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1/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Projektgruppe KIMAS Kommunikation in MAS 10.09.2003 Melanie Kirchner.

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1 1/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Projektgruppe KIMAS Kommunikation in MAS Melanie Kirchner

2 2/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Übersicht Motivation Grundlagen Indirekte Kommunikation Direkte Kommunikation Adressaten

3 3/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Übersicht Motivation Grundlagen Indirekte Kommunikation Direkte Kommunikation Adressaten

4 4/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Motivation Wieso Kommunikation? Mehrere Menschen haben dasselbe Ziel Eingeborenen-Stamm sucht essen, und findet giftigen Pilz Ohne Kommunikation => viele essen ihn Mit Kommunikation => keiner isst ihn Vorraussetzung für Koordination Hausbau Erst Dach bauen, wenn die Wände stehen

5 5/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Übersicht Motivation Grundlagen Indirekte Kommunikation Direkte Kommunikation Adressaten

6 6/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Grundlagen Was ist Kommunikation? Allgemein: Austausch von Informationen zwischen 2 oder mehreren Kommunikationspartnern Technik: Austausch oder Weiterleitung von Daten und Information

7 7/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Grundlagen Wie funktioniert Kommunikation? Kommunikationstheorie nach Shannon and Weaver:

8 8/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Grundlagen Arten der Kommunikation Indirekte Kommunikation Es wird nicht direkt kommuniziert, sondern ein Hilfsmittel benutzt (Blackboard, Umwelt) Direkte Kommunikation 2 oder Mehrere tauschen sich ohne Hilfsmittel aus

9 9/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Übersicht Motivation Grundlagen Indirekte Kommunikation Direkte Kommunikation Adressaten

10 10/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Indirekte Kommunikation Blackboard - Systeme Verschiedene Agenten arbeiten an einem/mehreren Problem und kommunizieren dabei über eine gemeinsame Datenstruktur (Blackboard) Stigmergy Kommunikation durch Veränderungen in der Umwelt Qualitative Stigmergy Quantitative Stigmergy

11 11/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Blackboard - System Agenten Unterschiedliche Fähigkeiten Lesen/schreiben auf dem Blackboard Leisten Beiträge zur Problemlösung Evtl. Benachrichtigung, wenn Änderung im Blackboard durch Dispatcher Blackboard Datenstruktur Enthält Informationen zur Problemlösung Kontrolleinheit Steuert und koordiniert die Agenten z.b. wer darf handeln, wer darf schreiben...

12 12/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Blackboard - System Blackboard Steinsucher Agent Problem: Steine finden und zum Bauplatz bringen Steinholer Agent Lese Blackboard Steine am Fluss Steine am Bauplatz suche hole Beispiel: Gelöst!

13 13/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Blackboard – Systeme Vorteile Universell anwendbar, da keine Einschränkung der Art der Probleme Agenten unabhängig voneinander => leicht austauschbar Nachteile Kontrolleinheit evtl. als Flaschenhals bei vielen Agenten im System

14 14/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Stigmergy Quantitative Stigmergy Bei Erhöhung des Reizes steigt die Wahrscheinlichkeit einer Reaktion darauf Steinsucher-Agent findet Stein => stellt Schild auf => Steinholer-Agent sieht Schild und geht vielleicht dorthin Steine holen, je mehr Schilder dort stehen, desto höher die Wahrscheinlichkeit Natur: Ameisen auf Futtersuche (Pheromonspur)

15 15/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Stigmergy Qualitative Stigmergy Art der Reizung bestimmt die Reaktion Steinsucher-Agent findet Stein => stellt Schild mit einem Stein darauf auf => Steinholer-Agent wissen, wenn sie Schild sehen, dass es hier Steine gibt und holen sie Natur: Nestbildung der Papierwespe (je nach Umgebungsart wird etwas Neues gebaut) In der Natur meist Mischung beider Arten

16 16/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Übersicht Motivation Grundlagen Indirekte Kommunikation Direkte Kommunikation Adressaten

17 17/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Direkte Kommunikation Austausch von Wissen und Informationen über ACL (Agent Communication Language) Agenten brauchen dieselbe Sprache, um zu kommunizieren Verschiedene Organisationen haben ACLs entwickelt KSE FIPA

18 18/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS KSE KSE (Knowledge Sharing Effort) Gegründet ca Vereinigung verschiedener Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen Verschiedene Arbeitsgruppen Ziele: große Wissensbasen aufbauen und verwalten Interaktion zwischen Wissensbasen u.v.m.

