2. Eigenschaften von Software-Agenten Im Folgenden nun der Versuch über Umgangssprache sich den Eigenschaften eines Software- Agenten zu nähern:

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1 1. Einführendes Definition: Was sind Software-Agenten? Bei der Sichtung der Quellen verhärtete für mich der Eindruck, dass Software-Agenten an sich eine Art Programmierparadigma sind also das Programmiertechnik zugrunde liegende Prinzip (wie z.b. Objektorientierung). Der Entwickler hält gewisse Formen und Vereinbarungen ein und bekommt dadurch wünschenswerte Effekte/Eigenschaften des Programms. Was diese Programmiertechnik nun ausmacht, müsste aus naiver Überlegung ja aus deren Definition hervorgehen. Leider ist in der Literatur keine einheitliche Definition zu finden teilweise sogar widersprüchliche Aussagen, da der Begriff Software-Agent(en) von unterschiedlichen Forschungsbereichen besetzt ist (KI, Netzwerkmanagement, Robotik,, Umgangssprache). 2. Eigenschaften von Software-Agenten Im Folgenden nun der Versuch über Umgangssprache sich den Eigenschaften eines Software- Agenten zu nähern: Software [ˈsɒftweə(ɹ)] bezeichnet alle nichtphysischen Funktionsbestandteile eines Computers. (de.wikipedia.org) Ein Agent (lat. Handelnder) handelt im Auftrag eines anderen für dessen Interessen. Agenten können somit Aufträge von Staaten, Wirtschaftsunternehmen oder Privatpersonen ausführen. (de.wikipedia.org) Die Vorstellung des Begriffes Software ist unmittelbar klar bleiben die Implikationen, die sich durch den Begriff Agent ableiten lassen. Welche Eigenschaften machen einen (Software-) Agenten aus? Autonomie autonom 1 - das Programm arbeitet weitgehend unabhängig von Benutzereingriffen - Selbständige Arbeitsweise Interaktion / Wahrnehmung reaktiv - das Programm reagiert auf (Änderung der) Umgebung proaktiv - das Programm löst Aktionen aufgrund eigener Initiative aus sozial - das Programm kommuniziert/kooperiert mit anderen (Agenten). Zur Kooperation ist evtl. Koordination notwendig. lernfähig/anpassungsfähig - das Programm lernt aufgrund zuvor getätigter Entscheidungen bzw. Beobachtungen. adaptiv Intelligenz Fach- oder Bereichswissen Schlußfolgern und Planen 1 Alle FETT gedruckten Eigenschaften von Jennings und Wooldridge - "Weak Notion of Agency"

2 Hinzu kommt die Eigenschaft der Mobilität - Ein mobiler Agent kann sich zwischen (verschieden) Umwelten bewegen. Aus Sicht der Umwelt kann man dem Agenten (also dem Zusammenwirken aller Eigenschaften) eine Art Charakter zugestehen. Die genauen Ausprägungen der Eigenschaften variieren stark je nach (Verwendungs-)Zweck des Agenten. Als Schlussfolgerung möchte ich nun zwei Definitionen anbieten die ich bei der Quellensuche häufig fand: Der Begriff Agent stellt eine Metapher für bestimmte Softwareprogramme dar, welche die Fähigkeit haben, eine vorgegebene Aufgabe in einer offenen Umgebung unter Zuhilfenahme von bestimmten menschlichen Eigenschaften wie autonomem Verhalten, sozialer Kooperation, Intelligenz und Lernfähigkeit durchzuführen. Die Ausprägung bzw. der Umfang der Fähigkeiten hängt vom jeweiligen Einsatzbereich ab. (Klusch) Ein Softwareagent ist ein Programm, das für einen Benutzer bestimmte Aufgaben erledigen kann und dabei einen Grad an Intelligenz besitzt, der es befähigt, seine Aufgaben in Teilen autonom durchzuführen und mit seiner Umwelt auf sinnvolle Art und Weise zu interagieren. (Brenner, Zarnekow und Witting) Beide Definitionen sind zusammen decken die Idee der Software-Agenten recht gut ab. Wie bereits einführend erwähnt gibt es eine gewisse Unschärfe des Begriffs aufgrund der verschiedenen beteiligten Forschungsbereichen. Hier nun zur Information eine Grafik der bisher erarbeiteten Charakteristika und der jeweiligen Herkunft (Forschungsgebiet): Entscheidungstheorie Netzwerke / Kommunikation Mobilität Kommunikation Autonomie Lernfähigkeit Charakteristika Proaktivität Reaktivität Künstliche Intelligenz Verteilte künstliche Intelligenz Kooperation Charakter Psychologie

