Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät - Künstliche Intelligenz - 2009

Agentenorientierte Techniken


Agentenorientierte Techniken und Verteilte KI




Übersicht


Aktuelle Projekte


Architekturprinzipien und Lernen auf der Basis mentaler Modelle

Förderung: DFG, im Rahmen des Schwerpunktprogramms "Verteilte Systeme in dynamischen Umgebungen (RoboCup)"

Inhalt: Ziel des Projektes ist die Untersuchung und Anwendung Agenten-Orientierter und Fallbasierter Techniken zur Programmierung kooperativen Verhaltens und zum Online-Lernen in dynamischen Umgebungen. Dazu wurde eine hierarchische Architektur konzeptionell entworfen, die auf allen Ebenen echtzeitfähig ist. Mit ihrer Hilfe sollen im weiteren Verlauf des Projektes langfristige kooperative Pläne implementiert werden und Standardsituationen/-lösungen als Fälle gespeichert werden. Anwendungsszenario ist der Roboterfußball (RoboCup).

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:



Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • H.-D. Burkhard: Real Time Deliberation in Autonomous Robots. Fundamenta Informaticae, Vol. 51/3, 2002.


Teilprojekte: AT Humboldt (RoboCup Simulationsliga), Verhaltensmodellierung

Zu diesem Themenkomplex gehört auch ein Projekt aus dem Bereich "Kognitive Robotik": "Aibo Team Humboldt (RoboCup Liga der vierbeinigen Sony-Roboter)", sowie ein Projekt aus dem Bereich "Fallbasiertes Schliessen": "Weblexikon"


AT Humboldt (RoboCup Simulationsliga)

Inhalt: In der Simulationsliga treten je 11 autonome Programme (Agenten) aus zwei Teams auf einem virtuellen Spielfeld gegeneinander an. Die Simulation des Spielgeschehens erfolgt durch den "Soccerserver". Er nimmt die Kommandos der einzelnen Agenten entgegen und sendet ihnen Informationen über ihre lokale Sicht. Die Struktur unserer Programme basiert auf der "Belief-Desire-Intention-Architektur" (BDI). Dabei standen ein neues Konzept für längerfristige Absichten, sowie Änderungen im Weltmodell und bei der Selbstlokalisierung im Mittelpunkt der Entwicklung. Parallel zu Arbeiten in der "SONY-Legged-Robots"-Liga liegen auch hier Schwerpunkte der Projektarbeit in den Bereichen verteiltes Handeln, Kooperation, Verfolgung langfristiger Pläne und Anwendung fallbasierter Methoden. Wie auch in den vorangegangenen Jahren erfolgte ein Teil der Arbeit im Rahmen eines Praktikums zur Vorlesung "Moderne Methoden der KI". Die Probleme bei der langjährigen Arbeit an einem Softwareprojekt mit wechselnden Gruppen sind immer noch eine Herausforderung.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:

  • ehemals: Birger Brunswiek
  • ehemals: Markus Hannebauer
  • ehemals: Thomas Meinert
  • ehemals: Pascal Müller-Gugenberger
  • ehemals: Gerd Sander
  • ehemals: Kay Schröter
  • ehemals: Jan Wendler


Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • J. Bach, R. Berger, H.-D. Burkhard, M. Gollin: Using a Deliberative Architecture for Robotic Soccer. In Proceedings of the KI-2002 Workshop on Multi-Agent-Interoperability (MAI), S. 101 ff., 2002
  • H.-D. Burkhard, J. Bach, R. Berger, B. Brunswiek, M. Gollin: Mental Models for Robot Control. In M. Beetz et al. (Eds.): Advances in Plan Based Control of Robotic Agents. LNAI 2466, S. 71-88, Springer, 2002.
  • H.-D. Burkhard, M. Hannebauer, J. Wendler, H. Myritz, G. Sander, T. Meinert: BDI Design Priniples and Cooperative Implementation - A Report on RoboCup Agents. In M. Veloso, E. Pagello, H. Kitano (Eds.): RoboCup-99: Robot Soccer World Cup III. LNAI 1856, S. 531-541, Springer, 2000.
  • M. Hannebauer, J. Wendler, P. Müller-Gugenberger: Rapid Concurrent Software Engineering in Competitive Situations. Advances in Concurrent Engineering (CE-99), Technomic Publishing, 1999.
  • H.-D. Burkhard, M. Hannebauer, J. Wendler: Computer spielen Fußball. Spektrum der Wissenschaft 1/98, S. 20-23, 1998.
  • H.-D. Burkhard, M. Hannebauer, J. Wendler: AT Humboldt - Development, Practice and Theorie. In H. Kitano (Ed.): RoboCup-97: Robot Soccer World Cup I. LNAI 1395, Springer, 1998.