19 19/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS KSE Die ACL des KSE besteht aus 3 Teilen Ontologie (Vokabular) großes, nicht abgeschlossenes Wörterbuch Beschreibt Objekte und deren Beziehungen Innere Sprache Wissensaustausch zwischen Agenten z.B. KIF, Prolog,... Äußere Sprache Regelt die Kommunikation zwischen den Agenten z.B. KQML

20 20/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS KIF Entwickelt von einer Gruppe des KSE Stellt den Inhalt von Wissensbeständen dar, dazu werden die Wörter aus der Ontologie benutzt Darstellung von Fakten Funktionen Folgerungen Glauben Prozeduren...

21 21/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS KIF Beispiele Fakten (anzahlSteine steinholer-Agent 5) Funktionen (+1 2) Folgerungen (=> (> (anzahlSteine steinholer) 4 ) (status steinholer-Agent überladen) )

22 22/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS KQML Entwickelt von einer Gruppe des KSE Standarisiertes Protokoll für den Austausch von Informationen An keine Sprache für den Wissensaustausch gebunden 3 Schichten Innere Schicht = Inhalt Mittlere Schicht = wie ist Nachricht kodiert Äußere Schicht = Kommunikationsschicht

23 23/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS KQML Syntax (KQML-Performative :sender :receiver :language :ontology :content...) Performative typisieren die Nachricht Bsp.KQML-Performative: tell, ask, inform,...

24 24/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS KQML Beispiel ( inform :senderSteinhol-Agent_1 :receiverSteinhol-Agent_2 :languageKIF :ontologySteinwelt :content(Status Steinhol-Agent_1 überladen) )

25 25/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS KQML Beispiel KQML-Dialog AB Ask(X) Tell(X)

26 26/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS FIPA FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) 1996 gegründet Ziel: Standarts für Agenten und Agentensysteme FIPA-ACL: Trennung zwischen innerer und äußerer Sprache, wie bei der KSE-ACL Semantik komplett mathematisch definiert Syntax ähnlich wie KQML Erweitert KQML an einigen Stellen

27 27/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS FIPA Beispiel (inform :senderSteinhol-Agent_1 :receiverSteinhol-Agent_2 :languageKIF :ontologySteinwelt :content (Status Steinhol-Agent_1 überladen) :protocolfipa-contract-net ) Protocol beschreibt Kommunikationsmuster

28 28/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Direkte Kommunikation Agenten brauchen gemeinsame Sprache (ACL) KSE KIF Innere Sprache Wissensdarstellung KQML Äußere Sprache Regelt Kommunikation FIPA FIPA-ACL Äußere Sprache

29 29/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Übersicht Motivation Grundlagen Indirekte Kommunikation Direkte Kommunikation Adressaten

30 30/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Adressaten Singlecast Ein Agent wird direkt adressiert Agent 1Agent 2

31 31/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Adressaten Multicast Eine Gruppe von Agenten, die an einer bestimmten Stelle einen Kanal abhören werden angesprochen Adresse 1Adresse 2 Agent1 Agent5 Agent4Agent3 Kanal Agent2 Adresse 3

32 32/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Adressaten Broadcast Alle Agenten, die den Kanal abhören, werden adressiert Agent1 Agent2Agent3 Agent4 Kanal Adresse 1Adresse 2

33 33/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Adressaten Verschiedene Reichweiten Lokale Kommunikation Auf bestimmten Ort beschränkt Lokaler Broad-, Multi-, Singlecast Nächsten x Nachbarn Bsp.: Seminarraum der Uni Globale Kommunikation Im ganzen System Globaler Broad-, Multi-, Singlecast

34 34/34 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS Quellen Jaques Ferber Multiagenten-Systeme, Eine Einführung in die Verteilte künstliche Ingelligenz, Addison Wesley, 1997 Gerhard Weiss: Multiagent Systems - A Modern Approach to Distributed Artificial Intelligence, 1999 Massachusetts Institute of Technology Spezifikation von KIF Spezifikation von KQML FIPA – Homepage


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