Multi-Agenten-Systeme in dWb+

vorhergehende Artikel in: Java dWb+ Komponenten
31.12.2016

Ein Anwendungsszenario für dWb+, das bisher noch keine größere Beachtung gefunden hat - auch in der Dokumentation! - ist die Modellierung von Multi-Agenten-Systemen. Ich werde hier zunächst auf einige grundlegende Überlegungen dazu eingehen und später über erste Ergebnisse informieren

Dataflow Workbench dWb+

Überblick

Die Anwendung dWb+ ist zunächst darauf ausgelegt, dass der Anwender alle aktiven Verarbeitungseinheiten aktiv und dediziert auf dem Arbeitstisch anordnet und ihre Verbindungen untereinander spezifiziert. Das passt nicht auf das generelle Konzept von Multi-Agenten-Systemen, in denen sehr zahlreiche Agenten gleichzeitig und parallel an der Lösung eines Problemes arbeiten: Keiner wird ernsthaft verlangen, das ein Anwender 10000e Agenten von Hand instantiiert.

Andererseits sind in den Modulen die Parameter und der interne Status komfortabel zugreifbar. Auch das muss für Multi-Agenten-Systeme nicht sein: Die Verarbeitungsleistung ergibt sich aus der Zusammenarbeit der Agenten - da macht es wenig Sinn, den Zustand eines einzelnen untersuchen zu wollen. Agenten sind durch ihr Verhalten bestimmt - sie werden bei ihrer Erschaffung nicht aufwändig parametrisiert. Beide Aspekte von dWb+ werden also für den einzelnen Agenten nicht benötigt.

Daraus ergibt sich, dass der einzelne Agent nicht auf ein Modul abgebildet wird, sondern das Agentenkollektiv als ein Modul realisiert wird.

Parallelität

Es ist bereit möglich, innerhalb eines Moduls mehrere Bearbeitungen nebenläufig zu starten. Das wird zum Beispiel im Programmierhadbuch im Kapitel 6 "Parallele Verarbeitung innerhalb eines Moduls" beschrieben. Allerdings kann es bei Nutzung dieser Mechanismen dazu kommen, dass nicht ausreichend viele Threads vom de.netsysit.util.beans.context.service.BackgroundExecutor zur Verfügung gestellt werden können.

Daher sollte hier - falls die Agenten nebenläufig parallel ausgeführt werden sollen, eine dedizierte Instanz von de.netsysit.util.threads.ThreadManager benutzt werden.

Modul-Interface

Das Interface des Moduls, das das Agentenkollektiv modelliert, muss lediglich einige wenige Ein- und Ausgänge anbieten: Da wäre zunächst ein oder mehrere Eingänge für die Input-Daten, auf denen die Agenten arbeiten sollen. Zusätzlich dazu sollte es einen Ausgang geben, der das Modul anweist, den aktuellen Status der Agenten am zugehörigen Ausgang auszugeben (Den Status nach jedem Berechnungsschritt auszugeben wäre in den meisten Fällen Ressourcenverschwendung). Damit haben wir auch bereits den Ausgang angesprochen, der unbedingt nötig ist: den zum Weiterleiten des Agentenstatus.

Über den Parameterdialog schließlich können Angaben über das Kollektiv als ganzes konfiguriert werden - zum Beispiel die Anzahl der Mitglieder und die Bereiche, innerhalb derer die initialen Werte der Zustandsvariablen eines Agenten bei seiner Erzeugung liegen sollen.

Infrastruktur (benötigt und bereits vorhanden)

Wichtig für die Umsetzung eines Agentenkollektivs ist die Unterstützung der Parallelität - dafür existiert bereits de.netsysit.util.threads.ThreadManager. Im Zuge der Implementierung eines solchen Systems wird untersucht werden, wie praktikabel eine Basisklasse für Agentenkollektiv-Module wäre.

Artikel, die hierher verlinken

Multi-Agenten-Systeme in dWb+ (II)

15.01.2017

Die Ideen für die Umsetzung von Multi-Agenten-Systemen in dWb+, die bereits in einem früheren Artikel beschrieben wurden, wurden umgesetzt und in einem ersten praktischen Szenario validiert:

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