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"This book provides a comprehensive review of the most recent advances in agent and Web service technologies. It provides an integrated view of the most recent contributions which support formation, integration, collaboration, and operation in virtual enterprise. Readers will gain insight from examples of applications of these technologies throughout various aspects of the virtual enterprise life cycle"--Provided by publisher

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung und Evaluierung eines kognitiven Agenten an Bord eines automatisierten UAV mit dem Ziel einen einzelnen menschlichen Operateur bei der UAV-Führung zu unterstützen und den Fähigkeitsumfang des technischen Systems zu steigern. Zu diesem Zweck wird ein Interaktionsverhalten des Agenten abgeleitet, welches sich insbesondere durch Rückführung symbolischer Informationen an den Operateur ausprägt. Das Interaktionsverhalten wird hinsichtlich seines Einflusses auf die Wahrnehmung des Agenten durch den Operateur und die Delegation von Aufgaben durch diesen an den Agenten evaluiert. Als Grundlage dieser Dissertation werden zunächst die Grenzen heutiger (konventioneller) Automationsansätze beschrieben und anhand des Ansatzes intelligenter KI-Agenten sowie des Konzepts der kognitiven Automation Perspektiven aufgezeigt, wie diese Grenzen überwunden werden können. In diesem Rahmen werden verschiedene kognitive Systemarchitekturen und ihre Anwendung im Bereich der UAV-Automatisierung vorgestellt sowie architekturbedingte Einschränkungen hinsichtlich der Interaktion mit dem menschlichen Operateur diskutiert. Die zentralen Aspekte dieser Arbeit lauten: 1. Die systematische Entwicklung eines Konzepts zur Beschreibung und Auslegung der Rollen eines kognitiven Agenten als Leiter eines automatisierten UAV-Systems, der durch den menschlichen Operateur geführt wird. Diese Form der Interaktion zwischen Mensch und Agent wird als Agent Supervisory Control bezeichnet. Hierbei wird ein bestehender Ansatz der auftragsbasierten UAV-Führung um eine auftrags- und situationsabhängige Rückführung symbolischer Informationen an den Operateur erweitert, die auf dem Fähigkeitsbewusstsein des Agenten beruht. Neben der Delegation von Aufträgen sieht das Konzept auch den manuellen Durchgriff des Operateurs auf nachgeordnete Automationsfunktionen vor, der als Ergänzung oder Ersatz UAV-eigener Fähigkeiten verarbeitet wird. 2. Die Implementierung eines prototypischen Agentensystems über eine hierarchisch gegliederte kognitive Agentenarchitektur, welche das vorgestellte Verhaltens- und Interaktionskonzept umsetzt und plattformunabhängig in bestehende UAV-Systeme integriert werden kann. Die dargestellte Wissensmodellierung in Form modularer Wissenskomponenten ermöglicht dem Agenten die zielgerichtete Verarbeitung seiner Umwelt und die Berücksichtigung dynamisch verfügbarer UAV-Automation. 3. Der Aufbau, die Durchführung und die Evaluierung eines Mensch-Maschine Experiments mit 14 Versuchsteilnehmern, die in einer simulierten, militärischen Aufklärungsmission als UAV-Operateure fungieren. Hierbei wird nachgewiesen, dass die gezielte Rückführung von Agenteninformationen den Operateur bei der UAV-Führung unterstützt und die Akzeptanz und das Vertrauen des Operateurs in den Agenten positiv beeinflusst. 4. Die Demonstration des technischen Reifegrades sowie der Plattformunabhängigkeit der Implementierung im Flugversuch durch die Integration des Agentensystems auf zwei unterschiedlichen UAV-Plattformen, die über eine einheitliche Bodenkontrollstation durch den Operateur geführt werden. Der Agent setzt dabei Aufträge jeweils plattformspezifisch um, indem symbolische Handlungspläne entsprechend der UAV-Fähigkeiten abgeleitet und die parametrische Umsetzung von Handlungen individuell angepasst werden.

Mit der Entstehung der Multiagenten-Forschung, die erst seit wenigen Jahren aus dem
Nischendasein eines exotischen Zweiges der Künstliche Intelligenz-Forschung (KI)
herausgetreten ist und in der Informatik gegenwärtig zunehmend an Bedeutung gewinnt,
hat sich erstmals ein Bereich technologischer Forschung herausgebildet, der das
Sozialverhalten technischer Einheiten, der sogenannten Agenten, in den Mittelpunkt
der Technikentwicklung stellt. Dabei richtet sich das Interesse der Multiagenten-
Forschung insbesondere darauf, Formen der Verhaltensabstimmung zwischen Agenten
zu implementieren, die dazu führen, dass die Aktionen der beteiligten Agenten in koordinierter
Weise zur Bearbeitung einer übergreifenden Problemstellung beitragen. Sofern
solches Sozialverhalten nach dem Vorbild der sozialen Interaktion in menschlichen
Gesellschaften modelliert wird, stellt sich die techniksoziologisch interessante
Frage, wie dies geschieht: Auf welche Weise wird auf entsprechende Sozialvorstellungen
rekurriert? Für welche Formen der Verhaltensabstimmung aus dem Bereich
menschlicher Sozialität interessiert sich die Multiagenten-Forschung besonders? Aus
welchen Gründen? Und welche Veränderungen in der Struktur und Wirkungsweise der
verwendeten Koordinationsmechanismen lassen sich feststellen, wenn sie auf Gesellschaften
bzw. Gemeinschaften künstlicher Agenten übertragen werden? Diesen Fragen
geht der vorliegende Forschungsbericht nach.

