direkt zum Inhalt springen

direkt zum Hauptnavigationsmenü

Logo der TU Berlin

IV Agentenorientierte Techniken

Semester: Wintersemester 2006/2007
Art:Vorlesung mit Ãœbung, 4 SWS
LV-Nr.:0435 L 701
Zeit:VL: Mi. 14-16 Uhr; UE: Mi. 12-14 Uhr ab 18.10
Raum: MA 141
Dozenten:Stefan Fricke,  Sahin Albayrak 
Bemerkung:Vertiefungsveranstaltung im Hauptstudium (KI, BKS, WI)

Beschreibung

Inhalt der integrierten Lehrveranstaltung Agentenorientierte Techniken sind die grundlegenden Konzepte der Agententechnologie. Diese LV ist die Basis für die weiterführenden Lehrangebote des Fachgebiets AOT.

Intelligente Software-Agenten stellen eine Schlüsseltechnologie zur Realisierung verteilter, flexibler intelligenter Systeme dar. Ihre Fähigkeit, auf Basis standardisierter Sprachen und Protokolle zu kommunizieren, setzt neue Standards hinsichtlich Wiederverwendbarkeit und Interoperabilität.

Ziel der integrierten Veranstaltung Agentenorientierte Techniken ist es, diejenigen grundlegenden Konzepte zu vermitteln, die zur Entwicklung verteilter Agentensysteme notwendig sind. Dazu gehören Agentenorientiertes Software-Engineering, Agentenarchitekturen, Wissensverarbeitung, Ontologien, Sprechakte und Interaktionsprotokolle.

Um die geeigneten Verfahren einsetzen zu können, müssen die Begriffe, Theorien, Chancen und Probleme der Agententechnologien vermittelt werden. Dafür bedienen sich die AOT einer Vielzahl von Anwendungsfeldern und Disziplinen. Themenschwerpunkte hierbei stellen Interaktivität, Wiederverwendbarkeit, Verfahren zur Koordination und Kooperation, Entscheidungsfindung und Software-Engineering dar.  

Anhand praktischer Beispiele wird im Ãœbungsteil der Lehrveranstaltung die Verwendung von Agentenprogrammiersprachen und -frameworks erlernt.

Das Forschungsgebiet AOT

Forschungslandkarte AOT

Die Forschungslandkarte zeigt die Themenbereiche und Forschungsfelder der Agentenorientierten Techniken auf.

Ein rotes Kreuz kennzeichnet ein Themengebiet, das nicht in der Veranstaltung behandelt wird. Mit einem Smilie gekennzeichnete Themen sind für intelligente autonome Einzelagenten interessant; Aspekte von Multiagentensystemen sind mit zwei Smilies versehen. Eine Lupe kennzeichnet einen hohen theoretischen Anteil.

Begriffe und Kategorien

(wird noch überarbeitet / vervollständigt)

 

Wichtige Begriffe im Fachgebiet AOT

Lernziele

Theoretische Grundlagen:

Die Studierenden sollen mit den theoretischen Grundlagen der Agententechnologie, welche aus vielen verschiedenen Forschungsgebieten stammen, vertraut werden.

 

Anwendungsmöglichkeiten:

Am Ende der Veranstaltung soll es den Studierenden möglich sein, potenzielle Anwendungsfelder für die Agententechnologie identifizieren zu können. Außerdem sollen sie die Grenzen dieser Technologie erkennen können.

 

Werkzeuge:

Eine Einführung in die am Fachgebiet AOT entwickelte Agentenplattform JIAC bringt den Studierenden beispielhaft die Möglichkeiten der Werkzeugunterstützung für die Agentenentwicklung nahe.

 