3 Um die Begriffsbestimmung über die Eigenschaften abzurunden ist noch wichtig zu erwähnen, dass ein Agent immer nur ein Teil seiner Umwelt ist, auf die er spezialisiert ist. Er ist konzipiert auf bestimmte, auf ihn zurechtgeschnittene Einflüsse der Umwelt zu reagieren. Abschließend nochmals eine Grafik zum Thema Eigenschaften von Agenten, die eine Trennung von inneren und äußeren Eigenschaften vornimmt: Umwelt Agent Autonomie Lernfähigkeit Proaktivität Mobilität Reaktivität Charakter Kommunikation Kooperation Zielorientiertheit Koordination Da nun aufgezeigt ist, was einen Agenten ausmacht, sollte man auch auf die Vorteile der Agenten orientierter Programmierung kommen. Leider ist es nicht so einfach eine abschließende Features -Liste der Agentensysteme im Allgemeinen aufzustellen. Agentenbasierte Softwareentwicklung ist kein Ansatz der einen anderen Ansatz ausschließt (wie z.b. objektorientierte Programmierung - prozedurale Programmierung). Vielmehr ergänzt dieser Ansatz andere mögliche und bekommt so auch deren Vor- und Nachteile. Hinzu kommt noch - wie bereits schon erwähnt die Spezialisierung eines Agenten. Deshalb ist die nun folgende Liste der Features Agentenbasierender Softwareentwicklung nicht im vollen Umfang überall gültig sondern mehr eine Liste von möglichen Features 2 : Natürlich die bereits genannten Eigenschaften selber Schwarmintelligenz Verteiltes Rechnen (verteilte Bearbeitung / verteilte Datenhaltung) für eine Aufgabe kann es mehrere Agenten geben (Lastspitzen / Robustheit / Useablity) Client-Rechner nur noch zur Repräsentation des Ergebnisses Einzelne Komponenten können im laufenden Betrieb ausgetauscht werden Einfache Implementierung von neuen Agenten (Funktionalitäten), da Agent nur von Basis (= Directory, Kommunikation, Framework) abhängig Skalierbarkeit Idee passt zur Struktur des Internets 2 Diese Liste ist keinesfalls abgeschlossen einen Ausblick, was vielleicht möglich wäre, gibt der hintere Teil dieses Artikels:

4 3. Bestandteile von Software-Agenten Aus den Eigenschaften lassen sich bestimmte Forderungen an den Inneren Aufbau eines Software-Agenten stellen. Die folgende Grafik ist so oder ähnlich öfter in der Literatur zu finden. Wahrnehmung Sensor Umgebung Agent Effektor? Aktionen Beispielhaft ist hier anzuführen, dass die Eigenschaft der Reaktivität die Möglichkeit seine Umgebung über einen Sensor wahrzunehmen impliziert. Ein Entwickler wird einen Agenten zu einem bestimmten Zweck erschaffen. Die konkrete Modellierung der dargestellten Komponenten bzw. der Ausprägung der Eigenschaften eines Agenten ist in hohem Maße von der Aufgabe des Agenten abhängig. So ist eine Zuordnung eines Agenten in eine gewisse Klasse möglich. In der Literatur findet sich aufgrund der Weichheit des Agenten-Begriffs eine Vielzahl von Klassifizierungen, so dass eine allgemeine Aufzählung an dieser Stelle wenig sinnvoll erscheint.

5 Im Folgenden der Versuch einige Eigenschaften und damit auch ihre Modellierungsimplikationen noch näher zu beleuchten. Abschließend jeweils ein Beispiel für einen Agenten, der die vorgestellte Eigenschaft stark verwendet: Reaktivität ist die Fähigkeit, auf Einflüsse zu reagieren. Sie erfordert Sensoren, um Umweltveränderungen zu erkennen und ein inneres Modell der Umwelt (Ereignisse, Vergleichswerte, Schlussfolgerungen). Je nach Modellierung des Modells unterscheidet man: reaktive Agenten (Wahrnehmung führt unmittelbar zu Aktion) und deliberative Agenten (Künstliche Intelligenz: Modell der Umwelt mit logischen Schlussfolgerungen) Beispiel ( -Benachrichtigung): Aufgabe: Den Benutzer über eine neue in seinem Postfach informieren. Fähigkeiten: Information darstellen, ob eine da ist Information abrufen, ob im Postfach ist Autonomie ist die selbständige, d.h. ohne Intervention des Nutzers, Ausführung von Aktionen. Sie impliziert das Vorhandensein von einem Ziel: Was soll erledigt werden? (Zielsystem/-modell) und bestimmten Fähigkeiten und Ressourcen (Kommunikationsmittel, Zugriffsmechanismen). Beispiel (Informationsagent/Suchagent): Aufgabe: Finde das günstigste Produkt in einer Kollektion von Online-Shops Fähigkeiten: Anfrage an Online-Shops Bewertung der Ergebnisse Präsentation des Ergebnisses Kooperation/Koordination ist die Zusammenarbeit mit anderen Agenten zur Erfüllung eines bestimmten Zieles. Sie erfordert Kommunikation mit der Umwelt um z.b. Austausch/Abgleich von Zielen und Wissensständen. Dies impliziert die Verwendung nach einer einheitlichen Sprache/Protokoll zur Interaktion der Agenten in der Umwelt. Beispiel (Kalender-Agent): Aufgabe: Einen Termin finden, der allen passt Fähigkeiten: Jeder Agent kennt Terminkalender seines Nutzers Vereinbarung von Terminen für eine Gruppe von Nutzern Berücksichtigung von Präferenzen Quellen für den allgemeinen Teil :

