T U M. I N S T I T U T F Ü R I N F O R M A T I K Graduiertenkolleg Kooperation und Ressourcenmanagement in verteilten Systemen

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1 T U M I N S T I T U T F Ü R I N F O R M A T I K Graduiertenkolleg Kooperation und Ressourcenmanagement in verteilten Systemen Arbeits- und Ergebnisbericht zum ersten Fortsetzungsantrag auf Weiterführung des ABCDE Graduiertenkollegs FGHIJ KLMNO TUM-I9707 März 97 T E C H N I S C H E U N I V E R S I T Ä T M Ü N C H E N

2 TUM-INFO-03-I /1.-FI Alle Rechte vorbehalten Nachdruck auch auszugsweise verboten c1997 Druck: Institut für Informatik der Technischen Universität München

3 Graduiertenkolleg KooperationundRessourcenmanagement Arbeits-undErgebnisbericht inverteiltensystemen zumerstenforsetzungsantragimfruhjahr1997 SprecherdesGraduiertenkollegs Prof.Dr.P.P.Spies Herausgeber: TechnischeUniversitatMunchen InstitutfurInformatik Tel.: Munchen Fax:

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5 Vorwort DasGraduiertenkolleg"KooperationundRessourcenmanagementinverteiltenSystemen\ wurdeanfang1995andertechnischenuniversitatmuncheneingerichtet.mitdenentsprechendenbewilligungenderdeutschenforschungsgemeinschaftkonntenfurdieteilprojekte vergebenwerden. gefuhrtwerden,imjahre1995elfundimjahre1996sechsweiterepromotionsstipendien deskollegs,dieaminstitutfurinformatikundaminstitutfurinformationstechnikdurchkeitenverteiltersystemefurparalleleundkooperativeanwendungsproblemlosungensowiediedazuerforderlichenmethoden,konzepteundverfahrenweiterzuentwickeln.die vielfaltigenfragestellungen,diesichausdieseraufgabeergeben,werdenindenteilprojektendeskollegs,diezuzweithemenbereichenzusammengefatsind,bearbeitet.unterdem DasGraduiertenkolleghatsichdieAufgabegestellt,dieEinsatz{undNutzungsmoglichmengefat,mitdenenvondenspezischenAnforderungenausgewahlterAnwendungsgebieteausgehendLosungsmethodenund{verfahrenfurdieProblemedieserAnwendungen Themenbereich"KooperierendeAgenteninverteiltenAnwendungen\sindArbeitenzusam- entwickeltwerden.dabeiwerdeninsbesonderelosungsansatzemitsystemenintelligenter, denenmethodenundverfahrenzurrealisierungparallelerundkooperativerproblemlosungenaufparallelrechnernundaufworkstation{netzenentwickeltwerden.diebehandelten ThemenreichenvonGrundlagenproblemenbishinzuunmittelbareinsetzbarenVerfahren. wird,gibteinenuberblickuberdiearbeitdeskollegsunduberdengegenwartigenstand derarbeitenderkollegiaten.erzeigtdievernetzungzwischendenarbeitendeskollegs unddenarbeiten,dieindernaherenundweiterenumgebungdeskollegsdurchgefuhrt DervorliegendeBericht,derzusammenmitdemerstenFortsetzungsantragvorgelegt exibelkooperierenderagentenverfolgt.unterdemthemenbereich"programmiermodelleundressourcenmanagementfurverteiltesysteme\sindarbeitenzusammengefat,mizeugendeinstitutionist. werden;ermachtdeutlich,dadaskollegeinewichtigeintegrierendeundsynergiener- Munchen,imMarz1997 Prof.Dr.P.P.Spies

6 Inhaltsverzeichnis 1UmsetzungderZielsetzungundderKonzeptiondesKollegs 1.1ArbeitskreiseundQuerschnittsthemendesKollegs ArbeitskreisMAD Querschnittsthemen ArbeitskreisRivS ZusammenarbeitmitexternenInstitutionen HochschulenundForschungseinrichtungen ZusammenarbeitmitSonderforschungsbereichen ZusammenarbeitmitIndustrieundWirtschaft Teilprojektsberichte EinlogikbasierterAnsatzzurModellierungkooperierenderAgenten 1.2.4ForschungsverbundeundRTB KonzeptezuragentenbasiertenParallelisierunginderBildanalyse Multi-AgentenKooperationinKonkurrenzszenarien VerteilteGenerierungvonObjekterkennungsprogrammen ComputationalEconomies,WahrscheinlichkeitsdichtenundNeuronaleNetzezurEntscheidungsmodellierunginMultiagentensystemen FlexibleAgentenimNetz-undSystemmanagement AgentengestutzterInformationsaustauschinglobalenInformationsraumen Agenten-basierte,marktwirtschaftlichorientierteLastverteilungfur 1.3.8EinagentenbasiertesSignalisierungssystemfurdenoenenTelekommunikationsmarkt SteuerungkooperativerparallelerTheorembeweiserunterAusnutzungvonAhnlichkeit numerischealgorithmen ModellprufungparallelerundverteilterProgrammablaufe RessourcenmanagementinverteiltenSystemen EinKalkulfurverteilteProgrammierung,basierendaufGraph-Ersetzung ModelCheckingundBisimulationbeinebenlaugenSystemenmit VerteilteattributierteGraphersetzungssysteme LastverwaltungaufArbeitsplatzrechnern ObjektorientierteSpezikationverteilterSysteme unendlichenzustandsraumen DurchfuhrungdesStudienprogrammes 2StipendiatendesKollegs 3AuswahlderStipendiaten InterneErfolgskontrollendesKollegs 209 7Zwischenbilanz 6Gastwissenschaftlerprogramm

7 TEILPROJEKTE Graduiertenkolleg:KooperationundRessourcenmanagementin1 UbersichtuberdieTeilprojekte Leitung:Prof.Dr.P.P.Spies verteiltensystemen Teilprojekt1.1: Themenbereich1:KooperierendeAgenteninverteiltenAnwendungen Leitung: Kollegiaten: Teilprojekt1.2: KooperierendeAgenteninverteiltenSystemen{Grundlagen Leitung: Prof.Dr.W.Brauer DirkOrmoneit,AngelaBucherl RessourcenmanagementinbreitbandigenATM{Kommunikationsnetzen Leitung: Kollegiat: Teilprojekt1.3: KooperierendeAgentenimNetz{undSystemmanagement Prof.Dr.J.Eberspacher Kollegiat: Prof.Dr.H.G.Hegering Maria{AthinaMountzia BernhardQuendt Kollegiat: Teilprojekt1.4: Leitung: KooperierendeAgentenundautonomeRobotersysteme Leitung: Teilprojekt1.5: FlorianFuchs KooperierendeAgenteninnerhalbComputergestutzterGruppenarbeit Prof.Dr.H.-J.Siegert Kollegiat: Prof.Dr.J.Schlichter Kollegiaten: Leitung: Teilprojekt1.6: DietrichBusching,MaximilianLuckenhaus BildversteheninverteiltenSystemen Prof.Dr.B.Radig MartinaNohmeier Teilprojekt2.1: Themenbereich2:ProgrammiermodelleundRessourcenmanagementfur verteiltesysteme Teilprojekt2.2: Kollegiat: Leitung: RichardMayr VerteilteAlgorithmen{Spezikation,Modellierung,Korrektheit Leitung: ProgrammentwicklungfurParallelrechnerundvernetzteArchitekturen Prof.Dr.A.Bode Prof.Dr.J.Esparza,Prof.Dr.W.Reisig Kollegiat: Teilprojekt2.3: ChristianRoder Kollegiaten: Leitung: MaximilianFrey,MarkusPodolsky Prof.Dr.M.Paul ezientenutzungheterogenerverteiltersysteme Anwendungsnahe,integrierteEntwicklungsumgebungfurdie Teilprojekt2.5: Kollegiat: Teilprojekt2.4: Leitung: SaschaGroh VerteilteRealisierungvonSpezikationsmodellenausdem Prof.Dr.P.P.Spies KonstruktionheteromorphparallelerSysteme Kollegiaten: Teilprojekt2.6: Leitung: BorisReichel,BarbaraKonig Prof.Dr.J.Eickel VerteilteInferenzsysteme CompilerbauundCompilerfurverteilteProgrammierung Teilprojekt2.7: Leitung: Kollegiaten: Leitung: VerteiltenumerischeAlgorithmenaufBaumen Prof.Dr.Chr.Zenger MarcFuchs Prof.Dr.E.Jessen Kollegiat: MartinBackschat

