Agentenbasierte Optimierung

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Agentenbasierte Optimierung

Die Strukturgestaltung und -optimierung im Ingenieurwesen führt neuerdings in zunehmendem Maße auf sogenannte Nichtstandardoptimierungsprobleme. Diese sind dadurch gekennzeichnet, dass multimodale, nicht glatte, nichtlinear-restringierte Optimierungsgebiete entstehen, in denen nach dem globalen Optimum zu suchen ist.

Relevante Optimierungskriterien und ebenso bestimmte Restriktionen lassen sich nur durch Computersimulationen berechnen, die teilweise stochastisch verrauscht sein können und zumeist über ein Mehrebenen- bzw. Mehrstufenproblem gewonnen werden. In dieser Situation kommt es darauf an, hochleistungsfähige, über das konventionelle Effizienzverhalten hinausgehende Optimierungsstrategien zur Verfügung zu haben. Nur so ist es möglich, das durch Optimierungskriterium und Restriktionen beschriebene, hochgradig komplexe Optimierungsgebiet, das zudem durch zeitliche, stochastische bzw. sonstige Veränderungen oder auch in Form von Unschärfen (fehlenden oder unvollständigen Informationen) geprägt sein kann, nach einem geeigneten (globalen) Optimum zu durchsuchen.

Das erst seit kurzem in der Ingenieurinformatik erprobte Paradigma der Multiagentensysteme (MAS) bietet dabei das notwendige informatische Theoriengebäude und Rüstzeug, um Nichtstandardprobleme der oben beschriebenen Art zufrieden stellend zu lösen. Auf dem Gebiet der Multiagentensysteme bisher durchgeführte Forschungsarbeiten belegen eindrucksvoll, welche gravierenden Vorzüge sich mit dem Einsatz des Agentenparadigmas verbinden: Die Vorteile gegenüber traditionellen Informatikkonzepten kommen dabei insbesondere dann zum Tragen, wenn eine Problemlösung eine Vorgehensweise erzwingt, die unabdingbar auf Koordination, Kooperation, Kommunikation und Kollaboration vieler, fachkompetenter Beteiligter angewiesen ist. Grundlage der Kollaboration ist dabei zumeist eine heterogene, zeitvariante, zum Teil unscharf strukturierte Organisationsstruktur der an der Problemlösung Beteiligten. 

Eine derartige Situation liegt auch bei der Lösung von simulationsbasierten Nichtstandardproblemen der Strukturgestaltung und -optimierung vor, bei der immer mehrere „Beteiligte“, hier miteinander konkurrierende Optimierungsstrategien, gemeinsam – durch ein Beziehungsgeflecht miteinander verbunden – an einer Lösungsfindung mitwirken müssen.

Das Hauptziel des Forschungsvorhabens ist es, mit Hilfe von Multiagentensystemen eine neue Qualität für die computergerechte Lösung von Nichtstandardproblemen der Strukturgestaltung und -optimierung zu gewinnen. Es wird erwartet, dass sich erhebliche Zeitgewinne bei der Lösung von Nichtstandardproblemen ergeben. Ferner kann damit gerechnet werden, dass sich der Aufwand gegenüber der zeitaufwendigen, viele Eingriffe erfordernden manuellen Lösung spürbar reduziert.

Projektdaten

Titel: Entwicklung eines agentenbasierten Strategienverbundes zur Lösung von Nichtstandardproblemen in der Strukturgestaltung und -optimierung

Art: DFG-Normalverfahren

Antragsteller: Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E.h. Dietrich Hartmann

 Bearbeitung: Dr.-Ing. Van Vinh NguyenDr.-Ing. Matthias Baitsch 

Kontakt:
Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen
Gebäude IC, Raum 6-53  
Universitätsstraße 150 
44780 Bochum

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