Weitere Informationen: Teamseite

Dieses Teilprojekt gehört zum Projekt "Architekturprinzipien und Lernen auf der Basis mentaler Modelle"


Werkzeuge für die mathematische Modellierung chemischer Prozesse mittels intelligenter Agenten und evolutionärer Techniken

Kooperation:Zentrum für Biomaterialien der Universität Havanna, Kuba.

Förderung: DAAD

Inhalt: Ziel der gemeinsamen Arbeit mit dem Zentrum für Biomaterialien der Universität Havanna ist die Anwendung von Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) für die Systematisierung und Teil-Automatisierung von Modellierungsprozessen, mit deren Hilfe die Entwicklung neuer biomedizinischer Substanzen unterstützt werden soll. Experimente können bereits am Modell statt in der Realität durchgeführt werden. Genetische Algorithmen stellen dafür effiziente Strategien bereit, und ein Multi-Agenten-System soll diese Strategien umsetzen. Als Resultat gelang bereits die Schätzung kinetischer Parameter in Prozessen der Copolymerisation mit Hilfe der evolutionären Techniken.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:

  • ehemals: Annabell del Real
  • ehemals: Prof. Andres Soto Villaverde


Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • D. Monett, J. A. Mendz, G. A. Abraham, A. Gallardo, J. San Roman: An Evolutionary Approach to Reactivity Ratios Prediction. Macromol. Theory Simul. 11, S. 525-532, Wiley-VCH, 2002.
  • D. Monett: On studying a Non-Standard Genetic Algorithm solving Invers Problems from Chemical Kinetics. In Proceedings of the First International NAISO Congress on Neuro-Fuzzy Technologies, NF'2002, ICSC-NAISO Academic Press, 2002.
  • D. Monett: On the automation of evolutionary techniques and their application to inverse problems from Chemical Kinetics. In proceedings of the GECCO'01 Graduate Student Workshop, Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO'01), S. 429-432, San Francisco, California, USA, 2001.
  • D. Monett: Towards an Intelligent Agent Design for Handling Genetic Algorithms. In H.-D. Burkhard, L. Czaja, A. Skowron, P. Starke (Eds.): Proc. Workshop Concurrency, Specification & Programming. Informatik-Bericht Nr. 140 der HU Berlin, Vol. I, S. 149-156, Berlin, 2000.
  • A. Soto, H.-D. Burkhard: Applying Multi-Agent System Techniques to Mathematical Modelling. In A. M. Uhrmacher, H. Sczcerbicka (Eds.): Proceedings of the MASSIM-96: Multi Agent Systems and Simulation. ASIM-MITTEILUNGEN, NR. 53, 1996.


Dieses Themenkomplex gehört auch zum Projekt "Intelligente Techniken im Knowledge Management" aus dem Bereich "Fallbasiertes Schliessen"


Agenten-orientierte Techniken auf der Basis von Java

Inhalt: In diesem Projekt wird die Programmiersprache Java mit Konzepten und Methoden ergänzt um eine effiziente agenten-orientierte Programmierung zu ermöglichen. Dazu werden Untersuchungen zu der allgemeinen Struktur und zu den Komponenten von Agenten vorgenommen. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden anhand einer Beispielimplementation evaluiert.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:



Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • R. Kühnel: Agentenbasiert Softwareentwicklung - Methode und Anwendungen. Addison-Wesley, 2001.
  • R. Kühnel: Eine Methode zur Entwicklung agenten-basierter Software. Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, 2000.
  • R. Kühnel: Die Java 2 Fibel, Addison-Wesley, 1999.
  • R. Kühnel: Agent Oriented Programming with Java In I. Plander (Ed.): Proc. Artificial Intelligence and Information-Control Systems of Robots '97., World Scientific 1997.
  • R. Kühnel: Java und Agenten-orientierte Programmierung.Conference-Proc. OOP'97, SIGS, 1997.
  • R. Kühnel: Java und Agenten-orientierte Programmierung.Workshop-Proc. KI96, 1996.


Weitere Informationen: Internes Paper Java und Agenten-orientierte Programmierung

Teilprojekte: Assistenzagent

Zu diesem Themenkomplex gehört auch ein Projekt aus dem Bereich "Sozionik": "INKA - Integration kooperationsfähiger Agenten in komplexen Organisationen"


Ein Assistenzagent in Java

Inhalt: Eine Anwendung der Agenten-Orientierten Programmierung ist die Implementierung von Assistenz-Agenten. Das sind Softwaresysteme, die einen Benutzer bei ihrer Arbeit unterstützen. Wenn wir diese Arbeit auf die Arbeit am Rechner, also die Benutzung vorhandener Software reduzieren, dann geht es darum, dem Benutzer eine einheitliche Oberfläche für diese Software zu schaffen. Das Assistenz-Programm muß aus Benutzeranfragen ableiten, welches der ihm bekannten Programme am besten geeignet ist und wie es anzuwenden ist. Wir schränken das Anwendungsgebiet weiter ein und befassen uns nun mit Software die die Rechnerarbeit selbst betrifft. Gemeint sind zum Beispiel Programme zum Suchen von Dateien, Konvertieren von Formaten, Drucken, Verwalten von WWW-Seiten und auch die Softwareinstallation. Ein Agent verwaltet dazu eine Menge derartiger Dienste, zu denen jeweils auch eine detaillierte Beschreibung gehört. Findet ein Agent zu einer Anfrage keinen passenden Dienst, so wendet er sich an andere Agenten im Netz, die ihm dann gegebenenfalls ihre Dienste anbieten. In manchen Fällen kann der Agent so neue Dienste in seinen Funktionsumfang mit aufnehmen. Die zwei wesentlichen Aspekte der Anwendung sind also das Wiederfinden und Wiederbenutzen von Informationen (Diensten) und die Verteilung der Agenten zum Austausch von Diensten.
Die aktuelle Arbeit beschäftigt sich mit Sicherheitsaspekten sowie einer Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit durch einen personalisierten Profilagenten bzw. eine natürlichsprachliche Interaktion mit den Benutzern auf der Grundlage fallbasierter Methoden, für die Dienstbeschreibungen als Fälle betrachtet werden und verteilte Wissenbestände getreu dem Multiagentenprinzip integriert werden können.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:

  • ehemals: Dr. Ralf Kühnel
  • ehemals: Heike Müller
  • ehemals: Torsten Hilbrich
  • ehemals: Regina Lasch
  • ehemals: Mike Wernicke


Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • R. Kühnel: Assistant Agents that Distribute How-To-Knowledge. Proceedings of AOIS'99, 1999.
  • H. Müller, T. Hilbrich, R. Kühnel: An Assistant Agent. Fundamenta Informaticae, 1999.


Dieses Teilprojekt gehört zum Projekt "Agenten-orientierte Techniken auf der Basis von Java", sowie zum Projekt "Intelligente Techniken im Knowledge Management" aus dem Bereich "Fallbasiertes Schliessen"


Theoretische Untersuchungen in der Verteilten KI

Kooperation: Universität Warschau, Polen.

