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10.11.1995

Software-Agenten/Kuenstliche Intelligenz und neuronale Netze als Basis Intelligente Software-Agenten finden die Nadel im Heuhaufen

Von Ulrich Schneider*

Mit den Software-Agenten erhalten Anwender ihren persoenlichen Butler, der fuer sie in Netzen nach Informationen wuehlt. Die Zukunft gehoert dabei intelligenten Dienern, die auch die duerftig artikulierten Wuensche ihrer Auftraggeber erfuellen. Ob die Helfer als separate Produkte oder im Paket mit Anwendungen auf den Markt kommen, ist allerdings noch offen.

Nachdem Mike, seines Zeichens Geographieprofessor, das Arbeitszimmer betreten hat, laesst er sich von Alfred die inzwischen eingegangenen Anrufe samt Anliegen erlaeutern. Alfred ist ein smarter junger Mann in weissem Hemd mit schwarzer Fliege. Anschliessend wendet man sich gemeinsam der Vorbereitung einer Nachmittagsvorlesung ueber die Abholzung der Amazonas-Regenwaelder zu. Mike moechte gerne aktuelles Forschungsmaterial sichten. Er denkt dabei auch an interessante Beitraege seiner Kollegin Jill. Auch Alfred hat daran gedacht und schon eine entsprechende Nachricht auf ihrem Anrufbeantworter hinterlassen.

Es moechte scheinen, dass wir in Alfred einen Butler vor uns haben, ein Exemplar jenes jeder Situation gewachsenen, allwissenden, immer allerdings diskreten und seine Grenzen kennenden Dienertypus. Weit gefehlt: Alfred ist ein Stueck Software. Er ist die (leider namenlose) Hauptperson eines schon etwas aelteren, aber noch immer visionaeren Videos von Apple mit dem bezeichnenden Titel "Knowledge Navigator" - ein Zukunfts-Notebook, das tatsaechlich wie ein Buch aufgeklappt wird. Die auf dem Display angebotenen Informationen und Handlungsmoeglichkeiten werden ausgewaehlt, indem es der Anwender mit der Fingerspitze antippt. In einem Fenster des Notebooks erscheint Alfred als menschliches Antlitz und spricht mit angenehmer Stimme fluessig mit seinem "Herrn". Dieser Butler gehoert zu einer Kategorie, deren Vertreter heute gemeinhin als Software-Assistenten oder schlicht als intelligente Agenten bezeichnet werden.

Das Neue an den Agenten ist ihre Lernfaehigkeit

Ganz so neu sind solche Agenten nicht. Schon seit einigen Jahren verwendet man etwa in Loesungen fuer das System- und Netzwerk- Management oder auch im Umfeld von Datenbanksystemen Softwaremodule, die autonom bestimmte Ueberwachungs- und Alarmierungsaufgaben uebernehmen. Der Anwender wird auf diese Weise bei der Beschaffung zeitkritischer Informationen wirksam entlastet. Die eigentliche

"neue Revolution in der Software", wie der Untertitel einer Ovum- Studie zum Thema lautet, geschieht in juengster Zeit durch die Entwicklung von lernfaehiger, flexibler Software, die schon eher die Bezeichnung intelligente Agenten rechtfertigt.

Unter Agenten verstehen wir im normalen Sprachgebrauch (gemaess dem Wortursprung im lateinischen "agere" = tun, ausfuehren, handeln) seit Jahrhunderten eine Person, die anstelle, im Auftrag und im Sinne einer anderen Person mehr oder minder selbstaendig eine Handlung ausfuehrt, etwa Reisen bucht, Versicherungen abschliesst oder andere Geschaefte taetigt. Erst spaeter ist die spezielle Bedeutung eines im staatlichen Auftrag taetigen Spions entstanden, die dank einschlaegiger Literatur und Filme heute die wohl primaere Assoziation beim Wort "Agent" erzeugt. Dies erklaert, warum Icons fuer Agentenprogramme gerne als Herren mit dunkler Sonnenbrille dargestellt werden.

