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Inhaltsverzeichnis

Einleitung

1) Grundlagen der Kommunikation
1.1) Der Begriff „Kommunikation“
1.2) Wozu wird Kommunikation bei Agenten benötigt?
1.3) Formen der Kommunikation von Agenten

2) Regeln der Kommunikation
2.1) Der Akt des Sprechens

3) Agentenkommunikationssprachen
3.1) Arten der Nachrichten zwischen Agenten
3.2) KQML
3.2.1) Grundlagen
3.2.2) Aufbau einer Nachricht
3.2.3) KQML – Eine Beispielkommunikation
3.2.4) Vermittler-Agenten
3.3) FIPA-ACL

4) Sprachen für den Inhalt von Kommunikationsakten
4.1) KIF
4.2) SQL

Zusammenfassung

Literaturnachweis

Einleitung

In dieser Seminararbeit soll der Frage nachgegangen werden, wie die Kom­munikation zwischen Softwareagenten abläuft. Neben einigen Grundlegen­den Fragen (Was ist Kommunikation eigentlich?) wird daher zu Beginn ein Vergleich der verschiedenen möglichen Formen durchgeführt, wie die Kom­munikation zwischen Agenten strukturell aufgebaut sein kann. Daran an­schließend wird es als Einschub einige Erläuterung zur Sprachakttheorie ge­ben, die für das spätere Verständnis zum Aufbau von Kommunikationsproto­kollen sehr wichtig ist. Zum Schluss werden dann mehrere Kommunikations­sprachen ausführlicher vorgestellt.

Kommunikation ist für Agenten essentiell wichtig, um an ihn gestellte Aufga­ben bewältigen zu können. Ohne die Fähigkeit zur Kommunikation besteht keine Möglichkeit, von anderen Agenten zu lernen oder Informationen von diesen zu erhalten – was aber zur Lösung von komplexeren Aufgaben unab­dingbar ist. In dieser Seminararbeit soll daher der Frage nachgegangen werden, wie Agenten möglichst effizient untereinander kommunizieren kön­nen.

1) Grundlagen der Kommunikation

1.1) Der Begriff „Kommunikation“

Nach Wikipedia versteht man unter Kommunikation „die Übertragung von Informatio­nen durch das Austauschen von Daten“ [01]. In der Praxis führt diese relativ allgemein gehalte­ne Definition dazu, dass sehr unterschiedliche Aktionen als Akt der Kommunika­tion gel­ten. Vom einfachen Schrei (z. B. bei Tieren als Signal zur Warnung der Artge­nossen vor Feinden) über die teilweise keiner Grammatik-Regel gerecht werdende freie Sprache in menschlichen Unterhaltungen bis hin zur formal genauestens definierten Kommunikation von Computern bzw. anderer elektronischer Geräte.

Allen gemeinsam ist jedoch eines: Der Sender und der Empfänger der Nachricht müssen sich vor Beginn des eigentlichen Kommunikationsaktes auf eine gemeinsame Form und Sprache der Kommunikation geeinigt haben. Andernfalls werden sich Sender und Empfänger nicht verstehen, die Kommunikation als solche würde dadurch nutzlos werden.

1.2) Wozu wird Kommunikation bei Agenten benötigt?

Für viele Aufgaben benötigt man ein Netzwerk von Agenten, da einzelne Agenten oftmals nicht in der Lage sind, „komplexere und größere Probleme zu lösen, da diese oft sehr große Mengen an Wissen bzw. verteilte Problemlösungseinheiten benötigen“ [06]. Hat man ein ganzes Netzwerk von Agenten, ein sog. Multiagentensystem, kann ein solches Problem in kleinere Teilprobleme aufgeteilt und, in einer Kooperation der Agenten innerhalb des Mul­tiagentensystems, gelöst werden. In diesem Agentensystem ist eine Kommunikation zwi­schen den einzelnen Agenten unbedingt nötig, um die Aufgaben aufzuteilen oder um Teil­ergebnisse untereinander zu kommunizieren.

1.3) Formen der Kommunikation von Agenten

Nach Sattler [04] gibt es bei Agenten – je nach Anwendungsfall - 5 verschiedene Möglich­keiten, eine Kommunikation zu realisieren.

Die einfachste (und in der Informatik generell sehr weit verbreitete) Methode ist der Proze­duraufruf. Hierbei ruft ein Agent über das Netzwerk eine öffentliche Funktion eines ande­ren Agenten auf und bekommt die gewünschten Daten von diesem zurück geliefert. Oft­mals ist dieses Verfahren jedoch ungeeignet, da ein Agent dabei viele Details über seine in­nere Struktur offen legen muss, was aus Sicherheitsgründen oftmals schlicht und ergrei­fend inakzeptabel ist. Außerdem müssten bei Änderungen an einer Prozedur eines Agenten auch alle Agenten angepasst werden, die auf diese Prozedur zugreifen.

