Projektgruppe KIMAS Kommunikation in MAS 10.09.2003 Melanie Kirchner Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Indirekte Kommunikation Direkte Kommunikation Adressaten Übersicht Motivation Grundlagen Indirekte Kommunikation Direkte Kommunikation Adressaten Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Motivation Übersicht Grundlagen Indirekte Kommunikation Adressaten 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 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Grundlagen Übersicht Motivation Indirekte Kommunikation Adressaten 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 Unterschied zwischen Daten und Informationen Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Wie funktioniert Kommunikation? Grundlagen Wie funktioniert Kommunikation? Kommunikationstheorie nach Shannon and Weaver: Besseres Bild finden Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Arten der Kommunikation 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 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Indirekte Kommunikation Übersicht Motivation Grundlagen Indirekte Kommunikation Direkte Kommunikation Adressaten 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 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Blackboard - System Agenten Blackboard Kontrolleinheit 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... Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

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

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

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) Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

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 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Direkte Kommunikation Übersicht Motivation Grundlagen Indirekte Kommunikation Direkte Kommunikation Adressaten 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 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

KSE (Knowledge Sharing Effort) Gegründet ca. 1990 Vereinigung verschiedener Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen Verschiedene Arbeitsgruppen Ziele: große Wissensbasen aufbauen und verwalten Interaktion zwischen Wissensbasen u.v.m. Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

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 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Entwickelt von einer Gruppe des KSE 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 ... Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

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

Entwickelt von einer Gruppe des KSE 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 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

KQML Syntax Syntax (KQML-Performative :sender <word> :receiver <word> :language <word> :ontology <word> :content <expression> ...) Performative typisieren die Nachricht Bsp.KQML-Performative: tell, ask, inform, ... Syntax KQML Performativ = mittlere Schicht Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

KQML Beispiel ( inform :sender Steinhol-Agent_1 :receiver Steinhol-Agent_2 :language KIF :ontology Steinwelt :content (Status Steinhol-Agent_1 überladen) ) Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

A B KQML Beispiel KQML-Dialog Ask(X) Tell(X) Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

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 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

FIPA Beispiel (inform :sender Steinhol-Agent_1 :receiver Steinhol-Agent_2 :language KIF :ontology Steinwelt :content (Status Steinhol-Agent_1 überladen) :protocol fipa-contract-net ) Protocol beschreibt Kommunikationsmuster Protocol = Kommunikationsmuster, legt fest, wie sich 2 Agenten unterhalten sollen (wann, wie antworten, usw.) 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 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Adressaten Übersicht Motivation Grundlagen Indirekte Kommunikation Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Adressaten Singlecast Ein Agent wird direkt adressiert Agent 1 Agent 2 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Adressaten Multicast Eine Gruppe von Agenten, die an einer bestimmten Stelle einen Kanal abhören werden angesprochen Agent5 Agent2 Agent3 Agent4 Agent1 Kanal Adresse 1 Adresse 2 Adresse 3 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Adressaten Broadcast Alle Agenten, die den Kanal abhören, werden adressiert Agent4 Agent2 Agent3 Kanal Agent1 Adresse 1 Adresse 2 Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS

Verschiedene Reichweiten 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 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 http://www.fipa.org/specs/fipa00010/XC00010C.html Spezifikation von KQML http://www.csee.umbc.edu/kqml/kqmlspec/spec.html FIPA – Homepage http://www.fipa.org Projektgruppe KIMAS - Kommunikation in MAS