Software-Agenten sind als Mittel zu verstehen, die den IT-Anwender dadurch unterstuetzen, dass sie stellvertretend und in seinem Auftrag bestimmte Aufgaben erledigen. "Intelligent" werden die kleinen Helfer in dem Masse, wie sie nicht mehr roboterhaft nur nach definierten Parametern, etwa Schwellwerten, vorher festgelegte Aktionen vollziehen, sondern ihre "Handlungskompetenz" aufgrund von Lernfaehigkeit selbsttaetig aufbauen und erweitern koennen. Dazu gehoert, dass sie ihre "soziale Adaequanz" durch stete Beobachtung der Handlungsweisen selber herstellen und weiterentwickeln koennen, flexibel auf neuartige Situationen und Anforderungen reagieren und auch komplexe sowie logisch unscharfe ("fuzzy") Wuensche des Anwenders sinnvoll verarbeiten (vgl. Abbildung 1).

Agenten beobachten nur oder werden selbst aktiv

Schon die Terminologie zeigt, dass wir uns damit in die Domaene der kuenstlichen Intelligenz begeben. In deren Umfeld finden in der Tat oft die einschlaegigen Forschungen und Produktentwicklungen statt. Der Intelligenz des "Knowledge Navigators" im erwaehnten Apple- Video koennen allerdings die heutigen kommerziellen Produkte und selbst die Prototypen in den Labors der Hochschulen und High-Tech- Firmen nichts Vergleichbares entgegensetzen. Dennoch hat eine Reihe von Software-Agenten das Experimentierstadium verlassen und bietet heute eine zum Nutzen der Anwender einsetzbare Technologie.

Es gibt prinzipiell zwei verschiedene Auspraegungen von Software- Agenten: die Beobachter und Analysten auf der einen Seite, die Aktivisten und Koordinatoren auf der anderen. Beide Kategorien bieten ihre Dienste sowohl fuer den persoenlichen Bedarf als auch unternehmensuebergreifend an. Beispiele fuer die Aktivisten im Umfeld der Bueroarbeit reichen von der Weiterentwicklung der klassischen Wiedervorlage ueber kommunikationsorientierte Agenten, die etwa bei bestimmten Anlaessen selbsttaetig E-Mails verschicken, bis hin zu einer agentenbasierten, intelligenten Vorgangsbearbeitung (Workflow-Management) (vgl. Abbildung 2 und 3). Im folgenden wird die Kategorie der Beobachter naeher betrachtet.

Knowledge-Navigators durchforsten die Netze

Von allen Seiten werden wir heute mit Informationen verschiedenster Art - strukturierten, unstrukturierten, wichtigen und unwichtigen - ueberflutet ("Information Overload"). Die heutige Popularitaet des Internet mit seinen Newsgroups und die immensen Dokumentensammlungen, wie sie im World Wide Web zu finden sind, haben diese Situation noch entschieden verschaerft.

Diese Masse an Informationen auf ihren Gehalt hin zu pruefen ist eine schier unloesbare Herausforderung. Die informationstechnische Maxime von der Verfuegbarkeit der richtigen Information fuer die richtige Person zum richtigen Zeitpunkt wird zum unerreichbaren Ideal. Nicht zufaellig konzentrieren sich da-her die Hoffnungen auf jene Software-Agenten, die uns aus dem Dilemma heraushelfen koennten: die Knowledge-Navigators.

Diese Art von Software-Agenten suchen die fuer uns relevanten Informationen in verschiedenen, moeglicherweise global verteilten Quellen: in internen Datenbanken und Dokumentenablagen, in der elektronischen Post und den elektronischen "Schwarzen Brettern" (Bulletin-Boards), aber auch online in oeffentlich zugaenglichen und kommerziellen Informationspools, elektronischen Bibliotheksdiensten, Newsgroups, in den Informationsbestaenden der bekannten Online-Dienste und im World Wide Web.

