Multiagentenumgebungen Eigenschaften von Multiagentenumgebungen • Bieten Infrastruktur mit festgelegten Kommunikations- und Interaktionsprotokollen • Offenheit des Systems und dezentraler Entwurf der Architektur • Agenten im System sind autonom verteilt und können egoistisch oder kooperativ sein Agent Based Supply Chain Management

6. Agenten-Kommunikation Agent Based Supply Chain Management

7. Agenten-Kommunikation Bedeutungsebenen • beschreibend/vorschreibend • individuelle/vereinbarte Bedeutung • subjektive/objektive Bedeutung • individuelle/gesellschaftliche Bedeutung • Semantik/Pragmatik (Symbolbedeutung/Symbolgebrauch) Weitere Eigenschaften der Bedeutungsebenen: Kontext, Mächtigkeit, Identität, Kardinalität Agent Based Supply Chain Management

8. Kommunikationstypen Intention und Ergebnis des Kommunikationsakts Agent Based Supply Chain Management

9. Kommunikationsebenen • Schichtung von Protokollen • Untere Ebene: Verbindungsmethode • Mittlere Ebene: Format / Syntax • Obere Ebene: Bedeutung / Semantik • Topologie von Protokollen: Binäre / n-äre Kommunikation • Datenstruktur von Protokollen (1)Sender, (2) Empfänger, (3) Sprache, (4) De-/Kodierung, (5) Resultierende Aktionen Agent Based Supply Chain Management

10. Sprechakte • Linguistik : Theorie humaner Sprechakte • Aspekte eines Sprechakts: • Illokutiver Akt: • Äußerungsakt: Physikalische Äußerung • Propositionsakt: Inhaltliche Intention der Äußerung • Illokutive Beimessung: Intendierte Bedeutung der Äußerung außerhalb der direkten wahrnehmbaren inhaltlichen Intention • Perlokution: • Aus der Äußerung resultierende Handlung Agent Based Supply Chain Management

11. KQML I • Knowledge Query and Manipulation Language • TrenntSemantikdesKommunikationsprotokolls von der Semantik der Nachricht • Alle Informationen die zum Verständnis des Inhalts einer Nachricht notwendig sind, sind in der Kommunikation beinhaltet • Syntax: Lisp-artig, • Semantik der Performative: nicht domänenspezifisch (7 Grundkategorien) • Semantik der Nachricht: domänenspezifisch Agent Based Supply Chain Management

12. KQML II • Wichtige Bestandteile des Protokolls (KQML-performative • :sender <word> • :receiver <word> • :language <word> • :ontologie <word> • :content <word> ...) • Implementierung von PROLOG, LISP, SQL möglich Agent Based Supply Chain Management

13. KQML III Agent Based Supply Chain Management

14. KIF • Knowledge Interchange Format • Symbolische Logik zur Beschreibung von Fakten, Definitionen, Kurzfassungen, Inferenzregeln, Metawissen • Prädikatenlogik erster Ordnung • Logische Operatoren wie bei LISP: Negation, Disjunktion, Konjunktion usw. • Möglichkeit zu Erstellung von Prozeduren Agent Based Supply Chain Management

15. Ontologien • Spezifikation von Objekten, Konzepten und Beziehungen auf einem Wissensgebiet • Definition:Ontologie ist eine Sammlung von Konzepten und den Relationen zwischen eben diesen. Eine Ontologie muss formal definiert sein, damit sie im Rahmen eines wissensbasierten Systems computergestützt verarbeitet werden kann. Der Gegenstandsbereich einer Ontologie wird Domäne genannt. Agent Based Supply Chain Management

16. Ontologien Agent Based Supply Chain Management

17. Interaktions-Protokolle für Agenten Interaktions-Protokolle für Agenten • Gemeinsame Ziele bestimmen • Gemeinsame Aufgaben identifizieren • Unnötige Konflikte vermeiden • Gemeinsame Verwaltung von Wissen und Erkenntnis Agent Based Supply Chain Management

