Pictures of the Future Herbst 2001
Agententechnologie – Siemens-Entwicklungen
Unsichtbare Helfer in der Welt der vernetzten Computer
Sie arbeiten schnell und effizient und nehmen ihren Auftraggebern Routinearbeiten ab. Siemens-Forscher entwickeln intelligente Software-Einheiten, die z.B. völlig selbstständig nach Fachkräften oder der optimalen Reiseverbindung suchen.
"Er muss etwas für mich tun, intelligent sein und genau so versteckt operieren wie James Bond" – ginge es nach Jörg Müller und Michael Berger, dann hätte jeder Mensch eine Schar williger Helfer, die ihm lästige Arbeiten oder die mühsame Informationssuche vom Hals schaffen. Die beiden Wissenschaftler von der Abteilung Intelligente Autonome Systeme bei Siemens Corporate Technology (CT) träumen allerdings nicht von einer guten Fee oder vom Flaschengeist aus Tausendundeiner Nacht. Gemeinsam mit elf Kollegen sind sie dabei, eine entsprechende Umgebung zu schaffen, damit Agenten uns das Alltagsleben erleichtern.
Der PTA ist eine elektronische Reiseunterstützung, die auf einem Multi-Agenten-System beruht. Über die verschiedensten Agenten und Dienste werden Transportmedien, aktuelle Verkehrs-, Hotel- und Parkplatzinformationen so gekoppelt, dass der Kunde auf dem besten Weg an sein Ziel kommt
"Agenten sind nichts anderes als Software-Einheiten, die autonom mit anderen Agenten kommunizieren, um ihre Aufträge zu erfüllen", erläutert Müller. "Der entscheidende Unterschied zu konventionellen Computerprogrammen ist, dass sie mit einem Profil der Nutzerwünsche ausgestattet sind und von sich aus aktiv werden." Die Ansprüche der Informatiker sind hoch. Die programmierten Pendants müssen mindestens so gut sein wie das Vorbild aus Ian Flemings Thriller: Sie müssen kommunizieren und verhandeln können, bei Schwierigkeiten von sich aus die Initiative ergreifen und eigenständig Entscheidungen fällen.
Eigenschaften von Agenten
- Flexibilität/Mobilität: Sie müssen auf zahlreichen Plattformen, Netzen und Betriebssystemen funktionieren und in der Lage sein, technische Probleme ohne Benutzereingaben zu lösen.
- Transparenz/Verantwortlichkeit: Falls erforderlich, müssen Agenten für ihren Besitzer / Benutzer absolut transparent sein und über Möglichkeiten zur Protokollierung verfügen (wann sie wo waren, was sie getan und mit wem sie kommuniziert haben).
- Robustheit/Reaktivität: Sie müssen mit Fehlern, niedrigen Ressourcen, leistungsschwachen Servern und unvollständigen Daten umgehen können und möglichst viele Probleme ohne menschliche Eingriffe lösen. Sie reagieren rechtzeitig auf Veränderungen in der Umgebung.
- Autonomie: Sie müssen fähig sein, selbstständig zu starten und ihren Einsatz zu beenden. Das kann je nach Anforderung schnellstmöglich, stündlich, täglich, wöchentlich oder monatlich erfolgen.
- Benutzerorientierung: Ein Agent soll im Interesse des Besitzers agieren und seine Aufgaben in der vorgegebenen Weise ohne Abweichungen ausführen.
- Anpassung/Lernfähigkeit: Ein fortschrittlicher Agent muss sein Verhalten auf der Basis von Erfahrungen ändern können.
- Kommunikation: Agenten kommunizieren mit anderen Agenten, gegebenenfalls auch direkt mit Menschen.
Allerdings will Siemens nicht nur die dafür notwendige Software entwickeln, sondern Gesamtlösungen erstellen, die den Kunden Wettbewerbsvorteile bringen. Dafür gäbe es heute schon zahlreiche Einsatzbereiche: etwa in der Telekommunikation, wenn es darum geht, überlastete Leitungen zu umgehen oder die kostengünstigste Verbindung zu finden. Oder in der Industrie, wo die autonomen Helfer Mitarbeiter bei Inspektion und Wartung entlasten oder die Steuerung komplexer Produktionsprozesse übernehmen. Die Siemens-Experten versuchen, eine modulare Plattform aufzubauen, die auf bewährten Netzwerktechnologien basiert. Sie soll neben Diensten wie den "Gelben Seiten" (einer Art Branchenbuch für Agenten) auch Werkzeuge für Agentenbau und -programmierung enthalten. "Ziel ist, eine offene Bibliothek von Algorithmen zur Verfügung zu stellen, aus der die Programmierer dann schöpfen können", erläutert Michael Berger. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Agenten "zusammenbauen", die für ihren Spezialauftrag, ähnlich wie James Bond in Mr. Q.s Forschungslabor, mit passenden "Arbeitsmitteln" ausgestattet werden.