High-resolution traffic simulators require a large number of hardware resources, which are not accessible to everyone. Cloud computing is a possible solution to the democratization research by enabling access to high-performance resources. Within this thesis, a reference architecture for cloud-based traffic simulation is introduced and evaluated. An agent-based traffic simulation (CityMoS) is used as a use-case. The capabilities of cloud computing are demonstrated, while the challenges in data extraction and search-space exploration are presented and addressed. ; Detaillierte Simulatoren benötigen eine große Anzahl an Hardwareressourcen. Ein Ansatz dieses Problem zu bewältigen ist Cloud-Computing, das den Zugang zu hoch-performanten Ressourcen erleichtert. In dieser Dissertation wird eine cloudbasierte Referenzarchitektur für agenten-basierte Simulationen entworfen, anschließend im Verkehrssimulator CityMoS umgesetzt und evaluiert. Mit der hier vorgestellten Lösung wird somit eine verteilte und zeitsparende Erkundung von großen Parameterräumen möglich.

Die letzten zehn Jahre haben eine Fülle von sogenannten agentenbasierten Modellen hervorgebracht. Diese Modelle zeichnen sich dadurch aus, dass Entitäten im beobachteten System und deren Interaktionen direkt auf Modellentitäten ("Agenten") und entsprechende Interaktionen zwischen Agenten abgebildet werden, die Struktur des modellierten Systems also erhalten bleibt, während sein Verhalten über die Zeit untersucht wird. Die Anwendungsgebiete reichen von Soziologie und Ökonomie über Biologie und Ökologie bis zu Archäologie und dem militärischen Bereich. Da der agentenbasierte Modellierungsstil in diesen Gebieten oft der kontinuierlichen Simulation gegenübergestellt wird, in welcher ein System von Differentialgleichungen schrittweise gelöst wird, ist es nicht verwunderlich, dass die überwiegende Mehrzahl agentenbasierter Modelle mit Zeitsteuerung implementiert werden, d.h. die Simulationszeit wird in äquidistanten Schritten fortgeschrieben. Dies ist außerdem erheblich einfacher zu realisieren als die flexiblere und effizientere Ereignissteuerung, was besonders im Falle fehlender Simulationswerkzeug-Unterstützung eine Rolle spielt. Anwendungen und Werkzeuge werden meist von Domänen-Experten und nicht Simulationsexperten entwickelt. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wird gezeigt, wie die agentenbasierte Simulation im Kontext der ereignisdiskreten Simulation als eine neue Weltsicht definiert werden kann. Diese in Anlehnung an die Bezeichnungen der klassischen Weltsichten als "agentenorientiert" bezeichnete Weltsicht kombiniert die Metapher der Multiagentensysteme mit einem ereignisgesteuerten Zeitfortschritt. Verwendung der Ereignissteuerung setzt voraus, dass (a) die Dauer von Aktivitäten der Agenten und Umgebung vor ihrem Ende bestimmt, (b) jeder Agent sofort auf Veränderungen in der Umgebung reagieren und (c) die Aktualisierung des Umgebungszustands trotz asynchronem Agenten-Update effizient gehalten werden kann. Darauf aufbauend wurde ein Konzept entwickelt für ein Simulationswerkzeug, das diese agentenorientierte Weltsicht umsetzt. Besonderer Schwerpunkt des Werkzeugs ist es, die explizite Repräsentation einer räumlichen Umgebung sowie die Bewegung von Agenten im Raum zu unterstützen. Dies sind Bereiche, in denen bestehende Werkzeuge für agentenbasierte Modellierung Schwächen aufweisen, obwohl ein Großteil der Multiagentenmodelle den räumlichen Aspekt der Umgebung explizit berücksichtigen und mobile Agenten vorsehen. Das Konzept wurde prototypisch realisiert im Simulationsframework FAMOS als eine Erweiterung des bewährten diskreten Simulators DESMO-J. FAMOS konnte durch Re-Implementation zweier aus der Literatur bekannten Modelle (Schellings Segregationsmodell, Sugarscape) getestet und darüber hinaus in einer praxisrelevanten Anwendung zur Simulation von Stadtkurierdiensten ausführlich evaluiert werden. ; The last ten years have spawned a plethora of so-called agent-based models. This type of model is characterized by mapping entities and their interactions in the system under observation directly onto entities in the model ("agents") and interactions between agents, respectively. Thus the model preserves the structure of the modelled system while investigating its behaviour over time. The wide range of application domains includes sociology, economy, biology, ecology, archaeology and the military sector. Since these domains often contrast the agent-based style of modelling with continuous simulation, in which a set of differential equations is solved numerically by stepwise integration, it is not surprising that the vast majority of agent-based models apply a time-driven approach, i.e. simulation time is advanced in equidistant steps. This time advance method is considerably easier to implement than the more flexible and efficient event- driven approach, which can make all the difference if a dedicated simulation toolkit is missing. Both applications and toolkits are usually developed by domain experts and not simulation experts. The present dissertation thesis shows how agent-based simulation can be defined as a new world view within the context of discrete-event simulation. Named "agent-oriented" in accordance with the (German) terms for the classical world views, this world view combines the metaphor of multi-agent systems with an event-driven time advance. Applying the event-driven approach requires that (a) the durations for agent and environment actions are determined before they terminate so that the respective termination event can be scheduled in time, (b) each agent is able to instantly react to changes in its environment, and (c) the update of the state of the environment can be kept efficient despite updating agents asynchronously. Based on these requirements the concept for a simulation toolkit was developed, which implements the agent-oriented world view. A major focus of this toolkit is to support an explicit representation of space within the environment and the movement of agents in that space. These are areas where existing toolkits for agent-based modelling show shortcomings, despite the fact that a majority of multi-agent models explicitly model space and allow for mobile agents. A prototypical implementation of this concept is provided with the simulation framework FAMOS extending the tried and tested discrete-event simulator DESMO-J. FAMOS was first tested by re-implementing two well-known models (Schelling's segregation model, Epstein and Axtell's Sugarscape model) and then thoroughly evaluated in a practice-oriented simulation study of a city courier service.