Inhalt: Agenten-Orientierte Techniken im Bereich der KI verwenden mentale Begriffe,wie Annahmen (belief), Wünsche/Aufträge (desire) , Absichten (intention). Die daraus abgeleiteten BDI-Architekturen sind Gegenstand experimenteller und theoretischer Untersuchungen. Dabei geht es sowohl um software-technologische Konzepte als auch um formalle Modelle. Software-technologische Fragen betreffen die Strukturierung der internen Zustände, ihre Aktualisierung und die Synchronisation der verschiedenen "Denkabläufe" eines Agenten.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:

  • ehemals: Dr. habil. Wolfram Heitsch
  • ehemals: Dr. Ralf Kühnle


Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • H.-D.Burkhard: Software-Agenten. In G.Görz, C.-R. Rollinger, J.Schneeberger (Hrsg.): Handbuch der Künstlichen Intelligenz. S.941-1015, Oldenbourg 2000.


Teilprojekte: Formale Beschreibung von Multi-Agenten Systemen, Wissensrepräsentation und Inferenz mit Prolog und mit mehrwertigen Logiken


Formale Beschreibung von Multi-Agenten Systemen

Inhalt:Die Betrachtung der Folgen von Aktionen/Ereignissen in Multi-Agenten-Systemen führen zu einer Theorie im Rahmen formaler Sprachen. Durch Verwendung von Homomorphismen wird auf das Verhalten einzelner Agenten fokusiert. In dieser Theorie sind Aussagen über das Verhältnis von Agenteneigenschaften und Systemeigenschaften (z.B. bezüglich Fairneß) beweisbar. Das Zusammenspiel von individueller Agentensteuerung einerseits und Systemsteuerung andererseits kann in gleicher Weise untersucht werden.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:



Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • H.-D.Burkhard: Different views to agents by homomorphic images. In G.Paun, A. Salomaa (Eds.): Grammatical Models of Multi-Agent Systems. S. 247-261, Gordon and Breach Publ., 1998.
  • H.-D.Burkhard: Defining BDI with Abstract Languages. Fundamenta Informaticae, 1998.
  • H.-D.Burkhard: Fairness and Control in Multi-Agent Systems. TCS, Vol.184,1997. Fundamenta Informaticae, 1998.


Dieses Teilprojekt gehört zum Projekt "Theoretische Untersuchungen in der Verteilten KI"


abgeschlossene Projekte:


Verhaltensmodellierung (bis 2003)

Förderung: DFG, im Rahmen des Graduiertenkollegs "Verteilte Informationsysteme"

Inhalt: Modelle anderer Akteure sind eine Voraussetzung für soziales Verhalten und Koordination in Multiagenten-Systemen. Im Projekt wird das Problem am Beispiel des RoboCup untersucht. Das notwendige Wissen über andere Akteure kann durch den Programmierer eines Agenten vorgegeben werden, wenn deren Verhalten bekannt ist. Im RoboCup gilt das für die Spieler der eigenen Mannschaft, aber nicht für die Opponenten. Ziel der Verhaltensmodellierung ist es, durch Beobachtungen das Verhalten der Opponenten zu erlernen und damit ihr zukünftiges Agieren vorhersagbar zu machen. Dazu werden in einem ersten Schritt mögliche Verhaltensweisen durch Beobachtungen erkannt. Im zweiten Schritt werden für alle erkannten Verhaltensweisen die Aktivierungsbedingungen ermittelt. Aus diesen Zuordnungen wird ein fallbasiertes Verhaltensmodell abgeleitet.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:



Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • J. Wendler: Automatisches Modellieren von Agenten-Verhalten -- Erkennen, Verstehen und Vorhersagen von Verhalten in komplexen Multi-Agenten-Systemen. Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, 2003.