Ein besonders gelungenes Beispiel für die Arbeit der Siemens-Entwickler stellt der HR-NetAgent (Human Resources) für den Arbeitsmarkt dar. Derzeit testet die Bundesversicherungsanstalt für Angestellte (Berlin) das System in einem Pilotprojekt. Denn das Amt will künftig im Internet nach qualifizierten Mitarbeitern suchen. Der NetAgent hilft, unternehmensspezifische Jobprofile zu erstellen und sucht automatisch in verschiedenen Datenbanken nach optimalen Bewerbern. Dabei erledigt er nicht nur den Abgleich zwischen Angebot und Nachfrage. Einer seiner großen Vorteile ist auch, dass er für den Auftraggeber die Vorauswahl trifft und eine Rangliste festlegt.
Aber nicht nur Arbeitgeber profitieren vom digitalen Vermittler. Über ein entsprechendes Portal können auch junge Leute bei der Suche nach einem Ausbildungsplatz unterstützt werden. Die angehenden Azubis hinterlegen auf einem Server z.B. Berufsziel und Lebenslauf und werden anschließend per SMS benachrichtigt. Mit Hilfe eines Mobiltelefons können sie auf einer entsprechenden WAP-Seite die Treffer sichten, eine Kurzbewerbung aktivieren und sofort Vorstellungstermine organisieren.
Wie visualisiert man Software- Agenten? Vielleicht wie diesen Butler (Ask Jeeves™) oder wie einen Geist oder eher wie einen verspielten Affen (Bonzi-Buddy™)?
Nun gibt es noch weit verzwicktere Aufgaben als passende Kandidaten für eine offene Stelle zu finden. Ob es sich um die Steuerung von Service-Teams oder die Reiseplanung handelt, die Menschheit wird zunehmend mobiler und benötigt Werkzeuge, um entsprechende Informationen in kürzester Zeit zu finden. Hierbei bietet es sich an, mehrere verteilte Agenten kooperieren zu lassen. Der Personal Travel Assistant (PTA) ist ein Beispiel für eine elektronische Reiseunterstützung, die auf einem solchen Multi-Agenten-System beruht. Er wurde von Partnern aus Industrie und Forschung im Auftrag des deutschen Bundesforschungsministeriums für das Projekt MOTIV (Mobilität und Transport im intermodalen Verkehr) entwickelt – Siemens war dabei für die Agenten zuständig.
Das Projektziel lautete, Transportmedien und Reiseinformationen so zu koppeln, dass sich der Nutzer optimal fortbewegen kann. Der Reisende nimmt über einen PC mit ISDN-Anschluss, Internet, Handy oder Palmtop mit Mobilfunkkarte Kontakt mit den PTA-Servern auf. Dann beauftragt er einen Agenten, der ihm die restliche Arbeit abnimmt. Dieser sucht Flug- und Bahnverbindungen heraus, erledigt Reservierungen für Hotel- oder Restaurant, versorgt seinen "Kunden" durchgehend mit aktuellen Verkehrsinformationen und passt sich dessen Bedürfnissen an: Besitzt der Auftraggeber etwa keinen Führerschein, bietet der PTA ihm statt eines Mietwagens eine Zugfahrt an. Darüber hinaus lassen sich auch aktuelle Informationen von Verkehrszentralen – etwa über Staus, Bahn- oder Flugzeugverspätungen oder Parkleitsysteme – abrufen, um die geplante Route mit Flug, Bahn, ÖPNV oder Mietwagen zu optimieren.
Nicht weniger komplex ist es, ein mobiles Team für bestimmte Aufgaben zusammenzustellen. Eine solche Anwendung könnten z.B. Telekommunikationsunternehmen oder Energieversorger gut für Notfälle, Wartungs- oder Inspektionsarbeiten gebrauchen. Denn ein automatisiertes Workforce-Management spart Kosten und sorgt für effizientere Arbeitsabläufe. Auch dafür haben die CT-Mitarbeiter eine Lösung parat, die in einem EU-Projekt entstand: LEAP (Lightweight Extensible Agent Platform). "LEAP beruht auf einer von Siemens entwickelten skalierbaren Plattform, die für mobile Geräte wie Palm, Taschen-PC, Personal Digital Assistant oder Mobiltelefon gedacht ist", erläutert Michael Berger.
