1/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Projektgruppe KIMAS MultiAgenten-Systeme Andreas Goebels

2/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Übersicht Begriff Entwurf eines MAS Kommunikation in MAS Planung in MAS Swarm-Intelligence

3/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Übersicht Begriff Entwurf eines MAS Kommunikation in MAS Planung in MAS Swarm-Intelligence

4/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Begriff Multiagentensysteme (MAS): Menge von autonomen Agenten Koordination von Zielen, Fähigkeiten und Plänen (gemeinsames Agieren) Agent Plan

5/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Begriff Definiton (Ferber): MAS ist ein System aus folgenden Elementen: Umwelt E (i.A. ein Raum mit Volumen) Menge von Objekten O Menge von Agenten A (A Teilmenge von O) Menge von Beziehungen R, die Objekte verbinden Menge von Operatoren Op (Modifikation von Objekten) Operatoren zur Darstellung

6/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Übersicht Begriff Entwurf eines MAS Kommunikation in MAS Planung in MAS Swarm-Intelligence

7/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Entwurf eines MAS I Entwurfsbereiche Architektur der einzelnen Agenten Regelung der Koordination

8/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Entwurf eines MAS II Architektur Simple Reflex Agent Goal Based Reflex Agent … Homogene / Heterogene Gruppen

9/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Entwurf eines MAS III Koordination durch Kooperation Zusammenarbeit Gemeinsames Verfolgen von Zielen Phasen: Problemzerlegung (zentral / dezentral) Lösung der Teilprobleme Synthese der Gesamtlösung (zentral / dezentral) Hilfsmittel: Kommunikation

10/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Entwurf eines MAS IV Koordination durch Konkurrenz Verfolgung unterschiedlicher, teilweise widersprüchlicher Ziele Hilfsmittel: Kommunikation

11/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Übersicht Begriff Entwurf eines MAS Kommunikation in MAS Planung in MAS Swarm-Intelligence

12/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Kommunikation in MAS I Unterschiedliche Reichweite Globale Kommunikation Broadcast Direktes Adressieren Lokale Kommunikation Lokaler Broadcast Next k neighbours

13/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Kommunikation in MAS II Unterschiedliche Kommunikationsart Direkte Kommunikation (Protokolle) Indirekte Kommunikation (Stigmergy) Vorlesung

14/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Übersicht Begriff Entwurf eines MAS Kommunikation in MAS Planung in MAS Swarm-Intelligence

15/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Planung in MAS I Planen ist das Entwerfen einer Aktionsfolge, mit der eine Startsituation in eine gewünschte Zielsituation überführt werden kann (B. Neumann) Existenz mehrerer autonomer Agenten Individuell unterschiedliche Pläne Kommunikation notwendig kein sequentieller Aktionsablauf (Nebenläufiger Plan) Gebiet / Bereich: Verteilte künstliche Intelligenz

16/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Planung in MAS II Arten der Planung Zentrales Planen Dezentrales Planen Blackboard-Planen

17/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Planung: Zentrales Planen I Planung an einer einzelnen Stelle (Master) Befehlskette unidirektional Master Servant

18/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Planung: Zentrales Planen II Vorteile Geringe Kommunikation Keine Zielkonflikte der Agenten Nachteile Fehleranfällig (Master fällt aus) Sehr komplex (Alle Agenten betrachten) Geringe Autonomie (neue Probleme)

19/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Planung: Dezentrales Planen I Jeder Agent besitzt Planungseinheit Abstimmung durch Kommunikation Agent

20/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Planung: Dezentrales Planen II Vorteile Geringer Planungsaufwand (lokale Informationen, nur ein Agent) Sehr Fehlertolerant (gegenseitige Überprüfung) Nachteile Viel Kommunikation Konfliktpotential

21/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Planung: Blackboard-Planen I Kompromiss zwischen verteilter und zentraler Planung Gemeinsames Kommunikationsmedium (Speicherbereich, Simulationsumgebung etc.) Agent Blackboard

22/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Planung: Blackboard-Planen II Vorteile Planungsaufwand gering Fehlertolerant (Redundanz) Geringe Kommunikation Nachteile Mittleres Konfliktpotential Fehlertolerant Konfliktpotential

23/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Übersicht Begriff Entwurf eines MAS Kommunikation in MAS Planung in MAS Swarm-Intelligence

24/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Swarm Intelligence I an natürliche Populationen angelehnt große Anzahl autonomer Agenten mehr-dimensionale Umwelt Selbstorganisation durch Interaktion spezielle Form von MAS

25/25 UNIVERSITY OF PADERBORN Projektgruppe KIMAS Swarm Intelligence II Eigenschaften von Swarm-Intelligence Algorithmen: Robustheit: einzelne Individuen können ausfallen Flexibilität: Änderungen in der Umwelt / fehlgeschlagene Aktionen werden kompensiert Emergenz: Gruppenfähigkeit ist größer als die Summe der Einzelfähigkeiten