8 2 1 UmsetzungderZielsetzungundderKonzeptiondes AmAnfangseinerEinrichtungstandfurdieArbeitendesKollegsfolgenderPlan: DerTragweiteundderVielschichtigkeitdesThemas"KooperationundRessourcenmanagementinverteiltenSystemen\entsprechendsollendieArbeitenmitdenbeiden Themenschwerpunkten"KooperierendeAgenteninverteiltenAnwendungen\sowie DieKollegiatensollenindieArbeitsgruppenderHeimatlehrstuhlederTeilprojekte, KollegiatenmitdenThemendereinzelnenTeilprojektedurchgefuhrtwerden. "ProgrammiermodelleundRessourcenmanagementfurverteilteSysteme\vonden deskollegsundandererseitsalsmitgliederdergruppenihrerlehrstuhleanleitung, AnregungenundDiskussionspartnerfurihreArbeitenerhalten. derenthemensiebehandeln,integriertwerden,sodasieeinerseitsalsmitglieder DiesemPlanentsprechendwurdenbaldnachseinerEinrichtungzweiArbeitskreisedes bewahrt.siehatwesentlichdazubeigetragen,dasichdiezusammenarbeitimkollegsowie KollegsmitdenbeidenThemenschwerpunktengebildet.SiewarendieAusgangsbasisfur diezusammenarbeitderkollegiatenmitdengruppenderlehrstuhleunduberdiesemit dieweitereentwicklungdeskollegs. weitereninstitutionenintensivweiterentwickelthat.daskollegisteinwichtigertrager DiedemStartplanentsprechendeKonzeptionfurdieArbeitendesKollegshatsich dervernetzungzwischendenarbeitendieserinternenundexternengruppengeworden. Kollegs.ErskizziertdieThemen,dievondenKollegiatenimKollegbearbeitetwurden externeninstitutionen. undwerden,sowiediezusammenarbeitderkollegiatenmitweiterengruppenundmit DerGraphgibteinenvergrobertenUberblickuberdieVernetzungenderArbeitendes Kollegiaten. ZusammenarbeitmitexternenInstitutionen.InKapitel1.3folgendieZwischenberichteder ArbeitskreiseunduberdieQuerschnittsthemendesKollegssowieinKapitel1.2uberdie ImfolgendenwirduberdieseArbeitenberichtet,undzwarinKapitel1.1uberdiebeiden

9 1.UMSETZUNGDERZIELSETZUNGUNDDERKONZEPTION 3 IuW GK SFBs HuF MAD Arbeitskreise RivS Berichte dazu in Kap. 1.1 FVu RTB Querschnittsthemen Berichte dazu in Kap Teilprojekte Zwischenberichte der Kollegiaten in Kap Arbeitsgebiete.. der Heimatlehrstühle Vernetzung der Arbeiten des Kollegs

10 41.1 wurdenimerstenjahrdesbestehensdesgraduiertenkollegszweiarbeitskreiseinsleben UmdieKooperationundZusammenarbeitzwischendeneinzelnenKollegiatenzufordern, ArbeitskreiseundQuerschnittsthemendesKollegs groerenkreiszureden.dieaufteilungdiesesdiskussionsforumsinzweiteileistausden unddieabsicht,uberdieeinzelnenarbeitsschwerpunktederkollegiatenineinemetwas KollegiatenzurDiskussionvonallgemeinen,furalleKollegiateninteressantenThemen gerufen.dieallgemeinezielsetzungderarbeitskreisewar,einregelmaigestreender beidenthemenbereichendesgraduiertenkollegshervorgegangen.danebenexistiertein DiskussionsforumfuralleKollegiaten,indemthemenbereichubergreifendeDiskussionen 1.1.1ArbeitskreisMAD gefuhrtwerden. sichderagentenbegriimmermehrzueinemvieldeutigenundzunehmendinhaltslosen tenofteuphorisch.demgegenubergabesjedochnichtunberechtigtebefurchtungen,da TrotzvielerungelosterFragenwarendiePrognosenfurdieweitereEntwicklungvonAgen- IndenletztenJahrenwurdedasThemaAgentensehrintensivundkontroversdiskutiert. vonagentenbehandelt.dieseproblematikistgleichzeitigeineherausforderung,dadie Mode-Schlagwortentwickelnkonnte. Moglichkeitbesteht,AgentenausunterschiedlichenSichtweisenzubeleuchten.DerArbeitskreisMAD(Multi-AgentDiscussion)wurdeindiesemZusammenhanggeschaen,um wichtigevoraussetzungfurdiekooperationzwischendenteilprojektenzuschaen.im folgendensind5themenbereichekurzbeschrieben,dieimrahmenderarbeitskreistreen zurerreichungdeso.g.zielsbehandeltwurden. ThemaAgenten,jedochwerdensehrunterschiedlicheEinsatzgebietebzw.Teil-Aspekte InnerhalbdesGraduiertenkollegsbeschaftigensichzahlreicheTeilprojektemitdem ausdiesenheterogenensichtweisengemeinsameviewszuextrahierenunddadurcheine weggrundefurdenagenteneinsatzbzw.dieerwartetebedeutungvonagentenfurdie InvielenAnwendungsgebietenwirdnichtnurderBegriAgent,sondernauchdieBe MotivationfurdenEinsatzvonAgenten tediemotivationensind,agententechnologieeinzusetzen.hierbeiwurdenfurdieanwen- den,wardeshalbdiefragestellung,welchesausdersichtderbeteiligtenanwendungsgebie- verschiedenenanwendungsgebietekontroversdiskutiert. dungsbereichetelekommunikation,netzmanagement,cscw,robotikundbildverarbei- tungsowohlmistandeundunerfulltetechnologiewunschediskutiert,diedieentwicklung EinesdererstenThemen,dieinnerhalbderArbeitskreisdiskussionenuntersuchtwur- wichtige,inmehrerenanwendungsgebietenrelevantemotivationskriterienzusammenfat. Anforderungen,diesichdarausfurdieAgententechnologieergeben.AusdiesenprojektspezischenSichtweisenwurdedaraufhineineprojektubergreifendeUbersichterstellt,die neuertechnologienwieagentenmotivierenundvorantreiben,alsaucherwartungenund denstellendeausgangssituationen,dienachmeinungderteilnehmeramarbeitskreisdazu DiefolgendeAufstellungenthalteinigeBeispielefurAntriebsfaktorenundnichtzufrie-

11 gefuhrthaben,dainvielenanwendungsgebietenzunehmenddereinsatzvonagententechnologieinbetrachtgezogenwird: 1.UMSETZUNGDERZIELSETZUNGUNDDERKONZEPTION 5 auchdurchhoheanforderungenanezienzgekennzeichnet.diesubersteigthaugdie 1.VieleProblemlosungensinddurcheinenhohenRessourcenaufwand,abergleichzeitig LeistungsfahigkeitsequentiellerArchitekturen,sodaeinenebenlaugeAusfuhrungbzw. 2.VieleAufgabenstellungenhabenselbstschoneineninharentverteiltenCharakteroder Problemlosungenberucksichtigtwerdensollte. VerteilungaufmehrereHardwareeinheitenerforderlichwird,dieschonbeimEntwurfder beinhaltensogarkoniktsituationen,dienichtzentralgelostwerdenkonnen.indiesen AufgabenbereichenexistiertderWunschnacheinermoglichstnaturlichenReprasentation dergegebenenverteiltheitinderproblemlosung. 3.IneinigenAnwendungsgebietenergibtsichausdergleichzeitigenForderungnachVerteiltheit,KooperationundEzienzderzusatzlicheWunschnachMobilitatderkooperierendenKomponentenengelostwerdenmussen)istdiezulosendeAufgabenstellungdurchgroeHeterogenitatbzw.Dynamikgekennzeichnet.Hierwerdenleistungsfahige,nebenlaugarbeitende 4.InvielenAufgabenbereichen(z.B.beiProblemstellungen,diefurglobaleSzenari- 5.DesweiterenerhotmansichhaugdurchdenEinsatzkooperierender,nebenlaug dieanpassungsfahigkeitdermodelliertenlosungunterstutzen. Modellierungs-undAusfuhrungskomponentenbenotigt,diedieStrukturierung,aberauch arbeitendersoftware-einheitenvorteilebezuglichoenheit,skalierbarkeitund inkombinationmitdemeinsatzredundantersoftware-einheiten einebessererobustheitder Gesamtsysteme DerAgentenbegriausderSichtverschiedener invielenteil-undanwendungsgebietenderinformatikderbegridesagentengepragt.die FureineSoftwareeinheit,dieweitgehendselbstandigkomplexeAufgabenverrichtet,wurde Forschungsgebiete seieneineartuniversellerproblemloser.umdiesestrugerischescheinbildabzumildern, trachtungenstehtdaheroftdereindruck,agentenunddiezugehorigeagententechnologie gen,dieerfolgreichvonagentenbearbeitetwurden,istbeachtlich.beioberachlicherbe- MannigfaltigkeitundKomplexitatdiversermeistanwendungsspezischerAufgabenstellun- denagenteneinzelneranwendungsgebieteverbergen,durchwelchederimvorigenabschnittangesprochenenerwartungendiesejeweilsmotiviertwarenundwelcheprobleme wurdeimarbeitskreisuntersucht,welchetechnologischenneuerungensichkonkrethinter denerforschungsgebiete,inwelchensichagententechnologieentwickelthat.eswerden damiteinhergehen. DiefolgendeZusammenstellungzeigtdenAgentenbegridaherausderSichtverschie-