Die kommerziell verfuegbare Kommunikationstechnologie setzt dabei keine wesentlichen Grenzen mehr. Der Zugang zum Unternehmens-LAN und ueber Gateway-Server zu den verschiedenen Weitverkehrsnetzen reichen aus. Der mobile Anwender benutzt ein Modem. Fuer die Agentensoftware heisst dies, dass sie die entsprechenden Kommunikationsvarianten alle unterstuetzen muss.

Problematischer fuer die Anbieter der Agenten ist die Vielfalt der Retrieval-Methoden. Zwar gibt es die standardisierte Datenabfragesprache SQL. Doch verwenden die Datenbankanbieter in der Regel jeweils ihre eigenen Dialekte. Darueber hinaus existiert neben den Erweiterungen fuer Volltextrecherche eine Vielzahl von Zugangsmechanismen zu den verschiedenen Informationsdiensten mit dazugehoeri-gen Programmier-Schnittstellen (APIs).

Solange sich hier keine entsprechenden Standards fuer den universellen Informationszugriff durchgesetzt haben, muessen sich die Agentenanbieter auf die wesentlichen Systeme im Markt konzentrieren und hoffen, dass die Hersteller anderer Loesungen von sich aus bestimmte Agententechnologien unterstuetzen. Hilfe in dieser Situation ist zum Beispiel von den Arbeiten der Document Management Alliance (DMA) zu erwarten, einer Initiative, die im April 1995 aus zwei konkurrierenden Herstellerkoalitionen entstanden ist: der Shamrock Coalition (getragen von IBM und Saros) und DEN (Document Enabled Networking), getragen von Novell und Xerox. Dieser Initiative gehoeren alle wesentlichen Anbieter von Produkten im Umfeld des Documenten-Managements an. Ziel der Arbeit ist, einen leicht zu implementierenden Satz von Schnittstellen fuer den Zugriff auf unternehmensweite und globale Dokumentenbibliotheken aus beliebigen Applikationen heraus zu schaffen.

Der Zugriff auf Informationen besitzt immer auch sicherheitsrelevante Aspekte. Zum einen muss der Software-Agent, wenn er im Auftrag seines Anwenders Informationen beschaffen will, gegebenenfalls vorhandene Authentifikations- und Autorisierungsbarrieren passieren. Hierzu gehoert eventuell auch, dass eingesetzte Verschluesselungsverfahren dechiffriert werden. Man mag dies als normale Agententaetigkeit ansehen. In Abweichung von der Spionagewelt ist dabei aber sicherzustellen, dass Software- Agenten die eingerichteten Schutzmechanismen nicht umgehen koennen.

Hat der Software-Agent nun freien Zugriff auf das Universum von Informationen, so tun sich die eigentlichen Herausforderungen an seine "Intelligenz" auf. Die Information-Retrieval-Industrie hat dafuer eine Reihe von Technologien entwickelt. Es geht dabei um die Optimierung der tendenziellen Polaritaet von "Praezision und Vollstaendigkeit", dass also moeglichst alle relevanten Informationen gleichzeitig bei einem Retrieval-Vorgang gemeldet werden.

Daher muss der Software-Agent nicht nur einschlaegige Abfragesprachen (wie SQL) und den Einsatz Boolescher Operatoren verstehen, sondern auch semantisch orientierte Konzeptansaetze beziehungsweise Gewichtungsverfahren zur Relevanzbestimmung beherrschen. So ist nicht verwunderlich, dass die ersten entsprechenden kommerziellen Produkte von den traditionellen Anbietern einer inhaltsbasierten Dokumentenrecherche stammen und auch bemerkenswerte Ergebnisse erzielen. Solche Anbieter verfuegen am ehesten ueber geeignete Technologien, um sie auch in Software- Agenten einzusetzen.

Ein illustratives Beispiel stellen die "Personal Newspapers" dar, wie sie unter anderem in den Siemens-Forschungslabors entwickelt wurden: Agenten suchen regelmaessig viele elektronisch verfuegbare Nachrichtenquellen ab, um dem Anwender allmorgendlich eine auf die individuellen Interessen zugeschnittene virtuelle elektronische Tageszeitung praesentieren zu koennen .