Als objektorientierter Ansatz zur Kommunikation hat sich das Prinzip der Common Object Request Broker Architecture (kurz CORBA) etabliert. Unter CORBA versteht man eine plattformunabhängige Middleware, in der formale Spezifikationen von Klassen und Objekten festgelegt werden. Insbesondere wird hierbei eine eindeutige Adresse und „einem Servant, der den Zustand und das Verhalten eines CORBA-Objektes repräsentiert“ [05]. Aus diesen Spezifikationen resultiert ein Schnittstellenmodell, welches dann für die einzelnen verwendeten Programmiersprachen bzw. Systeme umgesetzt werden kann.

Das Prinzip der indirekten Kommunikation wurde im Modell „Blackboard“ realisiert (sie­he Abbildung 1.1). Hier­bei wird ein zentraler Speicher eingerichtet, auf den alle Agenten zugreifen können um über ihn „Daten, Wissen und Informationen“ aus zu tauschen [04]. Eine direkte Kommuni­kation zwischen 2 Agenten ist nicht vorgesehen. Alle Daten, die ein Agent anderen Agen­ten zugänglich mache will, schreibt er in das zentrale Blackboard. Alle anderen Agenten können die gewünschten Informationen dann von dort abholen, wobei eine Filterung durch das Blackboard (z. B. durch Zugangsberechtigungen) möglich ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb 1.1) Konzeptioneller Aufbau eines Blackboards

Eine Erweiterung dieses Modells ist durch einen Moderator und/oder Dispatcher möglich. Ein Moderator ist ein zentraler Manager, bei dem sich die Agenten um einzelne Aufgaben bewerben müssen, der Moderator verteilt daraufhin die Aufträge an die Agenten. Ein Dis­patcher informiert die angeschlossenen Agenten über Veränderungen an den Daten im Blackboard.

In den meisten Fällen findet das Blackboard-Modell jedoch keine Anwendung, da man bei den meisten Agentensystemen verteilte Intelligenz installieren will, eine Zentrale Wissens­datenbank widerspricht diesem Ansatz komplett. Besonders wichtig ist heutzutage daher die Nachrichten- und Dialogbasierte Kommunikation von Agenten, die im weiteren Ver­lauf dieses Seminars daher auch ausführlicher betrachtet werden soll.

Bei der Nachrichten- und Dialogbasierten Kommunikation von Agenten stehen zwei Agenten in einem direkten Kommunikationsverhältnis zueinander. Um eine solche direkte Kommu­nikation von Agenten zu ermöglichen, ist es unbedingt erforderlich, ein Kommuni­kationsprotokoll festzulegen, in dem der Ablauf der Kommunikation, das Format der Nachrichten und die Kommunikationssprache geregelt ist. Beispiele für ein solches Proto­koll sind KQML (Knowledge Query and Manipulation Language) und FIPA-ACL, die spä­ter noch ausführlich vorgestellt werden.

Als 5. und letztes Modell existiert schließlich noch die Gruppenkommunikation. Bei der Gruppenkommunikation findet eine direkte Kommunikation zwischen den einzel­nen Agenten statt. Für den Datenaustausch ist ein zentraler Kommunikationskanal vorgese­hen, die Daten können nicht nur an einzelne Agenten, sondern, über Broadcast- und Multicast-Adressen, auch an alle Agenten bzw. bestimmte Gruppen von Agenten geschickt werden. Ähnlich wie bei der Nachrichten- und Dialogbasierten Kommunikation ist auch hier ein Protokoll erforderlich.

2) Regeln der Kommunikation

Ein grundsätzliches Problem beim Austausch von Nachrichten ist das dazu notwendige ge­meinsame Verständnis des Inhaltes. Insbesondere bei Fragen kommt es häufig vor, dass, je nach dem in welchem Kontext man sie gestellt bekommt, komplett verschiedene Antwor­ten möglich sind. Auf die Frage „Wie hoch ist der IBM-Preis“ könnten, je nach Kontext, Antworten mit dem Aktienkurs von IBM, dem Preis für einen best. PC der Marke IBM, oder auch mit Informationen zu einem von IBM gestifteten Unternehmenspreis sinnvoll sein.

Da die Kommunikation zwischen Agenten der menschlichem Kommunikation sehr ähnlich ist, kann die menschliche Kommunikation als Modell für die Agentenkommunikation ge­nutzt wer­den [10]. Als wichtigstes Modell hierfür gilt die Sprachakt-Theorie von Austin.

2.1) Der Akt des Sprechens

Die Theorie des Sprachaktes (je nach Quelle auch „Sprechakt“ genannt) geht auf den briti­schen Sprachphilosophen John L. Austin zurück, der diese im Jahr 1955 erstmals im Rah­men seiner Vorlesung „How to do things with words“ vorstellte [11]. „Die Sprechakttheo­rie geht davon aus, dass man mit einer Aussage nicht nur einen Sachverhalt beschreiben oder eine Tatsache behaupten kann, sondern einen direkten Einfluss auf seine Umwelt aus­übt.“

Nach Austin besteht eine Sprechhandlung aus vier Teilen: Lokution (Struktur und Äuße­rung), Proposition (Aussage über die Welt), Illokution (Ziel) und Perlokution (beabsichtig­te Wirkung) [11]. Die Proposition spielt im Rahmen der Agentenkommunikation jedoch keine Rolle.

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