12 6 Agententyp Intelligenter Erwartung Komplexitatsreduktion TechnologischeNeuerung MobilerAgentNeueAnwendungenundProdukte: beimprogrammentwurf, KooperationvonExpertensystemen. MentalistischeLogik, Network-PC(NC), StrukturierteKommunikationssprache. AgentensprachenundInterpreter: z.b.telescript,java. Programmstruktur,Agentenzyklus, BenutzeragentKooperationmitmenschlichemBenutzer,Autonome,lernende, SmartMessaging, Tabelle1:Agententypen,ErwartungenundNeuerungenderAgententechnologie. FlexibleAgentenimNetzmanagement AbnahmevonRoutineentscheidungen. benutzeradaptiertewerkzeuge. dreiwichtigeagententypenaufgelistet,sowiebeispielefurerrungenschaften,diefuroder mitdemjeweiligenagententyprealisiertwurden. tionbeimentwurfvonsoftwaresystemendurchdiemoglichkeiteinerartintuitivenpro- grammierungzuerreichen.kernderlogikbildendabeibegrie,mitdenendermensch IntentionLogik)[Sho93]. intuitivbestimmtevorstellungenverbindet,etwaglaube(belief),wunsch(desire)und nierenwirdimnachstenabschnittbeschrieben. DiementalistischeLogikwurdeu.a.mitdemZielentworfen,eineKomplexitatsreduk- EineweitereMoglichkeit,AgentenuberwiederholtanzutreendeEigenschaftenzude- Absicht(Intention).WichtigsterVertreterdieserLogikbildetdieBDI-Logik(Belief-DesiretenprogrammesistebenfallsdieErwartungaufKomplexitatsreduktionbeimEntwurfspro- denagentenzyklusauf.manunterscheidetimwesentlichendiestufenwahrnehmung(sensorik),planungundhandlungsausfuhrung(aktorik).mitdieserstrukturierungeinesagen- Agentenprogrammeweisenhaugeinecharakteristische,zumeistdreistugeStruktur, tiveprogrammarchitekturevorgeschlagen. fuhrtallerdingsoftzulangsamerperformanz.ausdiesemgrundewurdenalternativreakzeverbunden.dietatsache,dadasagentenprogrammeinenplanungprozedurchlaufttelligenz(vki).motiviertwurdedieserteilbereichderinformatikursprunglichdurchdie konnen.alsvoraussetzungwurdenverschiedenestrukturiertekommunikationssprachen Erwartung,komplexeProblemedurchkooperierendeExpertensystemeezienterlosenzu DieKooperationvonAgentenistForschungsgegenstandderVerteiltenKunstlichenIn- nurstandardisiertenachrichtentypenzulassig. sindbeideragentenkommunikationmithilfeeinerstrukturiertenkommunikationssprache entwickelt,einhauptvertreteristkqml/kif.imunterschiedzurobjektkommunikation ZurAbgrenzungvonanderenAgententypenwerdensiealsIntelligenteAgentenbezeichnetĖinenzweitenAgententypbildendieMobilenAgenten Programmcode,derwahronssprachesindhauggemeinsameKennzeichenvonAgentenausdemBereichKI/VKI. MentalistischeLogik,derAgentenzyklusundeinestrukturierteAgentenkommunikatiseineinesspeziellenAgentenspracheninterpretersaufdenRechnernvoraus.DieErwartungenanMobileAgentensindvielschichtigundhauptsachlichdurchpotentielleAnwendungeendseinerAusfuhrungvonRechnerzuRechnermigrierenkann.DiessetztdasVorhanden-

13 gepragt.dreianwendungenseienkurzskizziert,dernc(network-pcoderinternet-pc), 1.UMSETZUNGDERZIELSETZUNGUNDDERKONZEPTION 7 Internet.Softwareistsomitnichtfestinstalliert,sondernwirdbeiBedarfleihweisegegen Intelligent nachrichtenundsog.'FlexibleAgenten'imNetzmanagement. GebuhrvonspeziellenInternetservernzurVerfugunggestellt. DerNCbeziehtdenGroteilseinerSoftwareinFormvonMobilenAgentenuberdas furderartigenachrichten,z.banimation. durchprogrammcodeerganzt.dieseroneteinereihevonneuengestaltungsmoglichkeiten ImNetzmanagementwerdeneinfacheRoutineaufgaben(ErfassungvonRessourcendaten)vonAgentenundubergeordnete,koordinativeArbeitenvonsogenanntenManagertenalsvorteilhaft.InFormmobilenProgrammcodeswerdenTeilaufgabenderManageran exibleagentendelegiert. bunden,durchmigrationvonprogrammteileneineezientelastverteilunginmehrrech- nersystemenzuerreichen. UnabhangigvonspeziellenAnwendungenistmitMobilenAgentendieHonungver- InintelligentenMailnachrichten(smartmessaging)werdenherkommlicheNachrichten durchgefuhrt.zurentlastungdermanagererweistsichdaskonzeptderexiblenagen- Agentensprachenzusehen,diedieMigrationvonProgrammcodeermoglichen.Anhanddes beidenenderanlazurmigrationvomquellrechnerausgeht(z.btelescript),zumanderen AusgangspunktesderMigrationlassensichzweiArtenunterscheiden.ZumeinenSprachen, AlswesentlichetechnologischeNeuerungimZusammenhangzuMobilenAgentensind operationmitanderenagenten,alsvielmehrdiekooperationmiteinemmenschlichenbe- nutzerimvordergrund.damitverbundenistdieerwartung,daderbenutzeragentletzt- endlichdemmenschengewisseroutineaufgabenabnimmt.voraussetzungfurdeneinsatz DendrittenAgententypbildendieBenutzeragenten.BeiihnenstehtwenigerdieKo- Sprachen,beidenenderZielrechnerdieMigrationvonProgrammcodeeinleitet(z.B.Java). vonbenutzeragentenistdieexistenzwiederkehrenderroutineaktionenimmenschlichen Handeln. muster.dabeivergleichtderagentfortwahrendaktionen,dieervorschlagenwurde,mit ginn,inderlernphase,erkenntundspeichertderbenutzeragentwiederkehrendeaktions- durchlauftdreizustande,diedurchzunehmendeautonomiegekennzeichnetsind.zube- BekanntistdasMailwerkzeugvonP.Maes[Mae94]alstypischerBenutzeragent.Er Benutzerquittiertwerdenmussen.ErstwennderAgentdasBenutzerverhaltenweitgehend reichtist,machtderagentselbstandighandlungsvorschlage,dieaberzunachstnochvom korrektvorhersagt,istaucheinevollstandigautonomevorgehensweisemoglich. tatsachlichvombenutzererbrachten.sobaldeingewissergradanubereinstimmunger- WenneseinenBegriausderInformatikgibt,dermehralsjederandereinverschiedensten TeilbereichenundauchangrenzendenGebietendieserWissenschaftindenletztenJahren EigenschaftenzurCharakterisierungvonAgenten Verbreitunggefundenhat,sotritdiesaufdenBegri'Agent'zu.BiszumheutigenZeitpunktistdiesemBegriaberkeineeindeutigeBedeutungzugeordnet eineverbindliche unterschiedlichewegezueinersolchendenitionerkennen,diebeideihreeigeneproble- Denitionexistiertnicht. WennmanbisherigeDenitionsansatzeausderLiteraturbetrachtet,sokannmanzwei