Diese offensichtlich so einfache globale Verfuegbarkeit von Information birgt allerdings eine potentielle Gefahr in sich. Wenn naemlich in Zukunft viele Anwender ihre Agenten losschicken, die weltweit systematisch alle Informationsquellen nach relevanten Daten absuchen, wird dies aufgrund der Ueberlast zwangslaeufig zu einem Kollaps der Netzwerke und Server fuehren. Einziger Ausweg waere die heute noch nicht absehbare Verfuegbarkeit von universell zugaenglichen Verzeichnissen, in denen als Metainformation gespeichert ist, wo welche Informationen zu finden sind.

Das Beispiel der "Persoenlichen Zeitung" fuehrt aber auch zu einer anderen, wesentlichen Problematik fuer den Einsatz von Software- Agenten: Wie teile ich meinem Navigator am einfachsten und effektivsten mit, welche Daten im Informationsozean fuer mich wichtig sind? Hierzu koennte man freilich einen umfassenden Stichwortkatalog (Thesaurus) aller relevanten Topoi entwerfen und den Agenten bei seiner Recherche abarbeiten lassen.

Was ist jedoch mit Begriffen, die im Thesaurus nicht beruecksichtigt wurden, die aber sehr wohl relevant sind, oder mit Themen, deren Wichtigkeit dem Anwender nicht bewusst ist? Ein "intelligenter" Agent muss aufkommende Trends erfassen und dem Anwender proaktiv als moeglicherweise interessantes Thema melden. Der Agent muss also die Arbeit seines Auftraggebers "bewusst" verfolgen, um offensichtlich relevante, aber nicht explizit aufgefuehrte Themen und Interessen selbsttaetig als zukuenftig ebenfalls zu beruecksichtigende Informationen zu erkennen.

Die Lernfaehigkeit stellt deshalb ein wesentliches Charakteristikum eines "intelligenten" Software-Agenten dar. Ein solches Lernen geschieht durch die kontinuierliche Beobachtung der Wissensdomaene des Anwenders und seiner Arbeit sowie durch die Interaktion mit dem Anwender, um Rueckmeldungen ueber Relevanz oder Interessenverschiebungen zu erhalten.

Auf diese Weise entwickelt sich der Software-Agent zu einem Experten auf dem Wissensgebiet, in dem er eingesetzt wird. Technisch ist vorstellbar, diesen Selbstlernprozess als neuronales Netz zu realisieren. Die erworbene und staendig sich selbsttaetig verfeinernde Kompetenz ermoeglicht dabei, dass der Agent selbst logisch unscharf formulierte Aufgaben versteht und der Anwender mit ihm fast wie mit einem Kollegen kommunizieren kann.

Derartige Moeglichkeiten der Interaktion mit dem Software-Agenten verstaerken die Illusion, man habe es mit einem menschlichen Wesen zu tun. Daher bietet sich als Benutzer-Schnittstelle zu einem solchen Agenten weniger die Erstellung von prozeduralen Scripts oder selbst das inzwischen gewohnte grafische Prinzip eines Point and click an. Vielmehr er- scheint es quasi natuerlich, mit dem so anthropomorph wahrgenommenen Agenten - wie bei Alfred - ueber eine Art der im Home-Computer-Bereich populaer gewordenen Social-User- Interfaces zu verkehren. Dabei wird das Softwaremodul durch einen animierten Charakter (etwa den Agenten mit der dunklen Brille) oder durch ein bewegtes fotorealistisch gestaltetes, menschliches Antlitz repraesentiert.

Als Hauptdarsteller Michael Douglas in dem Kinofilm "Enthuellung" durch eine Virtual-Reality-Bibliothek spaziert, um in zahllosen Aktenschraenken nach einem Dokument zu suchen, erscheint sein persoenlicher Agent und belehrt ihn, dass er nicht ueber die benoetigte Zugriffsberechtigung fuer diese Information verfuegt. Der Agent praesentiert sich hier in Gestalt eines (Schutz-)-Engels!