18. Koordinationsprotokolle I Probleme verteilter Datenhaltung und Prozessteuerung • Zeitgerechte Informationszuteilung • Synchronisation der Handlungen • Vermeidung von redundantem Arbeitseinsatz Agent Based Supply Chain Management

19. Koordinationsprotokolle II Globale Lösung mit Und/Oder-Zielgraph • Erstellen des Und/Oder-Graph: Abhängigkeiten bestimmen und klassifizieren • Zuweisung bestimmter Regionen des Graphs an passende Agenten • Überwachung der Entscheidungen über die Zuweisung von Regionen an Agenten • Durchlaufen des Graphs • Sicherstellung der erfolgreichen Abarbeitung des Graphs Agent Based Supply Chain Management

20. Koordinationsprotokolle III Dezentrale Agentenmechanismen zur Zielsuche • Zusagen: Agenten entscheiden über ihre Mitwirkung an einem gemeinsamen Ziel und geben „verbindliche“ Zusagen ab • Konventionen: Regelwerk unter dem „verbindliche“ Zusagen gebrochen werden können Agent Based Supply Chain Management

21. Kooperationsprotokolle I Zerlegung und Verteilung von Aufgaben: divide-and-conquer • Zerlegung direkt beim Systementwurf oder implizit im Und/Oder-Graph Verteilung nach folgenden Kriterien: • Vermeidung von Überlast • Verteilung nach passenden Fähigkeiten • Überlappung von Verantwortlichkeiten zur Zielkohärenz • Aufgabenzuweisung durch Agenten mit weitem Blickwinkel • Interdependente Aufgaben in örtlicher u. semantischer Nähe • Dynamische Neuzuordnung bei sich ändernder Priorität Agent Based Supply Chain Management

22. Kooperationsprotokolle II Zerlegung und Verteilung von Aufgaben: divide-and-conquer • Mechanismen für Verteilungssysteme • Vertragsnetze • Multiagentenplanung • Marktmechanismen • Organisationsstrukturen Agent Based Supply Chain Management

23. Contract Net I Vertragsnetze (Contract Net) • Zuweisungsproblem: Welche Aufgabe / Welcher Agent ? • Manageragent: Auftragsankündigung, Angebotsevaluierung, Kontraktbildung, Ergebnisauswertung • Vertragsagent: Entgegennahme von Auftragsangeboten, Kapazitätsauswertung, Ablehnung oder Gegenangebot, Ausführung bei Annahme durch Manager, Ergebnisauswertung Agent Based Supply Chain Management

24. Contract Net II Agent Based Supply Chain Management

25. Blackboard Systems II Informationsplattformsysteme (Blackboard Systems) • Spezialisten (KS) arbeiten kooperativ über eine gemeinsame Informationsplattform (Blackboard) verbunden an der Lösung eines Problems • Eigenschaften von Informationsplattformsystemen • Unabhängigkeit des repräsentierten Expertenwissens • Breite Auswahl an Problemlösungstechniken • Flexible Informationsdarstellung • Gemeinsame Sprache zum Informationsaustausch • Ereignisgesteuerte Aktivierung von Prozessen • Kontrollinstanz für Problemlösungsstrategien • Schrittweise Lösung von Problemen Agent Based Supply Chain Management

26. Blackboard Systems II Agent Based Supply Chain Management

27. Verhandlungssysteme I Verhandlungssysteme • Agenten führen Verhandlungen um ihre unterschiedlichen Individualziele zu erreichen. • Die ausgehandelten Entscheidungen beinhalten Zugeständnisse und Alternativlösungen. • Eigenschaften von Verhandlungssystemen • Effizienz • Stabilität • Einfachheit • Verteiltheit • Symmetrie Agent Based Supply Chain Management

28. Verhandlungssysteme II • Verhandlungssysteme (TOD, SOD, WOD) • Zlotkin/Rosenschein: Rules of Encounter • TOD: Zielerreichung steht im Vordergrund • SOD: Zustandserreichung vorrangig • WOD: Hohe Wertschöpfung wird angestrebt • Task-Oriented Domains Agenten führen Verhandlungen um ihre unterschiedlichen Individualziele zu erreichen Agent Based Supply Chain Management