14 8matikbesitzen.AufdereinenSeitendetmanAnsatze,dieanwendungsspezischeAnforderungenalsMastabfurAgentenansetzen.Dieseristdanngewohnlichnichtaufandere Anwendungsbereicheubertragbar.SomitresultierendarausunvereinbareAgentenbegriffe,dieimwesentlicheneineMengevonManahmenbeinhalten,vondenenmansicheine stetsmitandieanwendungangepatenfahigkeitenausgestattetseinwerden.dierealisierungeinesuniversalagentenistnichterfolgversprechend. schlechthinaussehensoll.dieswiederumistalsproblematischanzusehen,weilagenten AufderanderenSeitegibtesAnsatze,dieversuchen,zubeschreiben,wiederAgent VerbesserungfurdiejeweiligeAnwendungerhot. bilitatoderrationalitat,umnureinigederinderliteraturhauggenanntenzuzitieren voneigenschaftenzupostulierensondernvielmehrnurdastypischefureinenagenten herauszustellen.eigenschaften,dieeinagentpotentiellbesitzt z.b.autonomie,mo- ImArbeitskreiswurdedaherderWegeingeschlagen,nichteinenbestimmtenKatalog (siehez.b.[wj95]) sindnaherzucharakterisieren.dieseransatzendetzwarnichtin Merkmalegenanntwerden: bezuglichdiesesbegriesfuhrenzukonnen. einerdenitiondesbegries'agent',versprichtaberumsomehr,zueinembreitenkonsens AlstypischfureinenAgentenmussenvorallemdieimfolgendenkurzcharakterisierten undkapseltinsichdiehierzunotwendigenfahigkeiten.dabeiistesnichtentscheidend,ob erforderlicheswissentatsachlichlokalimagentengespeichertistoderobderagentuber geeignetemethodenverfugt,sichdieseswissenausseinerumweltzubeschaen.einagent KapselungvonFahigkeitenineinerRolle.EinAgentubteinespezizierteRolleaus kannmehrererolleninseinemrepertoirehabenunddiesejenacherfordernisausuben. tionenplan,decide,eectundmodifyunddendreisensorfunktionensee,doundmonitor [Lev89]einenderartigenAutonomiezyklusein,derausdenelementarenUbergangsfunklichendieStufenPerzeption,PlanungundAktiondurchlauft.BeispielsweisefuhrtLeviin Agentenzyklus.TypischfurAgentenist,dasieeinenZyklusaufweisen,derimwesentdendbestimmt. besteht.durchdiesenzykluswirddasproblemlosungsverhalteneinesagentenentschei- reprasentiertwird,oderzusatzlichauchnochkontrollwissen,wasweitergehendekonzepte AnteileihresWissensexplizit.DiesisteinwesentlicherFaktorfurdieRealisierungvon Lernfahigkeit.Dabeimudierenziertwerden,obausschlielichDomanenwissenexplizit ExpliziteWissensreprasentation.Agentenreprasentierentypischerweisebestimmte FahigkeitzurkomplexenKommunikation.Kommunikationspieltnaturgemaeine zurdynamischenadaptionvonagentenanwechselndeanforderungenermoglicht. groerolleineinemmulti-agentensystem.inhinblickaufdiekommunikativenfahigkeitenbesitzenagentenmoglichkeiten,dieuberdaseinfachesend/receivederobjekte hinausgeht siesindinderlage,komplexeverhandlungenzufuhren.

15 1.UMSETZUNGDERZIELSETZUNGUNDDERKONZEPTION DaruberhinauswurdeimRahmendesArbeiteskreiseseinKonzeptzurEinteilungvon9 dungmitdieserthematikstehen.beispielsweisewurdeerortert,inwieferndieentwicklung satzfuragentenbietet.desweiterenwurdennochanderefragendiskutiert,dieinverbin- vonprogrammiersprachen speziellagentenprogrammiersprachen einenpragenden AgentencharakteristikainverschiedeneKategorienerarbeitet,daseinenKlassizierungsan LerneninAgentensystemen EinuaufdenAgentenbegribesitzt. EinehaugwunschenswerteEigenschafteinesAgentenstelltseineLern-bzw.Adapti- KonstruktioneinesezientenGesamtsystemsunerlalich,dadieeinzelnenAgentensich onsfahigkeitdar.multiagentensysteme(mas)zeichnensichgewohnlichdurchbetrachtli- chekomplexitatsowienichtdeterministischedynamikaus.dementsprechendistesfurdie blickaufihreanwendbarkeitfurmasuntersucht.dabeistelltesichheraus,dau.a. kunstlicheneuronalenetze(knn)furdiesichergebendenproblematikenvielversprechenderscheinen.hierbeiunterscheidetmanzwischenuberwachtem,unuberwachtemund EntsprechendwurdeninnerhalbdesArbeitskreisesexistierendeLernverfahreninHin- denveranderungenihrerumweltanpassen. Verstarkungslernen: korrekteverhaltenineinergegebenensituationspeziziert.zieldeslernensistes,ein Verhaltensmusterzuentwickeln,welchesdervorgegebenenSpezikationmoglichstgenau entspricht.alsbeispielhierfurhabenwirdenbackpropagation-algorithmusbetrachtet. UberwachtesLernenzeichnetsichdurchdieGegenwarteinesLehrersaus,welcherdas Algorithmus. denprozessenherausgefundenwerden.beispiele:kohonen-karten,mischdichtenmitem- UnuberwachtesLernen:HieristkeinLehrervorhanden,sonderndasgeeigneteVerhaltenmuaufderBasisvonstochastischenSuchalgorithmenundselbstorganisieren- Verstarkungslernen:AlsFeedbackerhaltderLernendelediglicheinSignal,welches zeitlichedimensionbesitzt,sodazurbeurteilungdesnutzenseineraktionzumzeitpunkt aufmaserscheinenderartigeverfahrenerfolgversprechend,dadasmasjaeinewichtige denmomentanennutzenheutigersowievergangeneraktionenzusammenfat.inhinblick tdiegesamtevorgeschichteberucksichtigtwerdenmu. isoliertenlernenmubeimultiagentenlernenberucksichtigtwerden,dadaswissensowie daslerneneinesagentendurchwechselwirkungenmitdenanderenagentenbeeinut kurzemgegenstandintensiverforschung.imgegensatzzumsingle-agent-learningoder SpeziellimZusammenhangmitMASsinddiebeschriebenenLernverfahrenerstseit eineintegrationindieanwendungenausanderenteilprojekten,sowieeineentsprechende denbeidenlernkategorienmoglichist.wirhoen,imrahmendesarbeitskreisesverstarkt ErweiterungderdortangewandtenMethodenzuerreichen. wird.esexistierenallerdingsgrenzsituationen,indenenkeineklaretrennungzwischen

16 10 NebenvielentheoretischenAspektenvonAgentensindfurvielederAgententeilprojektedes GraduiertenkollegsauchFragenbezuglichderRealisierungvonAgentenvonInteresse.Erst Agentensprachen wenndieindenvorigenabschnittenbeschriebeneneigenschaftenauchtatsachlichezient beschriebenenerwartungenerfullen. chendvieleagentensprachenentstanden.imrahmendesarbeitskreiseshabenwirunsmit mittelsgeeigneterprogrammiersprachenspezizierbarsind,kannagententechnologiedie einigendavonbeschaftigt.diesebeinhaltenunteranderen: AlsFolgederraschenEntwicklungvonAgentenmodellenund-prototypensindentspre- ABLE:AgentBehaviourLanguage.ABLEerlaubtdieBeschreibungundSpezikati- vonregelnmitzeitbedingungenversehenseinkonnen. raledatenbanken.derunterschiedzunormalenproduktionensystemenbestehtdarin,da Regelnparallelanwendbar,dynamisch,beliebigschachtelbarsindundVoraussetzungen onvonagentenverhaltendurchatomareverhaltensweisen,produktionsregelnundtempo- Verfugung,diefurdieRealisierungdermeistenAgentenarchitekturenbenotigtwerden EntwicklungvonverteiltenKIAnwendungengeeignetist.SiestelltKern-Elementezur z.b.multi-tasking:prozeistrst-classobject,mitforkmoglichkeit),kommunikati- April:AgentProcessInteractionLanguage.AprilisteineSprache,diefurdie daapplikationaufexternestimuliinechtzeitantwortenkann,daechtzeit-anforderung undsymbolverarbeitungsfahigkeitenoftkollidieren). Matching-undSymbolProcessing-Fahigkeiten,begrenzteRealtime-Features(nurinsoweit, on(netzwerk-transparenteunterstutzungvonagent-to-agentkommunikation),pattern- Mai2l.Mai2lstellteinereichhaltigeMengevonvordeniertenAbstraktionenzurVerfugung,insbesonderereprasentiertesKonstrukte,dieindemAgenten-Basiszyklus(Modell deranwendungrightarrowzielaktivierungrightarrowplanenrightarrowsynchronisationrightarrowausfuhrungmitauswirkungaufmodellderanwendung)benotigtwerdenprimitivenlassensichkooperationsmethodenerstellen(z.b.komplexemeta-plane,um NebenKomponentenfurdenAgenten-GrundzyklusstelltMai2lKooperationsprimitivezur Verfugung,wobeidiePrimitiveselbstalsPlanereprasentiertsind.AusdenKooperations- domanenspezischemulti-agenten-planezukonstruierenundauszufuhren,z.b.kooperationsmethodenwiecontractnet). Mekka.MekkaisteineMehragentenspracheundEntwicklungsumgebungzurKonstruktionkooperativerAnwendungenundbestehtaus:Mai2l-Modellierungsformalismus(Agenten,Interaktionsformalismen),Bibliotheken(furvordenierteAgentenundKooperationsmethoden)sowieEntwicklungswerkzeugen.Beispielefurvordenierte,generischeAgenten DerBegriAgentstehthierbeifureineselbstandigarbeitende,mitbestimmtenPro- MAGSY.MagsyisteineEntwicklungsplattformfurregelbasierteMultiagentensysteme. sindagentdirectoryservice,monitoragentunduser-interface-agent.