Multiagentensysteme stellen die dritte Phase der Erforschung künstlicher Intelligenz dar und berücksichtigen bei der Programmierung solcher Systeme auch soziologische Vorstellungen und Konzepte. In Deutschland beschäftigt sich das neue Forschungsfeld der Sozionik mit der Erforschung und Modellierung künstlicher Sozialität. Ziel des vorliegenden Textes ist es, im Rahmen der Sozionik sozialtheoretische Begrifflichkeiten zu entwickeln, die sowohl eine soziologische Einschätzung der Potenziale der Modellierung künstlicher Sozialität in Form von Multiagentensystemen als auch eine Beschreibung der in hybriden Gemeinschaften neu auftretenden Sozialformen ermöglichen. Der Verfasser setzt sich zunächst, anknüpfend an Turing, mit der traditionellen Erforschung künstlicher Intelligenz und der daran vorgebrachten Kritik auseinander. Sodann werden unterschiedliche Konzepte und Ansätze zu Verteilter künstlicher Intelligenz (VKI) und Multiagentensystemen vorgestellt und unter Rückgriff auf strukturierungstheoretische Ansätze soziologisch eingeordnet. Abschließend werden potenzielle zukünftige Fragestellungen im Forschungsbereich Sozionik angesprochen (Metaphernmigration Informatik-Soziologie, Mensch-Maschine-Interaktion, Agentenparadigma). (ICE2)

The current trend towards living in big cities contributes to an increased demand for efficient and sustainable space and resource allocation in urban environments. This leads to enormous pressure for resource minimization in city planning. One pillar of efficient city management is a smart intermodal traffic system. Planning and organizing the various kinds of modes of transport in a complex and dynamically adaptive system such as a city is inherently challenging. By deliberately simplifying reality, models can help decision-makers shape the traffic systems of tomorrow. Meanwhile, Smart City initiatives are investing in sensors to observe and manage many kinds of urban resources, making up a part of the Internet of Things (IoT) that produces massive amounts of data relevant for urban planning and monitoring. We use these new data sources of smart cities by integrating real-time data of IoT sensors in an ongoing simulation. In this sense, the model is a digital twin of its real-world counterpart, being augmented with real-world data. To our knowledge, this is a novel instance of real-time correction during simulation of an agent-based model. The process of creating a valid mapping between model components and real-world objects posed several challenges and offered valuable insights, particularly when studying the interaction between humans and their environment. As a proof-of-concept for our implementation, we designed a showcase with bike rental stations in Hamburg-Harburg, a southern district of Hamburg, Germany. Our objective was to investigate the concept of real-time data correction in agent-based modeling, which we consider to hold great potential for improving the predictive capabilities of models. In particular, we hope that the chosen proof-of-concept informs the ongoing politically supported trends in mobility—away from individual and private transport and towards—in Hamburg. ; Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg