René Schumann

Goethe-Universität Frankfurt am Main
Fachbereich Informatik und Mathematik
Institut für Informatik
Information Systems and Simulation
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Engineering Coordination: A Methodology for the Coordination of Planning Systems

Im Rahmen der Arbeit wird ein Vorgehensmodell für die Identifikation von Koordinationsmechanismen für die Koordination autonom planender Entitäten entworfen und validiert.

Ausführliche Beschreibung

Planungsprobleme in der Realität zeichnen sich durch hohe Komplexität aus. Eine effiziente Strategie zur Lösung stellt die divide-and-conquer Strategie dar. Dieser Ansatz für die Erstellung von (suboptimalen) Plänen stellt die Basis für eine Reihe von realen Anwendungen dar. Allerdings werden Abhängigkeiten zwischen den Teilproblemen nicht ausreichend berücksichtigt, da die Partialprobleme sequentiell ohne Feedback gelöst werden. Die erstellten Teillösungen müssen aufgrund wechselseitiger impliziter existierender Abhängigkeiten nachträglich koordiniert werden. Das Gebiet der Koordination wird in verschiedenen Forschungsgebieten, wie etwa der verteilten Künstlichen Intelligenz, den Wirtschaftswissenschaften oder der Spieltheorie untersucht. Ein zentrales Ergebnis dieser Forschung ist, dass es keinen für alle Situationen geeigneten Koordinationsmechanismus gibt. Es stellt sich also die Aufgabe aus den zahlreichen vorgeschlagenen Koordinationsmechanismen eine Auswahl zu treffen, die für die aktuelle Situation den geeigneten Mechanismus identifiziert. Für die Auswahl eines solchen Mechanismus existiert bisher kein strukturiertes Verfahren.

Im Rahmen der Arbeit wird ein Vorgehensmodell (der ECo Prozess) für die Auswahl eines Koordinationsverfahrens für verteilte, autonome Planungssysteme vorgestellt. Der vorgestellte ECo Prozess zeichnet sich durch seine starke Problemorientierung aus. Durch die Formulierung von Coordination Requirements werden Kriterien für die Anwendbarkeit eines Koordinationsverfahrens operationalisiert und überprüfbar gemacht. Somit kann eine Selektion der anwendbaren Verfahren erfolgen, die dann mit Hilfe des CoPS Prozesses und des CoPS Frameworks prototypisch implementiert werden können. Dadurch wird eine Evaluation auf quantitativer Basis ermöglicht. Durch den ECo-CoPS Ansatz wird eine systematische Auswahl eines Koordinationsverfahrens auf Basis von qualitativen und quantitativen Daten ermöglicht.

Beitrag zum Doktorandenkolleg

Im Rahmen des Kollegs werden Systeme untersucht, die sich aus einer Vielzahl von heterogenen Sub-Systemen zusammensetzen. Allerdings soll die Heterogenität der Sub-Systeme die Funktionalität des Gesamtsystems nicht beeinträchtigen. Aus diesem Grund ist die Koordination der Teilsysteme notwendig. In der vorliegenden Arbeit wird von planenden Einheiten ausgegangen, d.h. ein Sub-System bestimmt auf Basis eines internen Planungssystems und einer lokalen Zielfunktion seine zukünftigen Aktivitäten selbst. Diese Annahmen finden sich in der Forschung zu Multiagenten Systeme ebenfalls wieder. Durch den in der Arbeit vorgestellten ECo-CoPS Ansatz werden die Ergebnisse der Multiagenten System Forschung für die Koordination autonomer Systeme einer breiteren, ingenieurwissenschaftlichen Forschung und Entwicklung nutzbar gemacht. Dies ist für die weitere Arbeit im Kolleg und den Entwurf von heterogenen, intelligenten, verteilten Systemen ein notwendiger Schritt.

Tags

Multiagenten Systeme, Koordination, Agent-orientiertes Software Engineering