17 blemlosungsfahigkeitenausgestatteterecheneinheit,dieinnerhalbihrerfahigkeitenuber 1.UMSETZUNGDERZIELSETZUNGUNDDERKONZEPTION 11 Informations-undKontrollautonomieverfugt.InMagsywirddasVerhaltenderAgenten Interpreter(injeeinemUNIX-Proze)dargestellt.DieserInterpreteristeineReimplementierungderOPS5-Lisp-VersioninC.DesweiterenistesjedemAgentenmoglich,neue AgentenzustartenundmitihnenKontaktaufzunehmen.HierdurchkannsichderAufbau ineinemops5-dialektbeschrieben.zurlaufzeitwirdjederagentdurcheinenops5- desagentennetzesdynamischandern. realisierendenprototypenentstandenundsinddaheraufspezielleagentenmodellezugeschnitten.diesesprachenlieferndaherfurprojektemitabweichendemagentenmodell nichtdiegeeigneteunterstutzung.alsalternativezutypischenagentensprachenexistierenjedochauchprogrammiersprachen,diezwarnichtexplizitfuragentengeschaenwur- existierendenagentensprachensindursprunglichinengemzusammenhangmiteinemzu zurealisierendesagentenprojekteinepassenderealisierungssprachezunden.vieleder TrotzderVielfaltexistierenderAgentensprachenistesimmernochschwierig,furein FazitzurArbeitdesArbeitskreisesMAD den,diejedochimmermehrelementebereitstellen,diefurdierealisierungvonagenten wesentlichsind(z.b.java). WeltundderdadurchentstehendenProblemenochdeutlicherbewutgewordensind. MitgliederndurchdieDiskussionenAusmaundTragweitederHeterogenitatderAgenten- AlsabschlieendesFazitderbisherigenTreenistanzumerken,dasicherlichdeneinzelnen objektiverbeschreibenzukonnen,hilftaberauchdabei,durchdasverstandnisvonagen- gewonnenhaben.diestragtsowohldazubei,dieeigenenarbeitenbessereinordnenund gen,dadievertreterderverschiedenenteilprojekteeinobjektiveresbildvonagententum GeradedasdetaillierteErkennenundVerstehendieserVielfalthatjedochdazubeigetrabemuhungenstarkerzuvermeidenunddenInformationsaustauschzuerleichtern. Literatur tenmodellenundsichtweisenandereragenteneinsatzgebieteredundanteuntersuchungs- [Mae94]P.Maes.agentsthatreduceWorkandInformationOverload.Communications [Lev89]P.Levi.Architecturesofindividualanddistributedautonomousagents.InProc oftheacm,37(7),1994. ofthe2ndintelligentautonomoussystems,amsterdam,1989. [WJ95]M.WooldridgeundN.R.Jennings.IntelligentAgents:TheoryandPractice.In [Sho93]Y.Shoham.Agent-orientedProgramming.ArticialIntelligence,60(1), ArbeitskreisRivS KnowledgeEngineeringReview Themengebiet"ProgrammiermodelleundRessourcenmanagementfurverteilteSysteme\ DerArbeitskreis"RessourceninverteiltenSystemen\bietetallenInteressiertenandem

18 12 eindiskussionsforum,umuberihrearbeiten,alsauchuberschwerpunkteundbegrie diediesenbereichbetreen,zureden.indemzuruckliegendenzeitraumwurdenfolgende Themenbehandelt: Eswurdeversucht,unterschiedlicheSichtenaufdieseBegriezuvereinenundGemeinsamkeitenherauszuarbeiten. DieBegrie"System\und"Ressource\sindzentralfurdieTeilnehmerdesArbeitskreises System-undRessourcenbegri SystemeundSystembeschreibung: DerBegri"verteiltesSystem\warAusgangspunktfureineDiskussionzurBeschrei- identiziert:einsystemsetztsichzusammenaus schiedlicherauassungen,wurdenzweikomponentenalswesentlichebestandteile denenteilprojektenwirddieserbegrii.a.unterschiedlichverwendet.trotzunter- bungundbegrisbstimmungvon"system\imallgemeinensinn.indenverschie- InterpretationenuberdiesenbeidenMengenermoglichensemantischeAussagenbzgl. {einermengevonrelationenuberdiesenobjekten {einermengeautonomerobjekteund dersysteme. ImweiterenVerlaufwurdenverschiedeneAuspragungenundVariantenvonSystemen undsystembeschreibungenandiskutiert,z.b.: {oeneversusgeschlossenesysteme RessourcenundRessourcenmanagementinverteiltenSystemen: {VollstandigkeitversusHandhabbarkeitvonSystemen {diebeziehungvonsystemenzuihrerumwelt(das"komplementarsystem\) sourcenmanagementsystemeklassizierenkann. QualitateinesRessourcenmanagementsabhangtundwiemanRessourcenundRes- DieDiskussionbeschaftigtesichvorallemmitderFrage,vonwelchenFaktorendie {VerteilteSystemebewegensichimGegensatzzusequentiellenineinemglo- benotigt.dieeinzelnenaktivenkomponenteneinessystemsverfugennuruber einenausschnitt i.a.nurlokaleinformationen dervergangenheit.diequalitatderverwaltunghangtsomitstarkvonderverwendetenheuristikab.als werden. managementwerdeninformationenuberdieentwicklungdesgesamtenraums balen,schwerkontrollierbaren,zustandsraum.fureinoptimalesressourcen- {RessourcenlassensichnachunterschiedlichenGesichtspunktenklassizieren. BasisfureineBewertungkonntedieAntwortzeitderKomponentenverwendet schreibungsmethodewurdeseparatbehandelt(sieheabschnitt ). sichfunktionalitatundstruktur.diefragenacheineradaquatenformalenbe- FurdieEntwicklungeinesallgemeinenRessourcenmanagementmodellseignen