6 4. DAFFODIL und seine Agenten DAFFODIL = (Distributed Agents for User-Friendly Access of Digital Libraries) Wie der volle Name des Projektes nahe legt, benutzt die DAFFODIL-Umwelt Agenten, besser: das Agenten-Paradigma. Natürlich ließe sich die Funktionalität von DAFFODIL auch mit anderen Herangehensweisen erstellen. Die Agentenbasierende scheint aber aufgrund der Features ein guter Ansatz zu sein besonders wenn man sich klar macht, dass über die sehr dynamische Struktur Internet gearbeitet wird, Zielgruppe des Produktes keine Experten- Benutzer sind und diese auch noch User-Friendly behandelt werden sollen. 3 Laut Wiki 4 gibt es 35 verschiede Agenten, die zurzeit die DAFFODIL-Umwelt bevölkern daneben existieren auch Komponenten, die nicht als Agenten realisiert sind (z.b. MYSQL- Datenbank). Folgende Agenten sind explizit in der DAFFODIL WIKI genannt: Document Agent - Sucht nach Dokumenten User Agent - Zuständig für Anmeldung, Abmeldung und Verwaltung von Benutzern Journal Agent - Sucht in Journalen, reagiert z.b. auf Anfragen nach Inhaltsverzeichnissen oder Jahresbänden Conference Agent - wie Journalagent nur für Konferenzbände Wrapper Agents (Anbindung DAFFODIL <-> Digitale Bib (Analogie : Übersetzer ) BibDB Wrapper ACM Wrapper Achilles Wrapper CiteSeer Wrapper DBLP Wrapper Folderserver Agent - Zuständig für die Verwaltung der persönlichen Ablage Notification Agent - z.zt. inaktiv, sollte Nutzerawareness auf Objekten und entsprechende Benachrichtigungen leisten Central Framework Agents Directory Agent - Zuständig für die Anmeldung und Verwaltung der Agenten Message Transfer Agent - leitet Nachrichten im System weiter, verantwortlich für Anbindung von externen Agenten Leider geht aus der Dokumentation nur unwesentlich mehr als der Name des Agenten hervor. Allerdings kann aufgrund der Benennung (und mit den anfangs angestellten Überlegungen) auf eine Funktionalität und damit auch auf die Eigenschaften und Aufbau geschlossen werden. 3 Ein kurzes Brainstorming dazu informell im Rahmen des Vortrages explizit im Paper An Agent-Based Architecture for Supporting High-Level Search Activities in Federated Digital Libraries 4 Eine Liste aller aktiven Agenten in DAFFODIL gibt es unter:

7 Einen Rahmen bekommt die DAFFODIL-Umwelt durch CORBA: CORBA - Die Common Object Request Broker Architecture kurz CORBA ist eine objektorientierte Middleware, die plattformübergreifende Protokolle und Dienste definiert und von der Object Management Group (OMG) entwickelt wird. CORBA vereinfacht das Erstellen verteilter Anwendungen in heterogenen Umgebungen. (Wikipedia) Folgende Darstellung ist der DAFFODIL WIKI entnommen und verdeutlicht das Zusammenwirken der Agenten ( Wie bereits oben diskutiert, brauchen Agenten eine Sprache zur Kooperation / Koordination auch hier wurde in DAFFODIL das Rad nicht neu erfunden. Die DAFFODIL Agenten benutzten KQML zur Kommunikation: KQML (DARPA-KSE) KQML or the Knowledge Query and Manipulation Language is a language and protocol for exchanging information and knowledge. KQML is both a message format and a message-handling protocol to support run-time knowledge sharing among agents. KQML can be used as a language for an application program to interact with an intelligent system or for two or more intelligent systems to share knowledge in support of cooperative problem solving. (