Der Nutzer von MAP kann komplexe Aufgaben an einen Software-Agenten delegieren. Da dieser die Aufgaben selbstständig ausführt, sind Sicherheitsaspekte von entscheidender Bedeutung. Schließlich handelt ein Agent im Namen seines Besitzers, schließt Verträge ab und erledigt Zahlungsvorgänge
Nun folgt die Bewährungsprobe: Siemens und eine Reihe von Firmen wie Motorola oder die Telecom Italia Labs werden zeigen, dass sich damit auch virtuelle Teams koordinieren lassen. Entsprechende Feldtests führt derzeit neben British Telecom (in Großbritannien) mit mobilen Service-Teams auch der ADAC mit seinen "Gelben Engeln" in der Region München durch.
Das Management-System soll völlig selbstständig Aufträge, beispielsweise bei einem Kabelbruch oder einer Autopanne, entgegennehmen und je nach Anforderung eine passende Mannschaft organisieren. Dabei muss es unter anderem die Fachleute synchronisieren, ihre Entfernung zum Ort des Geschehens sowie ihre Fähigkeiten, Überstunden und Termine berücksichtigen.
Als zukunftsweisend gilt das vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) geförderte Projekt MAP (Multimedia-Arbeitsplatz der Zukunft). Bei diesem Leitprojekt, das im März 2001 startete und an dem 18 Partner beteiligt sind, geht es um ein Assistenzsystem für die Arbeitswelt. Der Schwerpunkt liegt auf der Baubranche. Kerngedanke von MAP ist die Verknüpfung aller Informationen und die leichte Bedienbarkeit des Systems: Der Nutzer kann sich aussuchen, ob er die Informationen mittels Tastatur, Gestik oder Sprache eingibt. Zudem ist er damit grenzenlos mobil, denn MAP passt sich der Umgebung und den verfügbaren Endgeräten an.
So haben Architekten oder Bauleiter statt unzähliger Pläne einen kleinen Laptop oder elektronischen Organizer dabei, über den sie Daten abrufen oder aktualisieren können. Unterstützt werden sie vom persönlichen Software-Agenten, der durch das Netz "flitzt", nach den Vorgaben seines "Bosses" die Aufgabe abarbeitet und ihm anschließend die Ergebnisse liefert. Im Idealfall soll der per Spracheingabe übergebene Auftrag die ganze Kette von der Recherche, etwa nach dem günstigsten Anbieter von Beton in der Nähe des Standorts, bis zum rechtssicheren Abschluss enthalten.
Allerdings ist die Baubranche nur eine erste "Spielwiese". MAP lässt sich ebenso gut in der Verwaltung oder anderen Bereichen einsetzen. Unabhängig davon kommt dem Aspekt Sicherheit größte Bedeutung zu. Schließlich handelt der Agent im Namen seines Auftraggebers, führt Verhandlungen, schließt Verträge ab und erledigt Zahlungsvorgänge. Dementsprechend sind Schutzmaßnahmen notwendig, um die System- und Datensicherheit zu gewährleisten.
Mit dieser Aufgabe hat das Konsortium Siemens und das Institut für Graphische Datenverarbeitung der Fraunhofer Gesellschaft betraut, denn "davon hängt die Anwendbarkeit und Akzeptanz von MAP ab", sagt Kai Fischer, Sicherheitsexperte bei CT. Fischer und seine Kollegen bauen derzeit in einem Teilprojekt eine Sicherheitsarchitektur für mobile Agenten auf – und betreten hier völliges Neuland. Denn keine der existierenden Agentenplattformen bietet die notwendige Infrastruktur für Anwendungen im offenen Netzwerk und in elektronischen Märkten. Ziel der Forschung ist es, Methoden und Werkzeuge für die Analyse der Sicherheitsanforderungen zu schaffen und anschließend entsprechende Maßnahmen umzusetzen.
Dabei ergeben sich eine Reihe von Fragen: Wie lassen sich böswillige Agenten enttarnen, die etwa Daten entwenden möchten? Ist der eigene Agent manipuliert worden? Wie lässt sich gewährleisten, dass die Aktionen mit dem Datenschutz- und Signaturgesetz vereinbar sind? Welche Rechte sollen dem mobilen Assistenten zugestanden werden? Besitzt er einen Teil der Rechte des Benutzers, kann er z.B. bei Bankgeschäften zwar den Kontostand abfragen, aber möglicherweise keine Transaktionen durchführen.