19 1.UMSETZUNGDERZIELSETZUNGUNDDERKONZEPTION {RessourcenmanagementsystemelassensichnachihremAbstraktionsgradklas- 13 mawurdeineinerweiterendiskussionsrundegenauerbehandelt: griertesmanagement.beimischsystemenbestehtdiegefahr,dasichdiever- wendetenverwaltungsstrategieengegenseitignegativbeeinussen.diesesthe- sizieren.diebeidenextremfallesindsystemintegriertesundanwendungsinte- RessourcenaufunterschiedlichstenAbstraktionsniveaus: zelnenprojektebeschaftigen.imwesentlichenkonnenfolgendeebeneninnerhalbdes det.diesliegtandenunterschiedlichenabstraktionsebenen,mitdenensichdieein- DerBegriRessourcenwirdinjedemTeilprojektfurandereBetriebsmittelverwen- Graduiertenkollegsunterschiedenwerden: {Anwendungsebene(anwendungsintegriertes Ressourcenmanagement): ImVordergrundstehteinespezielleAnwendungdieezientaufeinemgegebenenSystemausgefuhrtwerdensoll.DiezurVerfugungstehendenRessourcen vonfunktionenoderzugrishaugkeitenaufgemeinsameobjektebeschrieben. sinddemzufolgediebetriebssystemdiensteundanwendungsspezischeobjekte. DieGutederRessourcenverwaltungwirddurchMessungderAusfuhrungszeiten {BetriebssystemebenemitRessourcenverwaltung(systemintegriertes Ressourcenmanagement): VerfugungstehendenRessourcensinddieHardwareobjekte.MessungenerfolgenentsprechendaufBasisvonProzessorzyklenoderZugrishaugkeitenauf Vordergrund.DasManagamentversucht,denAnforderungenderAnwendungeninFormvonBetriebssystemdienstenzugenugen.DiefurdieseDienstezur AufderEbenederBetriebssystemetretendieHardwareressourcenmehrinden Systembeschreibungenund-analysen Speicherzellen. ZurformalenBeschreibungverteilterSystemegibtesinderInformatikverschiedeneAnsatze.ImArbeitskreisstelltendieTeilnehmerdievonihnenbetrachtetenModellevor. DabeiwurdendieVor-undNachteiledereinzelnenAnsatzesowiederenZusammenhang diskutiert. AdaquateformaleBeschreibungsmethodenfurRessourcenmanagementsysteme: EswurdenverschiedeneMethodendiskutiert,diefurdieBeschreibungvonRessourcenmanagementgeeigneterscheinen: {AttributierteGrammatikeneignensichzurBeschreibungderhierarchischen StrukturvonRessourcen.HierbeimujedeRessourcedurcheineattributierteProduktionbeschriebenwerden.DieProduktionspeziziertihreStruktur, d.h.welcheressourcenzurrealisierungbenotigtwerden.derkonkreteableitungsbaumeinerressourceninstanzveranlatdieauswertungderdeneinzelnen KomponentenzugeordnetenAttribute(z.B.Antwortzeit).

20 14 {DieFunktionalitatvonRessourcenkanndurchalgebraischeSpezikationen beschriebenwerden.hierbeizeigtesich,dafurdiebewertungeinzelnerfunk- GraphgrammatikenundIhreAnwendungsgebiete: tionalitateneinekopplungderalgebraischenspezikationmiteinerattributier- tengrammatiksinnvollware. EinVortragdientealsEinfuhrungindieThematik"GraphgrammatikenundGra- diesyntaktischestruktureinesmassivenstrukturiertensystemesdurcheinegraphgrammatikspeziziertwerdenkannphersetzungssysteme\.hierzuwurdeimspeziellenaufdiebesonderheitenimvergleichzuwortgrammatikeneingegangen.anhandvonproteinenwurdeerlautert,wie furdiespezikationdynamischenverhaltensdiskutiert. ImAnschluandenVortragwurdedieVerwendungvonGraphersetzungssystemen EinGraph-KalkulfurverteilteProgrammierung: IneinemVortragwurdeeinGraph-KalkulzurverteiltenProgrammierungvorgestellt. Philosophers\erlautert. benwird.dieeigenschaftendeskalkulswurdenanhanddesbeispielsder"dining wobeidiedynamikeinesverteiltensystemsdurchgraphtransformationenbeschrie- IndiesemKalkulwerdenverteilteSystemedurchhierarchischeGraphendargestellt, mithilfedeskalkulseinfachundadaquatbeschreibenlassen.auerdemwurden BeideranschlieendenDiskussiongingesumdieFrage,obsichverteilteSysteme EinTableauverfahrenzumModel-CheckingvonPetri-Netzenmitdemlinearen-Kalkul: EswurdeineinemVortrageinTableauverfahrenvorgestellt,dasdasModel-Checking EzienzgesichtspunktebeiderImplementierungdiskutiert. nichtalsbeweisverfahrengeeignet.dagegenkanndastableauverfahrenalsbeweis- -Kalkulentscheidbar,dochistdieserAlgorithmusnichtprimitivrekursivundauch kennexttime-operator)lost.diesesproblemistzwarauchfurdenvollenlinearen ProblemfurPetri-NetzeundeineUntermengedeslinearen-Kalkul(ohnedenstar Ressourcenmanagement:LastundArbeitsleistung verfahrendienenundlieferteineguteintuitiondafur,warumdiebewieseneeigen- schaftgilt. Problemstellungen:WiedeniertmandiezentralenBegrie"Last\und"Arbeit\?Wie erhaltmansinnvollemegroen?wiesiehteinskalierbaresressourcenmanagement-system aus?welcheproblemeergebensichinheterogenensystemen? BeiderkonkretenRealisierungvonRessourcenmanagement-Verfahrengibteszahlreiche MoglicheDenitionenderBegrie"Last\und"Arbeit\: AusgangspunktfurdieDiskussionsrundewardieZusammenstellungverschiedener BereichderRessourcenverwaltung(insbesonderederLastverwaltung)vongrundlegenderBedeutung.AllerdingswerdendieseBegrieinderLiteratur,fallsuberhaupt, DenitionenfurdiebeidenBegrie"Last\und"Arbeit\.BeideBegriesindim

21 1.UMSETZUNGDERZIELSETZUNGUNDDERKONZEPTION nurungenauerklart.esstelltesichheraus,daeineeinheitlichedenitionvon"last\ 15 verwiesen,daimhinblickaufverschiedeneproblemstellungeneinzeitlicheraspekt betrachtenkann,nurschwerzundenist.andieserstelleseibeispielsweisedarauf und"arbeit\aufgrunddervielfaltigenblickwinkel,unterdenenmandiesebegrie dessenaugenblicklicheoderzukunftigearbeitbestimmt?furdiemethodenderlasterfassunghabendiesebeidenansatzeunterschiedlicheauswirkungen. derbeidenbegrienichtfestgelegtwerdensollte:wirddielasteinessystemsdurch RessourcenmanagementbeiderPerformance-Evaluierung: genschaftenspielenzumbeispieleeinezentralerollefurdieperformance-evaluierung Abschnitt )wurdeimArbeitskreisversucht,herauszuarbeiten,welcheEigenschaftenvonRessourcenfurdieeinzelnenTeilnehmervonInteressesind.DieseEi- AusgehendvonderDiskussionubereineformaleDenitionvonRessourcen(siehe vonverteiltenanwendungenundfurdiestrategiedenitionbeiderentwicklungvon Ressourcenmangementeinheiten. {UmdenStandpunktausdemBlickwinkelderPerformance-Analysegenauerzu stemsfurdieperformance-evaluierungeinerverteiltenanwendunginteressant dargestellt,danursolcheeigenschaftenvonressourceneinesverteiltensy- LokalisierungvonLeistungsengpassengehalten.IndiesemVortragwurde betrachten,wurdeeinvortraguberdieverwendungvonspezikationenzur sichauchspaterinderdiskussionzueinemvortraguberdiedenitionvon sind,diederbenutzerauchtatsachlichbeeinussenkann.hierbeiergabsich Last(sieheweiteroben).SoistesfurdiePerfomance-Analyseausreichend,die sourcenmanagementstrategieninteresssantsind.ahnlicheergebnisseergaben inderspaterendiskussioneinunterschiedzudeneigenschaften,diefurres- inwieweitdiegemessenengroenextrapolationenfurdiezukunftdarstellen. gienvonressourcenmangementsystemenimmernochabgeschatztwerdenmu, Megroensozuverwenden,wiesiegemessenwurde,wahrendbeidenStrate- {DesweiterenwurdeineinemVortrageineDenitionvonatomarenMegroenvorgestellt,dieeinenBezugzwischenderVerwendungderRessource unddemgeradevorhandenenzustandderanwendungherstellt.dieserbezug zwischenverwendungderressourceunddemprogrammcodeistnotig,umeine lichenprogrammablaufsonderneineklassevonprogrammablaufenbezuglich tions-netzenundablaufzeitenfureinzelneaktionennichtnurdenursprung- AuerdemwurdeeineMoglichkeitvorgestellt,basierendaufZustands-Ak- LokaliserungderUrsachenvonLeistungsengpassendurchfuhrenzukonnen. ihrerperformance-eigenschaftenzuuntersuchen.dabeispieltdiedenitionvon InterleavingsvonZustands-Aktions-Netzenbzgl.einerbestimmtenKongurationvonRessourceneinezentraleRolle.ImAnschluandenVortragwurde diskutiert,inwieweitdievorgeschlagenebildungvoninterleavingsdietatsachlichenablaufeaufrealenarchitekturenreprasentiernkonnten. NeueundunkonventionelleAnsatzezurdynamischenLastverteilung: IndieserDiskussionwurdendieProblemekonventionellerLastverteilungssy-