Dieses Teilprojekt gehört zum Projekt "Architekturprinzipien und Lernen auf der Basis mentaler Modelle"


Autonome Dynamische Rekonfiguration in der kooperativen Krankenhauslogistik - AuReCon

Kooperation: Frauenhofer FIRST, Bereich Planungstechnik: Prof. Dr. U. Geske, Dr. M. Hannebauer; Medizinische Fakultät der Humboldt-Universität, Klinik für Kardiologie, Angiologie und Pulmologie: Prof.Dr. G. Baumann

Förderung: DFG, im Rahmen des Schwerpunktprogramms "Intelligente Softwareagenten und betriebswirtschftliche Anwendungsszenarien"

Inhalt: Die Modellierung von Logistikprozessen in Krankenhäusern mithilfe von Multiagentensystemen ist ein gemeinsames Szenario im DFG-Schwerpunktprogramms "Intelligente Softwareagenten und betriebswirtschaftliche Anwendungsszenarien". Die Anpassung der Organisationsstruktur an die sich verändernde Umwelt und die Einführung neuer Technologien sind dabei zwei wesentliche Faktoren. Es ist das Ziel der im Projekt eingeführten "Autonomen Dynamischen Rekonfiguration", komplexe Systeme hochgradig flexibel zu halten, indem sie die Struktur des Software-Systems den aktuellen Gegebenheiten des Krankenhauses anpasst. Autonome Dynamische Rekonfiguration steht für einen Meta-Prozess, der einen kooperativen Problemlösungsprozess begleitet und in dem intelligente Software-Agenten die Struktur ihrer eigenen Organisation selbständig und auf der individuellen Ebene bestimmen. Grundlage dafür ist die Verschmelzung und Zerteilung von Agenten und somit die Neuverteilung von Problemlösungswissen, -aufgaben und -fähigkeiten.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:

  • ehemals: Markus Hannebauer


Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • M. Hannebauer: Autonomous Dynamic Reconfiguration in Collaborative Problem Solving. Dissertation, Technische Universität Berlin, 2001.
  • M. Hannebauer: Their Problems are my Problems - The Transition between Internal and External Conflict. In C. Tessier, L. Chaudron, H.-J. Müller (Eds.): Conflicting Agents: Conflict Managment in Multi-Agent Systems. pages 63-109, Kluwer, 2000.
  • M. Hannebauer: On Proving Properties of Concurrent Algorithms for Distributed CSPs. In Proceedings of the CP-2000 Workshop on Distributed Constraint Satisfaction, Singapore, 2000.
  • M. Hannebauer: How to Model and Verify Concurrent Algorithms for Distributed CSPs. In Proceedings of the Sixth International Conference on Principles and Practise of Constraint Programming (CP-2000), LNCS, Springer, 2000.
  • M. Hannebauer: A Formalization of Autonomous Dynamic Reconfiguration in Distributed Constraint Satisfaction. Fundamenta Informaticae 43(1-4): 129-151. 2000.
  • M. Hannebauer: Multiphase Consensus Communication in Collaborative Problem Solving. In Hommel G. (Ed.): Communication-Based Systems. pages 131-146, Kluwer Publishing, 2000.


Weitere Informationen: AuReCon Homepage


Agentenorientierte Techniken für Maschinenbelegungspläne (bis 1998)

Inhalt: In diesem Projekt verhandeln Werkstückagenten, die die Herstellung eines Werkstücks überwachen und die dafür notwendigen Arbeitsschritte kennen, mit Maschinenagenten, die die Arbeit einer Maschine überwachen und ihren Wirkungsbereich, Toleranz und Fehleranfälligkeit kennen, um Bearbeitungszeiten für ihre Werkstücke durch die Produktionsanlage zu realisieren. Das Verhalten der jeweiligen Agenten wurde mit Petrinetzen modelliert und die notwendige Infrastruktur für das Agentensystem implementiert.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:

  • Markus Hannebauer


Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • B-DIce - A BDI Control Environment for Manufactoring Systems Progress Report Intelligent Agents in Information and Process Management. TZI-Bericht #9, 1998.