29. Verhandlungssysteme III Task-Oriented Domains • Tupel <Tasks, Agents, cost-function> • Gemeinsame Verhandlungsmenge / Sprachdefinition • Nutzen der Aufgabe für den Agenten: Uk(d) = c(Tk) - c(dk) • Ziel: Individuelle Rationalität und Pareto-Optimalität • Möglichkeiten im Konfliktfall: • Konflikt: Verhandlungsmenge ist leer • Kompromiss: Alleinige Ausführung bevorzugt aber nicht möglich • Kooperation: Gemeinsame Ausführung ist vorteilhaft Agent Based Supply Chain Management

30. Wissenserhaltungs-systeme I Wissenserhaltungssysteme (TMS) • Agenten verfügen über Wissenserhaltungssysteme (Truth-Maintenance-System) die sie für sich und gegenseitig auf ihre Konsistenz überprüfen • Eigenschaften der TMS der einzelnen Agenten • Stabil: Daten sind verifiziert oder nicht nichtverifiziert • Gut fundiert: Überzeugungen (Believes) sind nicht zyklisch interdependent • Logisch konsistent: Daten sind stabil und es existiert kein logischer Widerspruch Agent Based Supply Chain Management

31. Wissenserhaltungs-systeme II Wissenserhaltungssysteme • Eigenschaften der TMS des gesamten Agentensystems • Datenänderung sollte mit so wenigen Agenten wie möglich erfolgen • Datenänderungen sollten möglichst wenig andere Daten tangieren • Zustandstypen des TMS in MAS • INTERNAL: gültig aufgrund lokaler Verifikation • EXTERNAL: gültig aufgrund externer Verifikation • OUT: ungültig Agent Based Supply Chain Management

32. Wissenserhaltungs-systeme III Hinzufügen, entfernen und verifizieren von Daten im TMS: • „Demarkieren“ der verbundenen Daten im TMS für alle Agenten die das betroffene Wissen teilen • „Neumarkieren“ der assoziierten Daten • „Durchpropagieren“ der neuen Fakten innerhalb der betroffenen Agenten Agent Based Supply Chain Management

33. Marktmechanismen Marktmechanismen (WALRAS) • Koordination der Agentengemeinschaft erfolgt nur über den Preis • Präferenzen und Fähigkeiten schlagen sich im Preis nieder • Konsumentenagenten • Betreiben Güteraustausch • Maximieren Nutzen unter Budgetrestriktionen • Produzentenagenten • Betreiben Gütertransformation • Maximieren Gewinn unter technologischen Restriktionen • Nettonachfrage ist Null  Gleichgewichtslösung Agent Based Supply Chain Management

34. Agentengemeinschaften I Agentengemeinschaften: • Ableitung von Organisationstheorie und Soziologie • Hochgradig dezentrale Lösungen erfordern soziale Interpretation • Gruppen von Agenten • Definieren Rollen • Funktionieren wie kleine Gesellschaften • Verhandlungssysteme • Verwandtschaft zur BDI Architektur • Konzept der sozialen Abhängigkeit: • Kooperation: gemeinsame Abhängigkeit • Sozialer Austausch: wechselseitige Abhängigkeit Agent Based Supply Chain Management

35. Agentengemeinschaften II • Soziale Abhängigkeit der Gruppe • Freiwillige: Anpassung an die Rolle die aus dem Akzeptieren einer sozialen Verpflichtung resultiert • Unfreiwillige: Beschränkung durch das autonome Verhalten anderer Agenten • Eigenschaften eines kooperativen Teams • Alle Agenten teilen das gleiche Ziel • Jeder Agent muss einen Beitrag zur Erreichung des gemeinsamen Ziels leisten • Jeder Agent akzeptiert entsprechende Aufgabenzuweisung • Beschreibung durch Theoreme • Logik erster Ordnung Agent Based Supply Chain Management