8 Es werden bisher nur ein kleiner Teil der Möglichkeiten von KQML in DAFFODIL eingesetzt: Performatives : ASK (2), TELL (3), ACK (4) Das allgemeine Format der KQML Nachrichten oder (KQML-Pakete) ist im wesentlichen XML: (<Performative> :content <speechact> :sender <name> :receiver <name> :language <text> :ontology <text> ) Beispielhaft nun hier ein in DAFFODIL geführtes Agentengespräch. Es ist gekürzt und aus einem Logfile des BibDB Agenten. Der Agent wird beauftragt, etwas zu suchen und informiert Auftraggeber über den Status. Performative: ASK (2) From: DA To: BibDB Request: 75.-2b01ca02:10aac669361:-7fe6@ea :5678 Message: <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <metadataquery maxduration="60" nocache="true" sessionid="94.156b6b9:10aa6ff8ab1:-7f6d@ua" requestid="75.- 2b01ca02:10aac669361:-7fe6@ea :5678" returntype=""> <dllist> <dl path="/wrapper/dl/bibdbis> [.] <dl path="/wrapper/dl/bibdb"/> [ ] </dllist> <basecondition sign="true" attributename="author" predicate="=" attributevalue="claus-peter Klas"/> </metadataquery> Performative: TELL (3) From: BibDB To: Monitor Request: 75.-2b01ca02:10aac669361:-7fe6@ea :5678 Message: <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <MonitorTell> <info>wrapper</info> <agentname>bibdb</agentname> <timestamp>tue Apr 18 11:53:41 CEST 2006</timestamp> <requestid>75.-2b01ca02:10aac669361:-7fe6@ea :5678</requestid> <status>processing metadata query</status> </MonitorTell> Es fällt auf, dass KQML wirklich nur sehr rudimentär implementiert wurde.

9 5. Was bringt das für das Praxisprojekt Adaptive Suchunterstützung in Digitalen Bibliotheken? Nach diesen Vorüberlegungen und dem Projekttitel ist wohl klar unsere Aufgabe besteht darin, Agenten in DAFFODIL Adaptivität einzubauen. Adaptivität?!? Adaption, Selbstanpassung. Ein System heißt adaptiv, wenn es sich in seiner Funktion selbsttätig an veränderte Umgebungsbedingungen anpassen kann. Es handelt sich meist um kybernetische Systeme bzw. Roboter, die durch entsprechende Ausrüstung (z.b. Sensoren) und Steuerung in der Lage sind, Flexibel zu Reagieren... [Bertelsmann, 1994] Ein reaktiver Agent unterliegt einer einfachen Ursache (=Änderung der Umwelt) führt zu Wirkung (=Aktion) Prinzip. Wenn ein solcher einfacher Agent sich selbst (oder besser seine Entscheidungen und die Wirkungen in der Umwelt) beobachtet und seine Funktion selbsttätig an veränderte Umgebungsbedingungen anpasst, handelt der Agent proaktiv, da er die Anpassung auf eigene Initiative durchführt. Gerade dies ist aber notwendig um adaptiv zu sein. Natürlich ist auch eine Modellierung möglich in der mehrere reaktive Agenten existieren (für die gleich Aufgabe) und ein proaktiver Agent beobachtet den z.z. aktiven Agenten und tauscht ihn bei Bedarf aus aber auch hier eine proaktive Komponente. Es mag auch sinnvoll sein in einen rein reaktiven Agenten Adaptiviät zu implementieren, aber der eindeutig interessantere Fall sind proaktive Agenten. 5 Abschließend wird kurz ein prokativer Agent skizziert der bereits in DAFFODIL implementiert ist und an diesem eine Möglichkeit der Adaption aufgezeigt wird. Das Search Tool 6 bedient sich eines Agenten, der die Usereingaben überwacht und bei möglichen Eingabefehlern (z.b. falsche Rechtschreibung oder der Forderung, dass eine Quelle im Jahr 2004 UND 2005 erschienen ist) einen Verbesserungsvorschlag macht oder den Anwender zumindest auf einen möglichen Fehler hinweist. Dieses Verhalten ist als proaktiv anzusehen besonders, wenn das System auch noch selbst Vorschläge zu Korrektur der Eingabe ausgibt. Ein möglicher Ansatz für Adaption wäre den User zu beobachten und anhand seiner Anfragen einen Schwerpunkt seiner Arbeit festzustellen. Mit dieser Information könnte man das Ranking der vorgeschlagenen Schreibweisen verbessern und die Schreibweisen zuerst liefern, die in das ermittelte Haupttätigkeitsfeld des Benutzers fallen. 5 Mehr zu Abgrenzung : (Seite 10) 6 vgl : Active Support For Query Formulation in Virtual Digital Libraries: A case study with DAFFODIL