Lernen und Lernumgebung - Das Multi-Agenten-System "School Agency"

Inhalt

Einleitung

1. Was ist Sozionik?
1.1 Die Agenten
1.1.1 Reaktive Agenten
1.1.2 Kognitive Agenten
1.1.3 Gutwillige Agenten
1.1.4 Egoistische Agenten
1.2 Das Multi-Agenten-System
1.2.1 Benutzeragenten
1.2.2 Assistenzagenten

2. MAS im Klassenzimmer – der „School Agency“
2.1 Motivation mit Hilfe des School Agency
2.2 Interaktion innerhalb MAS

3. Zusammenfassung – Entwurf einer Unterrichtsstunde

Literatur

Einleitung

Die PISA-Studie hat es gezeigt: Das Bildungssystem in Deutschland ist schlicht und einfach untergegangen. Unsere Schüler sind dumm, die Lehrer laut Bundeskanzler „faule Säcke“. Und die Ursachen sind schnell gefunden: Es sind immer die Anderen. Keiner fühlt sich so richtig verantwortlich dafür, dass die deutschen Schüler in Sachen Lese- und mathematischer Kompetenz so weit hinterherhinken. Und das in einem High-Tech-Land wie Deutschland! Doch wo liegen nun die Ursachen für diese Misere?

Eine Ursache stellt unweigerlich der Unterricht dar. Frontalunterricht, in welchem der Lehrer der Mittelpunkt ist, der Stoff in Sequenzen kurzschrittiger Fragen zerhackt wird und der eh schon konsumgewöhnte Schüler nur noch zuzugreifen braucht und hin und wieder mal rezipieren muss, was er ja doch alles gelernt hat. Von einem selbsttätigen und eigenverantwortlichen Lernen kann dabei keine Rede sein; geschweige denn vom sozialen und emotionalen problemorientierten Lernen. (Spiegel Online 2002)

Die PISA-Studie hat jetzt endgültig bewiesen, das am deutschen Unterricht etwas verändert werden muss. Diese Veränderungen müssen sicherlich zunächst im bildungspolitischen Bereich stattfinden, aber auch Lehrer und Schüler selbst können dazu beitragen. Es gilt, die unterrichtliche „Monokultur“ des Frontalunterrichtes abzuschaffen und die Schüler wieder an das Lernen heranzuführen. Eine Möglichkeit bietet hierbei der „School Agency“.

Diesen näher vorzustellen und in Zusammenhang mit verschiedenen Motivationstechniken zu bringen ist Ziel dieser Arbeit. Dabei wird ebenfalls eingegangen auf das noch relative junge Forschungsgebiet, dem dieser „School Agency“ sozusagen entspringt: der Sozionik.

1. Was ist Sozionik?

Die Sozionik findet ihre ersten Ursprünge bereits in den 70er Jahren in den USA durch die Entdeckung und Verfolgung gemeinsamer Interessengebiete der Disziplinen Informatik und Soziologie. Als ihr Begründer gilt Thomas Malsch. Dieses neue Forschungsgebiet beschäftigt sich damit, künstliche Gesellschaften zu konstruieren, soziale Prozesse zu simulieren und deren Verhalten zu beobachten. Die Soziologen liefern dabei „ihr Wissen über die natürliche Intelligenz als Grundlage für die Datenverarbeitung“ (Azizighanbari, 2001) und die Informatiker beschäftigen sich mit der Technologie und der Umsetzung in Softwareprogramme (die sogenannten Agenten). Es sollen soziologische Erkenntnisse zur Verbesserung kommunizierender Programme ermittelt werden, um künstliche Welten mit Hilfe intelligenter Agenten zu simulieren, soziale Strukturen und Umfelder nachzubilden. Die daraus erworbenen Kenntnisse werden rücktransformiert auf die Realität, um die bisherigen Ergebnisse zu überprüfen, einzubinden oder zu verwerfen. Ebenso sollen aber „[...]soziale Mechanismen wie Kooperation und Kommunikation die [...] Computersysteme flexibler, robuster, kurz: intelligenter machen.“ (Telepolis)

Die Sozionik wird aber nicht nur erforscht, um den Soziologen Möglichkeiten und Grenzen der Künstlichen Intelligenz aufzuzeigen und die Informatiker beim sozial koordinierten Problemlösen zu unterstützen. Zunehmend gewinnt die Sozionik und die Verteilte Künstliche Intelligenz (VKI) auch im pädagogischen Bereich an Bedeutung, besonders für die Schule. Kann man mit Hilfe der Künstlichen Intelligenz und des „Multi-Agenten-Systems“ den Schulalltag erleichtern und den Wissenserwerb im Unterricht fördern?

Zunächst muss geklärt werden, um was es in der Sozionik tiefgründig geht, welche Ansprüche gestellt werden. Man unterscheidet dazu drei verschiedene Phasen bzw. Ansprüche:

1. Der ersten Phase liegt ein „Rechenmodell“ des menschlichen Geistes in Form formaler Logik zugrunde, aufgebaut auf die psychologischen Kognitionstheorien.
2. Der zweite Anspruch wird an das biologische Verständnis des Gehirns geknüpft.
3. Darauf aufbauend werden in der abschließenden dritten Phase die „Verteilte Künstliche Intelligenz“ und das „Multi-Agenten-System“ (MAS) entwickelt.