22 16 vondenprogrammierernundbenutzernverteilterundparalleleranwendungenan AusgangspunktwarendabeidieAnforderungen,dieheutzutageundinZukunft ineinemvortragneuartigelosungsansatzevorgestelltundanschlieendbewertet. stemeinworkstationnetzenundmultiprozessorsystemenerortertundexemplarisch einlastverteilungssystemgestelltwerden: {EinLastverteilungssystemsolltesoorganisiertsein,daseineLeistungundsein VerwaltungsaufwandnurgraduellmitderGroe(RechnerzahlundtopologischerUmfang)desverteiltenSystemsundderDynamikdesLastaufkommens {EinLastverteilungssystemsolltedieHeterogenitatdesverteiltenSystemsbe- dezentral(undmitlokalersicht)organisiertundnureingeschranktskalierbar. abnimmt.diekonventionellenlastverteilungssystemesindmeistenszentraloder generechnerknoten. turen,dierechnerleistungetc.nochbeschrankensichvieleansatzeaufhomo- rucksichtigen,inworkstationnetzenbeispielsweisedieverschiedenenarchitek- AlsManahmen,diesenAnforderungengerechtzuwerden,wurdenzweineuartige Ansatzevorgestellt: {HierarchischorganisierteMaklerzurAggregationvonLastinformationundzur EinVortragstelltedannexemplarischeinLastverteilungssystemvor,dasdieseAn- {EinfuhrungeinesPreismechanismusfurdieRessourcennutzung Lastverteilung satzedurcheine"computationaleconomy\realisiert.esbestehtausdiensterbrin- Ressourcenauszuwahlen,dieihnengemaihremBudgetundihrerPraferenzenam entsprechendennutzungspreisfest.dieserlaubtdanndenkonsumenten,diejenigen sourcenlegeneinenihrerfahigkeitenundihrernachfrageseitensderkonsumenten gern(maklerundrechner)undkonsumenten(rechenauftrage).diensteundres- senschaftenist. tionher,wiesiegegenstanddermikrookonomischentheorieindenwirschaftswis- derlastverteilunginverteiltensystemenmitderproblematikderressourcenalloka- wichtigstenerscheinen.dieerorterungdieserneuenansatzestellteauchdenbezug EntwicklungparallelerAnwendungenaufgekoppeltenArbeitsplatzrechnernsegeringeKommunikationsleistunggegenuber.AlsKonsequenzergibtsichfurucksichtigenhat:einerinsgesamthohenRechenleistungstehteinevergleichsweiwicklereinerparallelenAnwendungaufdieserspeziellenHardwareplattformzube- ZuBeginndesVortragswurdendiegrundlegendenProblemeerortert,diederEnt- geringerdatenmenge,sowiedievermeidunghaugerglobalersynchronisationsoperationen. denanwendungsentwicklerdievermeidunghaugauftretenderkommunikationmit ImzweitenTeildesVortragswurdeeinFallbeispielfureinenachrichtenorientierte, paralleleprogrammierbibliothekvorgestellt:pvm(parallelvirtualmachine).an-

23 1.UMSETZUNGDERZIELSETZUNGUNDDERKONZEPTION handvonpvmwurdendieverschiedenenmoglichkeitenderkommunikation(blockierend nichtblockierend),dersynchronisationundderprozesteuerungerlautert Querschnittsthemen AufbauendaufdemVortragwurdendieangesprochenenPunkteregediskutiert. ZurformalenBeschreibungvonMultiagentensystemen(MAS)werdenseitkurzemverstarkt mathematischemethodeneingesetzt[woo96].dergrunddafurliegtinderausdruckstarke,derkonzeptionellenklarheitsowiederverfugbarkeiteinerwohlfundiertentheorie MathematischeMethoden undfahigkeitendeseinzelnenagenten,wahrendsichmakrotheorienmitderorganisation Makroebeneeingesetzt[Sho92].HierbeibeschaftigensichMikrotheorienmitEigenschaften mathematischermodelle.mathematischemethodenwerdensowohlaufmikro-alsauch deskooperationsverhaltensdesgesamtenmultiagentensystemsauseinandersetzen. einzelnenbereichenexistieren,wurdenbishernochwenigeversucheunternommen,ergebnisseausdenbeidenbesagtenperspektivenzuintegrieren.einederartigeintegration IntegrationderMikro-undMakroperspektive.ObwohlbereitszahlreicheArbeitenzuden IndiesemZusammenhangkonzentriertsichdieKooperationbeiderKollegiatenaufdie HierbeiistwiederumdasKonzeptderFaserbundelbesondersvielversprechend,daeseinen istzurerstellungeinerallgemeinen,umfassendentheoriefurmasjedochunverzichtbar. naturlichenmechanismuszumwechselzwischenlokalerundglobalerperspektivebereitstellt. NeuronaleNetzezurEntscheidungsmodellierunginMultiagentensystemen\ EntsprechenddieserAufteilungbefatsichdiesesThemamitdermathematischenCharakerisierungeineseinzelnenAgentenaufMikroebene.SpezielldaswichtigeLernproblemlat Teilprojektthema"ComputationalEconomies,Wahrscheinlichkeitsdichtenund konnenstatistischeschatzverfahrenverwendetwerden,umdielernfahigkeitderagenten sichingeeigneterweisedurchstatistischemethodenanalysieren[whi89].daruberhinaus Teilprojektthema"EinlogikbasierterAnsatzzurModellierungkooperierender inrealensystemenzuimplementieren. Agenten\ DiesesThemabeschaftigtsichdagegenmitderformalenModellierungvonAgentengesellschaftenaufMakroebene.EinwichtigerGesichtspunktdabeibetritdieModellierung vonkooperations-undinteraktionsbeziehungenzwischendeneinzelnenagentenundihre AuswirkungenaufdasglobaleSystemverhalten.Eswirduntersucht,inwieweitdasmathematischeKonzeptderFaserbundel([Pfa91])zudiesemZweckbenutztwerdenkann mu. beziehungsweisehinsichtlichderanwendungaufmulti-agentenystemeadaptiertwerden

24 18 DasAgentenparadigmahatneueDimensionenfuerdasClient/ServerProgrammingModellgebracht.DabeientstanddasKonzeptdermobilenAgenten,dasdieNachteilevon RemoteCode RemoteProcedureCall(RPC)kompensierensollte. einescomputersbeieinemanderenprozedurenaufzurufen.jedenachricht,dievomnetz EinRequestenthaltDaten,diederaufgerufenenProzeduralsArgumenteubergebenwerden,dieAntwortbeinhaltetErgebnisse.EinClientComputer,dereinenAuftraganeinen transportiertwirdistentwedereinrequestodereinacknowledgementfuereineprozedur. BeiRPCbetrachtetmanComputer-zuComputer-KommunikationalsdieMoeglichkeit programming\paradigma.unterremoteprogrammingverstehtmanbeidercomputer- Servergebenmochte,tutdiesmiteinerSerievonRPCs. ComputerKommunikationdieMoglichkeiteinenComputerinderLagezuversetzen,auf demanderennichtnureineprozeduraufzurufen,sondernauchnochdencodefurdie DiealternativeTechnologie,diedieAgentenanbieten,istdassogenannte"remote auszufuhrendeprozedurmitzuliefern.dasbedeutetfurdaskonzeptvonmobilenagenten, daeinclient-computerauseinerapplikations-umgebungbesteht,dieeineodermehrere alsoalseineerweiterungvonbereitswohlbekanntenmethodengesehenwerdenwie: AnwendungenzurInteraktionmiteinerRemoteServerenthalt.MobileAgentensollten remotesubmissionvonbatchjobs remotedispatchvonscriptprograms elleanpassungsmoglichkeit.wenneinclientrechnerarbeitfureinenserverhat,schickt ereinenagentenzumserverunddelegiertdadurchdieaufgabelokalzumserver.dadurchreduziertsichdienetzlastdurchwenigerversandtemessages.agentenermoglichen VorteilediesesVerfahrensgegenuberRPCsindbesserePerformanceunddieindividu- esherstellernvonclientsoftwarediefunktionalitatvonanderenherstellernangebotener Softwarezuerweitern. Teilprojekt"KooperierendeAgentenimNetz-undSystemmanagement\ ManagementfunktionalitataufdieverteiltenManagementagentenerreicht.Diedelegierte undsystemmanagementzuermoglichen.daswirddurchdiedynamischedelegierungvon lungundflexibilitatbeiderrealisierungvonkomplexenaufgabenimbereichvonnetz- IndiesemTeilprojektwirddas"remoteprogramming\Paradigmaverwendet,umVerteiteausprozeduralenKomponentenoderausKlassenvonObjektenbestehen.Eskonnte FunktionalitatistindiesemSinneeineArtmobilerAgent.EinAgentenprogrammkonn- sowohlinmaschinenspracheoderineinerinterpretierten(virtuellenmaschine)sprache geschriebensein.umdieheterogeneumgebungenbesserzuunterstutzen,sindininterpretiertensprachengeschriebeneagentenvorzuziehen.derperformancenachteil,derausenzuenthalten,dieaufdemsystem,woergestartetwird,uberhauptnichtvorhanden des"latebinding\.dasermoglichtesdemagentenreferenzenzufunktionenoderklas- sind,sondernerstaufseinemzielsystem.auchdersicherheitsaspektistmitinterpretierten diesermethoderesultiertisttolerierbar.interpretiertesprachenhabenauchdenvorteil