ELIAS (bis 1997)

Inhalt: Mit diesem Projekt sollen zum einen grundlegende Prinzipien aufgezeigt und zum anderen Erfahrungen mit Agenten in der Praxis gesammelt werden. Für den Agenten wird ein aus der Biologie stammendes Verarbeitungsmodell postuliert, welches eine vielversprechende Alternative der bereits existierenden Modelle ist. Zur Problemlösung wurde der agentenorientierte Ansatz sowohl in der Phase der Modellierung als auch in der Programmierung eines Prototypen verwendet. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Betrachtung von Mechanismen zur Erfassung von Aufträgen aus sprachlichen Eingaben und deren Umsetzung in Aktionen entsprechend den Fähigkeiten des Agenten.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:

  • Dirk Wieczorek



Wissensrepräsentation und Inferenz mit Prolog und mit mehrwertigen Logiken (bis 1996)

Inhalt: Als Inferenzprozedur fungiert ein auf dem widerlegungsvollständigen Tableaukalkül basierender, in PROLOG implementierter Theorembeweiser. Andere Funktionen zur Wissensrepräsentation und Wissensverabeitung wurden entwickelt, um einerseits eine effizientere Wissensverarbeitung zu ermöglichen und um andererseits auch aus unvollständigen Wissen und inkonsistenten Informationen Schlußfolgerungen ziehen zu können.
In der Default-Logik der Autoepistemischen Logik und der Circumscriptiven Logik wurden Varianten des nichtmonotonen Schließens untersucht. Bei der Formalisierung und Implementierung von Varianten des nichtmonotonen Schließens wird der klassische Theorembeweiser in unterschiedlicher Weise verwendet.
Um verschiedenartige Inferenzprobleme in einem einheitlichem Rahmen lösen zu können, wird eine mehrwertige Logik unter Verwendung der mathematischen Struktur des Zweifachverbandes aufgebaut. Die allgemeine Inferenzprozedur dieser Logik erhält als Eingabe die Beschreibung eines speziellen Zweifachverbandes sowie eine logische Wissensbasis in Gestalt einer eindeutigen Zuordnung von Wahrheitswerten aus dem Zweifachverband zu den Sätzen der Sprache und einen Anfragesatz, dessen Wahrheitswert ermittelt werden soll. Den Kern der Inferenzprozedur bildet ein Theorembeweiser für die Prätikatenlogik erster Stufe.
Die Einbettung des Theorembeweisers in die Inferenzprozedur erfolgt durch die schrittweise Auswertung seiner Ergebnisse bei einer teilweisen Neuberechnung der Wahrheitswertzuordnung. Jede Art von Inferenz, die semantisch unter Heranziehung eines speziellen Zweifachverbandes begründet werden kann, kann unter Verwendung dieser allgemeinen Inferenzprozedur ausgeführt werden.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:

  • Dr. habil. Wolfgang Heitsch
  • Ralf Kühnel


Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • W. Heitsch: Automatisches Theorembeweisen durch logische Programmierung. Informatik-Berichte, Nr.62, Humboldt-Universität zu Berlin, 1996.


Dieses Teilprojekt gehört zum Projekt "Theoretische Untersuchungen in der Verteilten KI"


CBB (bis 1996)

Inhalt:Mit dem System CBB wird ein Mittel zur Programmierung von Agenten bereitgestellt. Damit soll man Anwendungen im Bereich von wissensbasierten offenen Systemen, also Systemen mit dynamischer Struktur, dezentraler Steuerung, lokaler Information (Wissensbasis), asynchroner Kommunikation und kontinuierlicher Bereitschaft programmieren können.

Beteiligte Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende:

  • Sven Brückner
  • Martin Lukowsky
  • Dirk Wieczorek


Ausgewählte Veröffentlichungen:

  • M.Lukowsky,D.Wieczorek,S.Brückner: CBB - An Agent Development Tool. DIMAS, 1995
  • D.Wieczorek, M.Lukowsky, S. Brückner: Agent Development and Control System. In H.-D.Burkhard, P.Starke, L.Czaja (Eds.): Proc. of the 4.Workshop Concurrency, Specification & Programming. S.190-203, Warsaw, 1995.