Auch hier wird eine modulare Plattform die Basis mobiler Agenten sein, in der Sicherheitsmaßnahmen verankert sind und weitere Sicherheitsfunktionen integriert werden können (siehe oben). "Für mobile Agenten gibt es keine Standardverfahren, mit denen alle Anforderungen abgedeckt werden können. Wir müssen bestehende Sicherheitsprotokolle weiterentwickeln", erläutert Kai Fischer. Das machen die Siemens-Experten, indem sie Komponenten wie Kryptografie zur Authentifizierung des Agenten oder die digitale Signatur für den Nutzer einbauen.
Avatare ...
... sind Inkarnationen hinduistischer Gottheiten: Das Wort "Avatara" stammt aus dem Indischen (Sanskrit). In der Mythologie der Hindus sind Avatare Inkarnationen von Gottheiten, die zu den Menschen herabsteigen. Heute versteht man unter Avataren virtuelle Wesen, die existierenden Persönlichkeiten nachempfunden oder der Fantasie der Programmierer entsprungen sind. Sie fungieren meist als Spielfiguren, die sich Anwender im Cyberspace zulegen. Von der Privatwirtschaft werden sie zunehmend als Verkäufer und Berater, etwa in Online-Shops oder -Banken, eingesetzt.
Dabei soll eine leistungsfähige Public-Key-Infrastruktur mit Verschlüsselung und Zertifikaten entstehen, die auf SmartCards basiert. "Wir sind jetzt dabei, die Verfahren und Protokolle zu untersuchen, entsprechend zu modifizieren und zu testen", berichtet der Informatiker. Ende 2001 wird sich zeigen, wie gut die Sicherheitstechnologie funktioniert. Danach wird die Technik in einem eigens dafür geschaffenen Szenario einem Feldtest unterzogen. Die Resultate daraus fließen letzlich in Version 2 von MAP ein.
Isaac Asimov, Wissenschaftler und Science-Fiction-Autor, hat die berühmten drei Gesetze der Robotik formuliert, denen, so glauben die Computer-Experten und Buchautoren Richard Murch und Tony Johnson, "zu gegebener Zeit wohl alle Agenten folgen werden". Diese Gesetze lauten:
1. Roboter dürfen Menschen nicht verletzen oder durch Untätigkeit zulassen, dass Menschen verletzt werden.
2. Roboter müssen die vom Menschen erteilten Befehle befolgen, es sei denn, die Befehle stehen im Widerspruch zum ersten Gesetz.
3. Ein Roboter muss seine eigene Existenz schützen, solange dies nicht dem ersten oder zweiten Gesetz widerspricht.
Nun soll dem MAP-Nutzer aber kein unsichtbares Software-Programm zur Seite gestellt werden. Der Agent soll ein Gesicht bekommen. Doch wie soll er aussehen? Wie die Kunstfigur aus einem Cartoon oder mit menschlichen Zügen? Soll er als Berater oder als Team-Kollege fungieren? Demütig oder dominant sein? Mit diesen Fragen beschäftigt sich Nina Sandweg vom Siemens-Fachzentrum User Interface Design (UID, s. auch Die Kunst der Einfachheit). "Da er mit der Fähigkeit nachzudenken, zu entscheiden, zu reagieren und zu lernen ausgestattet ist, muss er auch glaubhaft sein", meint die Informatikerin. "Sicherlich können personifizierte Agenten die Interaktion vereinfachen, doch wenn sie zu menschlich erscheinen, hat der Nutzer eventuell den Eindruck, dass er mit einer echten Person verhandelt und überschätzt seinen elektronischen Helfer."
Aus diesem Grund muss der MAP-Agent Tests im Siemens-UID-Labor durchlaufen. Schließlich hängt der Erfolg der Technologie von der Benutzerfreundlichkeit und Akzeptanz des elektronischen Heinzelmännchens ab, das die Schnittstelle zwischen Anwender und Gesamtsystem darstellt. Welche Anforderungen dabei gefragt sind, hat die Forscherin unter anderem in Kundenbefragungen herausgefunden. Wichtig sind vor allem:
- Kontrolle: Der Anwender muss den Agenten jederzeit "überstimmen" können.
- Vorhersehbarkeit: Der Anwender muss wissen, nach welchen Regeln der Agent arbeitet.
Agenten helfen jungen Menschen, einen Ausbildungsplatz zu finden, und sie organisieren sogar Vorstellungsgespräche
In einigen Bereichen kann es sinnvoll sein, dem Agenten nicht nur ein Gesicht, sondern einen Körper zu geben – etwa in Gestalt eines Avatars. Solche Wesen aus Bits und Bytes sind aus den virtuellen Welten nicht mehr wegzudenken: Sie zeigen, wo sich ein Benutzer im Cyberspace befindet und welche anderen Internet-Surfer sich ebenfalls am selben Ort aufhalten. Avatare spielen mit Kindern, verhandeln mit Geschäftspartnern, sie singen und moderieren oder verlesen Nachrichten. Dabei vergessen die Surfer in solchen Fällen leicht, dass kein Mensch hinter einem Agenten-Avatar steckt, sondern ein automatischer Roboter mit programmiertem Verhalten und Reaktionen.