Veranstaltungskalender

Veranstaltungskalender AOT
Termin Thema Inhalte und Lernziele
18.10.2006 Organisatorisches  
25.10.2006 Einführung: Agenten und Agentensysteme Einen Überblick über das Thema AOT und die inhaltliche Gliederung der Vorlesung vermittelt bekommen, die wichtigsten Einflussgebiete der AOT kennen lernen. Mit wichtigen Begriffen, insbesondere Agent, Agentensystem, Umgebung und Rationalität vertraut werden.
01.11.2006 Ontologien Verstehen, was eine Ontologie ist und welche Bedeutung sie für die Kommunikation und Wissensverarbeitung hat. Diskussion von Chancen und Grenzen der Anwendung von Ontologien, der Wiederverwendbarkeit und des Ontology Engineering. Wichtige Konzepte von Ontologiesprachen werden am Beispiel der Ontology Web Language (OWL) vermittelt.
08.11.2006 Sprechakttheorie Agenten kommunizieren mittels Sprechakten. Die Sprechakttheorie begreift Kommunikation als eine Form des Handelns. Der Zusammenhang zwischen Sprechakten und Ontologien wird erklärt, die wichtigsten Nachrichtentypen der FIPA-Agent Communication Language werden vorgestellt. Aus Sprechakten lassen sich Interaktionsprotokolle komponieren. Eine UML-Notation zur Beschreibung von Interaktionsprotokollen wird vorgestellt, einfache Interaktionsprotokolle beispielhaft erklärt, Vor- und Nachteile der Sprechaktkommunikation diskutiert.
15.11.2006 Cooperative Distributed Problem Solving: Task Sharing Interaktionsprotokolle sind ein wichtiges Mittel zur Koordination. Kooperative Agenten koordinieren sich über das verteilte, gemeinsame Lösen von Aufgaben. Aufgaben können per Delegation oder Ausschreibung an andere Agenten abgegeben werden. Task Sharing beschreibt den kooperativen Problemlöseprozess, der aus Aufgabenzerlegung, -verteilung, -lösung und Lösungssynthese besteht. Facilitators sind Vermittleragenten, die verantwortlich sind für das Brokering von Informationen und Aufgaben. Standardisierte Protokolle für Brokering, Matchmaking sowie das Contract-Net-Protokoll zur Verteilung von Aufgaben werden vorgestellt.
22.11.2006 Cooperative Distributed Problem Solving: Result Sharing Result Sharing als Problemlösungsstrategie kennen lernen, die mit dem Einsatz von Blackboards umgesetzt wird. Eine typische Result Sharing-Anwendung aus dem Bereich des Distributed Sensing (verteilte Sensorik) kennen lernen. Vor- und Nachteile dieser Kooperationsform im Vergleich zum Task Sharing diskutieren.
29.11.2006 Koordination / Mechanism Design 1: Spieltheorie Die Entscheidungstheorie bietet Instrumente für rationales Handeln in unterschiedlichen Situationen. Ein wichtiger Bereich ist die Spieltheorie, die strategisches Verhalten von Agenten in Konkurrenzsituationen behandelt. Hier findet Koordination ohne Kommunikation statt. Wichtige Begriffe sind Rationalität, Utility, Präferenzen, Strategie. Eine Einführung in die Problemstellungen des Mechanism Design wird gegeben.
06.12.2006 Koordination / Mechanism Design 2: Kooperative Spiele und Wahlen Kooperative Spiele und Koalitionen. Wahlen als Mechanismen zur Entscheidungsfindung, existiert ein optimaler Wahl-Mechanismus? Die Antwort gibt Arrows Impossibility Theorem. Clarke Tax als Steuerungsinstrument zur wahrheitsgetreuen Stimmabgabe.
13.12.2006 Koordination / Mechanism Design 3: Auktionen Auktionen als Mechanismus zur Ermittlung von Marktpreisen kennen lernen. Theorie und praktische Anwendbarkeit verschiedener Typen von Auktionen in Agentensystemen begreifen. Effizienz und Fairness sind wichtige Entwurfsentscheidungen für Auktionsmechanismen. Die Stabilität verschiedener Auktionsformen gegenüber Kollusionen (Kartelle) diskutieren. Negotiations (Verhandlungen) sind Gegenstand weiterer Interaktionsprotokolle mit dem Ziel, Koordination durch Einigung zu erreichen.
20.12.2006 Belief, Desire, Intention 1 Theorie und Praxis mentaler Zustände in Agenten: Agenten entscheiden, handeln und kommunizieren auf Basis ihres Wissens (Beliefs), ihrer Ziele (Goals) und Absichten (Intentions). In der Praxis basieren die meisten Agentenframeworks auf BDI-Architekturen. Die Theorie mentaler Zustände bietet verschiedene Axiomatisierungen, um Eigenschaften wie „Ehrlichkeit“ auszudrücken. Wichtige Begriffe: Intentional Stance, Practical Reasoning, Optimalität und Rationalität, BDI-Architektur, Commitment-Strategien, Intention Reconsideration, Bold Agents, Cautious Agents, Modallogik, Possible Worlds Semantik.
Weihnachten    
10.01.2007 Belief, Desire, Intention 2 Default Logik erweitert klassische Prädikatenlogik um die Möglichkeit, sinnvolle Schlussfolgerungen bei Mangel an Wissen durchzuführen und gegebenenfalls falsche Annahmen später zurückzunehmen (nichtmonotones Schließen). Anhand des BOID-Ansatzes werden verschiedene Verarbeitungsmodelle für Modallogiken in BDI-Architekturen exemplarisch vorgestellt und miteinander verglichen. Wichtige Begriffe: Default Logic, KD45, Computation Tree Logic, Axiomatisierungen.
17.01.2007 Kognitive Agenten Kognitive Prozesse des Planens, Lernens und Schließens sind Grundlage intelligenter Agenten. Wesensmerkmal kognitiver Architekturen sind dementsprechend Wissensrepräsentation und -verarbeitung. Am Beispiel von SOAR wird die kognitive Architektur eines Probleme lösenden Agenten vorgestellt und Vor- und Nachteile kognitiver Agenten diskutiert. Begriffe: Problem solving agent, Symbolverarbeitung, Rationalität, Autonomie, Suchprobleme.
24.01.2007 Lernende Agenten Wie lernen Agenten? Aufgrund ihrer Autonomieeigenschaft notwendigerweise unüberwacht, meisten aufgrund der Interaktion mit ihrer Umgebung durch Bestrafung und Belohnung. Architektur für lernende Agenten, Lernen in SOAR durch Chunking, Reinforcement Learning und Q Learning werden behandelt.
31.01.2007 Agent-Oriented Software Engineering Agent-Oriented Software Engineering ist Software Engineering für Agentensysteme. Verschiedene Analyse- und Design-Techniken kennen lernen, insbesondere Organisations- und Rollenmodellierung anhand von Beispielen (GAIA, AALADIN/Madkit).
07.02.2007 Mobile Agenten und Sicherheit Technologie, Chancen, Anwendungsfelder und Risiken mobiler Agenten kennen lernen. Schwache und starke Migration. Einführung in die Problematik der Sicherheit in verteilten Systemen. Technische Ansätze für Vertrauen und Sicherheit auf Basis von Zertifikaten, Authentifikation und Autorisierung.
14.02.2007 Zusammenfassung und weiter Führendes Agents in Touch: Forschungsgebiete am DAI-Labor, Präsentationen. Organisatorisches zu den Rücksprachen.