Da die Sozionik ein sehr junges, interdisziplinäres Forschungsfeld in dem Grenzbereich der Soziologie und Informatik darstellt, muss sie ebenfalls drei „Referenzkriterien“ genügen.

1. „Anwendungsreferenz“: Wie oben schon angeführt, geht es hierbei um die Agenten und die Multi-Agenten-Systeme, die es auf den Markt zu bringen gilt.
2. „Soziologiereferenz“: Diese Aufgabe hat sich zum Ziel genommen, künstliche Sozialsysteme und soziologische Simulationsprogramme zu entwickeln.
3. „Informatikreferenz“: Die Informatiker sind darauf bedacht, soziale Phänomene und soziologische Konzepte in neuartige informatische Modelle umzusetzen. (GI)

Auf Grund der Tatsache, dass allein die Referenzen ein sehr großes Forschungsfeld abdecken, ist es unausweichlich, dass die Forschermeinungen auseinandergehen. Schon bei dem Problem der Koordination der autonomen Agenten tun sich zwei verschiedene Wege auf: Welche Eigenschaften müssen sie besitzen? Die eine Gruppe geht von der Annahme aus, dass die Sozialität – die nachgebildet werden soll – abgeleitet wird von den individuellen Eigenschaften und entwickeln demzufolge reaktive und intentionale Agenten (siehe 1.1 Agenten). Die zweite Gruppe von Wissenschaftlern sieht die Sozialität als ein Resultat überindividueller Strukturen oder sich im Interaktionsgeschehen selbst entwickelnde Orientierungsmuster, auf die die einzelnen Agenten rekurrieren. (Sozionik: Erforschung und Modellierung, S.4)

Da sich die Arbeit wie schon angedeutet in erster Linie mit dem Thema Lernen und Lernumgebung befassen und der Einsatz eines Multi-Agenten-Systems zudem in Hinsicht auf verschiedene Motivationstechniken diskutiert werden soll, ist es notwendig, das MAS mit seinen Agenten näher vorzustellen.

1.1 Die Agenten

Ein Agent ist ein Software-Programm, welches über bestimmte, von ihm selbstgesteuerte Verhaltensweisen verfügt und in der Lage ist, die eigenen Aktionen mit denen anderer Agenten abzustimmen, um ein übergreifendes, komplexes Problem zu lösen. Der Agent kann in Form einer physischen oder virtuellen Erscheinung auftreten, der seine Umwelt teilweise erkennen und/oder mit anderen Agenten kommunizieren kann. Er ist autonom (!) und hat die Fähigkeit, seine eigenen Ziele zu erreichen. Er weist ergo ein Ziel-Befriedigungs-Verhalten auf. Dabei wird unterschieden zwischen zwei Arten von Agenten: den reaktiven und den kognitiven (intentionalen) Agenten.

1.1.1 Reaktive Agenten

Die reaktiven Agenten stellen das einfachste Agentenkonzept dar. Ihr Verhalten beruht auf dem Reiz-Reaktions-Schema. Sie reagieren folglich unbewusst auf einen bestimmten Reiz, der in einer bestimmten Situation von der Umwelt gesendet wird. Die Anzahl seiner Verhaltensweisen ist jedoch begrenzt, je nach Programmierung. Der reaktive Agent ist zwar in der Lage, sein eigenes Verhalten – gemäß der allgemeinen Definition – an das Verhalten anderer Agenten anzupassen, dennoch ist er nicht zu eigenen Interpretationen fähig und kann somit nicht als Ausdruck sozialer Intelligenz betrachtet werden.

1.1.2 Kognitive Agenten

Dem entgegen stehen die kognitiven Agenten. „An agent is an entity whose state is viewed as consisting of mental components such as beliefs, capabilities, choices, and commitments. These components are defined in a precise fashion and stand in rough correspondence to their common sense counterparts.“ (Shoham 1993: S. 52 in: Sozionik, S.5) Sie können eine eigene Intelligenz entwickeln und sind demgemäss imstande, dem Beobachteten eine Bedeutung zukommen zu lassen. Sie planen und organisieren ihr Verhalten und charakterisieren sich durch feste Absichten, Ziele sowie Überzeugungen.

Da die kognitiven Agenten auf Grund ihrer beschriebenen Eigenschaften unserem Alltagsverständnis von menschlichen Akteuren – die Agenten sein sollen – am nächsten kommen, stellt sich die Frage nach der Zusammenarbeit und Koordination mehrerer Agenten. Wir müssen uns die Frage stellen, welche Eigenschaften sie nach dem neuen Verständnis besitzen müssen, um sie zu einem koordinierten, gemeinsamen Handeln zu bewegen. Dabei zeigen sich zwei verschiedene Ansätze auf.

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