Möglicherweise liegt es daran, dass fortgeschrittene Avatare gut in der Lage sind, Stimmungen, Gesten und Gesichtsausdrücke darzustellen oder sich wie in Comics mittels Sprechblasen zu unterhalten. Da gerade junge Leute mit künstlichen Stars aufwachsen, man denke an die Web-Lady Lara Croft oder das japanische Pop-Idol Kyoko Date, ist es auch vorstellbar, dass Avatare einmal zum "virtuellen Ich" der Online-Nutzer werden. So könnten internationale Konferenzen, Geschäftsverhandlungen und Präsentationen weitgehend virtuell ablaufen – sobald Mimik bzw. Multimedia-Animationen besser dargestellt werden.
Mit der Technologie der "Talking Heads" bekommt man sprechende Avatare auf jedes Handy: Es reicht eine Datenrate von wenigen Kilobit pro Sekunde
Die Herausforderung besteht in der möglichst einfachen Modellierung der Avatare, aber auch in einer effizienten Datenübertragung. Abhilfe schaffen könnte hier der Standard MPEG-4. "Mit diesem Kodierverfahren lassen sich Multimedia-Daten wie Video, Audio, Text oder Bilder viel schneller übers Netz übertragen", schwärmt der Siemens-Forscher Thomas Riegel. Seine Kollegen und er haben darauf aufbauend eine entsprechende Anwendung geschaffen: die so genannten Talking Heads, Avatar-Modelle, die menschlichen Köpfen nachempfunden sind und sich bewegen und sprechen können. Mit Hilfe von MPEG-4 reicht eine Datenrate von nur 4 kbit/s, um die Köpfe anzusteuern. Damit ist die Abbildung bereits auf heutigen GSM-Handys möglich – vorausgesetzt, dass auf der Empfängerseite bereits ein Modellkopf vorhanden ist. Einziger Wermutstropfen: Es existiert noch kein universeller Browser, mit dem sich alle möglichen MPEG-4-Komponenten eines Multimedia-Signals beliebig kombiniert darstellen lassen. Zudem müssten, wollte man damit etwa eine virtuelle Videokonferenz abhalten, die Animationsparameter für die Gesichter in Echtzeit analysiert werden, und dies überfordert derzeitige Systeme bei weitem.
Es gibt aber schon heute viele Einsatzgebiete für die animierten Köpfe, bei denen Echtzeit keine Rolle spielt. Neben E-Shops sind das personalisierte Portale oder Call-Center. In diesen Bereichen entsteht ein Großteil der Kosten durch Standardanfragen. Meist könnte ein Agent/Avatar mit "durchschnittlicher" Intelligenz die Probleme lösen bzw. richtige Antworten geben.
Mittlerweile haben Riegel und seine Kollegen ihre Anwendung weiter verbessert. Ihr "Basisgesicht" kann nun Emotionen wie Freude, Zorn, Überraschung, Heiterkeit, Ärger oder Traurigkeit zeigen. Mit dieser vorgefertigten Mimik wären Echtzeit-Systeme überflüssig. Die Entwickler können leicht den Gesichtsausdruck des Agenten an die jeweilige Gemütssituation anpassen. "Dadurch lässt sich ansatzweise menschliches Kommunikationsverhalten realisieren", meint Riegel.
Um 3D-Szenarien mit authentisch gestalteten Figuren herunterzuladen, sind jedoch höhere Übertragungskapazitäten nötig. Den Forschern bleibt nur zu hoffen, dass UMTS bald eingeführt wird. Dieser Mobilfunkstandard der 3. Generation bietet eine wesentlich höhere Datenrate als GSM. "In ein paar Jahren wird es dreidimensionale Darstellungen auf dem Handy geben", davon ist Thomas Riegel überzeugt. Der Besuch virtueller Chat-Räume oder Läden wäre dann ein Kinderspiel. In welche Gestalt der Nutzer schlüpft oder mit wessen Gesicht ihm sein Agent gegenübertritt, bleibt seiner Phantasie überlassen. Wie wäre es mit Emma Peel oder Hercule Poirot – oder vielleicht doch lieber James Bond?
Evdoxia Tsakiridou