Voraussetzungen

Abgeschlossenes Vordiplom in Informatik oder einer verwandten Studienrichtung

Prüfungsmodalitäten, Anforderungen

Diese Lehrveranstaltung kann in eine Prüfung in den Bereichen KI, BKS und WVA eingebracht werden. Die Inhalte der Veranstaltung werden im Rahmen einer mündlichen Rücksprache überprüft.

Weitere Informationen

Wenn Sie ein registierter Nutzer und eingeloggt sind, finden Sie unter Insider weitere Informationen. Anmelden können Sie sich hier, registrieren ganz oben auf dieser Seite.

Der Personal Information Agent (PIA) stellt vorlesungsbezogene Informationen als Suchergebnisse oder in Form eines Newsletters zu.

Literatur

Einführungsliteratur

 

Lehrbücher:

  • M. Wooldridge: An Introduction to Multiagent Systems. John Wiley & Sons, ISBN 0 47149691X, 2002. www.csc.liv.ac.uk/~mjw/pubs/imas/.
  • G. Weiss (ed): Multiagent Systems - A Modern Approach to Distributed Artificial Intelligence. MIT Press, 1999.

 

Skripte:

 

Papers:

 

Journals:

 

Links:

 

Ontologien

Sprechakte

wird noch ergänzt

Cooperative Distributed Problem Solving

wird noch ergänzt

Spieltheorie

wird noch ergänzt

Wahlen

wird noch ergänzt

Auktionen

wird noch ergänzt

Belief, Desire, Intention

wird noch ergänzt

Kognitive Agenten

wird noch ergänzt

Lernende Agenten

wird noch ergänzt

Agent-Oriented Software Engineering

wird noch ergänzt

Mobile Agenten und Sicherheit

wird noch ergänzt

Weiter führende Themen

wird noch ergänzt