25 SprachenleichterindenGrizubekommen,daderSprachenentwicklerexpliziteKontrolle 1.UMSETZUNGDERZIELSETZUNGUNDDERKONZEPTION 19 welchesystemressourceneriminterpreterzurverfugungstellt. chanismen,diediemigrationvonmobilenagentenermoglichen,sindvonsprachenwie vomclientaufdenserverubertragen,undallefunktionsaufrufendennunlokalstatt. TelescriptoderJavaangeboten.BeiTelescriptwirdeinTeiloderdasgesamteProgram BeiAgentensprachenistPlattformunabhangigkeiteinesehrstarkeAnforderung.Me- DelegierungvonNetz-undSystemmanagementfunktionenhinuntersucht. erhaltdieinformationenvonihm.diesesprachenwerdenaufihretauglichkeitfurdie BeiJavawirdeinClientprogrammzumServergeschickt,sondernderServersendeteinen ServiceAgentenandenClient.DerClientkommuniziertnunmitdiesemAgenten,und Teilprojekt"RessourcenmanagementinbreitbandigenATM-Kommunikationsnetzen\ GegensatzzustatischenZuweisungendieDynamikdesSystemsundderAnwendungen Vermittlungskonzepte VermittlungsmechanismenspieleninverteiltenSystemeeinewichtigeRolle,dasieim merischealgorithmenaufbaumen\und"kooperierendeagenteninnerhalbcomputer- gestutztergruppenarbeit\,aufdaszusammenbringenvonanbieternundnutzernvonim physikalischenressourcenbeziehen,oder,wieindenbeidenteilprojekten"verteiltenu- inbreitbandigenatm-kommunikationsnetzen\,aufdiezuweisungundreservierungvon berucksichtigen.dievermittlungkannsich,wieimteilprojekt"ressourcenmanagement verteiltensystemzurverfugunggestelltendiensten. diesealsonichtselbstvermittlungsfunktionenwahrnehmenmussen.zumanderensprechen Transparenz-,Wartungs-undSicherheitsgrundefurdieindirekteLosung. einerdedizierteninstanz.diesekannvonmehrerenanwendungengenutztwerden,soda InunserenTeilprojektenliegtderSchwerpunktaufderindirektenVermittlungmittels Dienstebesitzen.DieserfordertgeeigneteMechanismenfurdasLeistungs-undFehlerma- zu.zumeinenmusiekenntnisuberdieimverteiltensystemverfugbarenressourcenbzw. nagement,vorallemzurregistrierungundderaktualisierungdesgehaltenenzusands- datenbestands.zumanderenmudievermittlungsinstanzbeiderzuweisungeinenvon ImRahmenderVermittlungkommenderVermittlungsinstanzverschiedeneAufgaben mittel(z.bressourcen-bzw.dienstattributeundfunktionalitaten). moglicherweisevielenpotentiellenkanditatenmithilfegeeigneterbewertungs-,auswahlundoptimierungsstrategienselektieren.dieservorgangerfordertgeeignetebeschreibungs- Weiterleitungssaufgabenzu,z.B.dasAufbereitenundFormatierenderAnfragebeiautomatischerWeiterleitungandenzugeteiltenDienst. uberihrezuteilung.hierbeikommendervermittlungsinstanzggf.nochubersetzung-und DieSelektionresultiertschlielichinderBenachrichtigungeineroderbeiderSeiten denteilprojektenauchdiewahleinergeeignetenorganisationsstrukturdervermittlungsinstanzimvordergrund. NebenderUntersuchungvongeeignetenLosungenfurdieobigenAufgabenstehtin

26 20 Teilprojekt"RessourcenmanagementinbreitbandigenATM-Kommunikationsnetzen\ DiederzeitigenDeregulierungsbestrebungenlassendeutlichdiebeginnendeUmgestaltung destelekommunikationsmarktesnachmarktwirtschaftlichengesichtspunktenerkennen. BeteiligungmehrererNetzbetreiberaneinemKommunikationsdienst,einenachfrageorientierteTarierungunddiefreieNetzbetreiberwahldurchdenTeilnehmergekennzeichnelichkeit,diebeteiligtenNetzbetreiberfreiauszuwahlen.DieserfordertvomInitiatordie ist.derinitiatoreineskommunikationsdiensteshataufdemoenentk-marktdiemogsatzefureineezienteretarierung,weisenaufdienotwendigkeitweitererveranderungen hin.derzielzustandistidealerweisederoenetelekommunikationsmarkt,derdurchdie DienstzugangsforderungenprivaterNetzbetreiber,sowiewirtschaftswissenschaftlicheAnturfurMultimedia-DienstemitgetrennterVerbindungs-,Ressourcen-undRufsteuerung durchdassignalisierungssystem.ausgehendvoneinermodernensignalisierungsarchiteksichtsdervielzahlauszuwertenderdatenbenotigterhierzuumfangreicheunterstutzung KenntnisvonPreisundQualitatpotentiellerRessourcendiverserNetzbetreiber.Ange- Ressourcenselektionbetrachtet.UmdenstrengenAnforderungenandieRufaufbauzeitvon fen.alsvoruntersuchungwerdenverschiedenemethodenderressourcenerfassungund Multimedia-Dienstengerechtzuwerden,bildeteinevonderRessourcenselektiongetrennte,autonomeRessourcenerfassungeineBasisfunktionalitatderRessourcensteuerung.Die RessourcenselektionerfolgtdurcheinverteiltesSystemausorganisierten,kooperierenden VerwaltbarkeitderRessourcen,derSkalierbarkeitderArchitekturundderGenauigkeitder ermitteltenressourcenkongurationeneignensichvorallemagentenhierarchien. Agenten.DieOrganisationkannzentraloderdezentralstrukturiertsein.AusGrundender wirdinteilprojekteineagentenbasiertearchitekturfurdieressourcensteuerungentworarbeit\ IndiesemTeilprojektwirdeinVermittlungskonzeptfurWWW-basierteInformationsdiensteundOrientierungshilfenentwickelt.DiehieruntersuchentenBesonderheitenimHinblick aufdieverwendbarkeitvonexistierendenvermittlungskonzeptenandereranwendungsgebietesindfolgende:dieeigenschaften,diedennachfragewunschdesbenutzersbeschreiformation.zudembesitzendiederzeitangebotenen,nutzbareninformationsdienstekeinben,sindnichtstandardisiertundbeziehensichoftaufinhaltlicheeigenschaftenderin- einheitlichenanfrageschnittstellennachauen,odergarstandardisierteleistungsbeschrei- davielebewertungskriteriendemsubjektivenermessendesbenutzersunterliegenundnur bungen.auchdiebewertungdererbrachteninformationsdiensteistnichtobjektivmoglich, wenigeseinerbewertungskriterienobjektivierbarsind.dieseheterogenevermittlungssi- Teilprojekt"KooperierendeAgenteninnerhalbComputergestutzterGruppennuierlichenAnderungenunterworfensind). existierendewegfallen,wobeidieangeboteneninformationsdiensteselbstebenfallskonti- desangebotessehrdynamischsind(d.h.eskonnenjederzeitneueanbieterauftretenoder tuationwirdzusatzlichdadurcherschwert,dadiemengeanbieterunddieeigenschaften