Solche perfekten Illusionen moegen in der noch beschraenkten Prozessor- beziehungsweise Grafikleistung heute ueblicher Arbeitsplatzrechner ihre Grenzen finden. Die Entwicklung im Home- Computer-Bereich und die immer schnellere Bereitstellung hochleistungsfaehiger Rechner laesst jedoch erwarten, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis wir mit einem humanoiden Agenten ueber unsere Arbeit vernuenftig diskutieren koennen. Zwar sind entsprechende Produkte noch nicht kommerziell verfuegbar. In den Labors der Forschungseinrichtungen wird aber intensiv an den Grundlagentechnologien fuer solche Software-Agenten gearbeitet: Wissensrepraesentation, Anwendung neuronaler Netze fuer selbstlernende Systeme, dialogbasiertes Lernen, Programmierung durch Beispiel etc.

Ob solche Software-Agenten jemals eigenstaendige Produkte sein werden, ist fraglich. Der Trend in der Industrie scheint eher dahin zu gehen, etwa eingefuehrte Information-Retrieval-Produkte um agentenartige Leistungsmerkmale zu erweitern. Denkbar ist auch, dass Spezialanbieter ueber von ihnen entwickelte Middleware- Technologien gaengige Applikationssoftware bedarfsweise mit selbstlernenden, "intelligenten" Assistenzfunktionen anreichern ("Enabling"-Ansatz).

Es wird sich zeigen, ueber welche Marketing-Modelle man die Agentenidee in entsprechende Markterfolge umsetzen kann. Moeglicherweise werden die Alfreds, Wizards und ihre Assistentenkollegen lediglich ein Leistungsmerkmal, das man von zukuenftiger Applikationssoftware ganz selbstverstaendlich erwartet, fuer das der Anwender aber nicht zu zahlen bereit ist.

In der Tat birgt der Einsatz von Software-Agenten aber noch ungeahnte Risiken. Agenten wie die hier beschriebenen sollen dem Anwender helfen, dem "Information Overload" zu entgehen und an die fuer seine Aufgabe relevanten Informationen zu gelangen. Ein Software-Agent fungiert jedoch als eine "Black box", die als Output entsprechende Antworten liefert. Deren komplexe Funktionsstruktur entzieht sich allerdings der Nachpruefbarkeit weitgehend. Der Anwender koennte den Rechercheprozess nur nachvollziehen, indem er die vermutliche Arbeit des Agenten noch einmal selber leistet. Dies ist aber nicht im Sinne des Einsatzes solcher Software-Agenten.

Problem Fehlfunktion: Wer prueft die Agenten?

Gefaehrlich wird es, wenn ein Agent aufgrund einer Programmfehlfunktion nicht alle relevanten (Recall-Postulat) oder falsche Informationen (Precision-Postulat) liefert. Diese Fehlfunktion koennte sogar durch dritte Hand bewusst als Sabotage, etwa ueber eingeschleuste "Agentenviren", induziert worden sein. Man muss sich dabei nicht einmal einen auf Weltherrschaft sinnenden Mr. Blofeld vorstellen. Als Horrorszenario in unserer Geschaeftswelt wuerde schon folgendes Beispiel ausreichen: Mein Agent liefert mir alle Wettbewerbsinformationen fuer ein neues Produkt, das meine Firma gerade entwickelt und in Kuerze auf den Markt bringen moechte. Nur die Informationen ueber einen bestimmten Wettbewerber, der gleichzeitig mit einem aehnlichen Produkt den Markteintritt vorbereitet, sind nicht dabei. Die fuer die Positionierung meines Produktes aeusserst kritischen Parameter wie Leistungsmerkmale, Preisgestaltung und Vertriebswege bleiben mir damit verschlossen, ohne dass ich die Luecke bemerken kann.

*Dr. Ulrich Schneider ist verantwortlich fuer strategisches Marketing im Geschaeftsgebiet Anwendungssoftware der Siemens- Nixdorf Informationssysteme AG, Muenchen.