Lehrstuhl für Informatik Referat zum Thema Verhandelnde Agenten im Fach: Informatik Themensteller: Prof. Dr. W.-M. Lippe Betreuer: Dr. D. Lammers Abgabetermin: 28. November 2001 vorgelegt von: Nils Köhler Ma.: 239660 Horstmarer Landweg 100, D 339 48149 Münster Tel.:0251 – 838 10690 Mail: [email protected] I Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 1 2. Verhandlungen als dominierender Aspekt 2 3. Der Markt: Zusammentreffen von Güterangebot und Güternachfrage 3 4. Die Koordination und Strategie verhandelnder Agenten 4 5. Einflussfaktoren des Verhandlungsraums 6 5.1 Die Güter-/Produktkombination und Agentenrelationen 7 5.2 Der individuelle Agent 7 5.3 Verhandlungsumgebung und Verhandlungsgüter 9 5.4 Ereignisparameter 10 5.5 Informationsparameter 10 6. Schlußbemerkung 11 7. Literaturverzeichnis 12 1 1. Einleitung Das Internet und dessen elektronische Plattformen werden immer stärker als Medium für den Handel und Geschäftstransaktionen aller Art genutzt. Die Anzahl der Menschen und Unternehmungen, die über das Internet kaufen, verkaufen und Transaktionen tätigen und sich somit am Electronic Commerce beteiligen, steigt zunehmend.1 Trotzdem ist das Potential des Internets, den Handel in seinen Abläufen zu automatisieren, noch lange nicht ausgeschöpft, da viele kostenintensive Tätigkeiten beim Menschen verblieben sind. Agententechnologie wird eine wichtige Rolle bei der Weiterentwicklung des e-commerce spielen, wobei verhandelnde Agenten die Rolle von Käufern, Anbietern, Vermittlern, Herstellern und Informationsvermittlern übernehmen werden. Die Agenten sind in diesem Zusammenhang nicht nur eine angewandte Technologie, sondern kommen der Nachahmung von Personen gleich.2 Neben dem Grundproblem der Koordination von verhandelnden Agenten (die zeitliche und sachliche Abfolge von Ereignissen) müssen auch marktwirtschaftliche Allokations- und Abstimmungsmechanismen betrachtet werden.3 1 Vgl. Sierra, C.; Dignum, F.: Agent-Mediated Electronic Commerce: Scientific and Technological Roadmap. In: : Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001, S.1. 2 Vgl. Caglayan, A.K.; Harrison, C.G.: Intelligente Software-Agenten. Hanser Verlag. München Wien 1998, S. 141. 3 Vgl. Bechtolsheim, v. M.: Agentensysteme. Vieweg&Sohn Verlag. Braunschweig Wiesbaden 1993, S. 136. 2 2. Verhandlungen als dominierender Aspekt Menschen verhandeln, wenn zwischen mehreren Parteien (Menschen oder Agenten) eine Einigung erzielt werden soll. Eine Verhandlung ist ein Prozess, der jeder Partei die Möglichkeit gibt ihren Ansatz zur Erreichung ihrer Ziele zu optimieren, indem sie von einer anderen Partei eine bestimmte Aktion fordert oder eine solche anbietet.4 Diese natürliche Form des Interessensausgleich nimmt eine dominierende Position in der traditionellen Geschäftswelt ein und es ist anzunehmen, dass automatisierte Verhandlungen einen ähnlich wichtigen Stellenwert einnehmen werden. Eine Automatisierung des Verhandlungsprozesses soll die Verhandlungsdauer signifikant verringern. Zudem werden menschliche Barrieren bei Verhandlungen abgebaut, die sonst den Eintritt in Verhandlungen oder den erfolgreichen Abschluss verhindern können (z.B. Verlegenheiten, Peinlichkeiten oder persönliche Gründe der Verhandlungspartner).5 Die Allokation von Ressourcen über Marktbeziehungen wird auf einem Marktplatz realisiert, über den Leistungen nachgefragt und angeboten werden, Preise ausgehandelt und Verträge geschlossen werden. Der hier betrachtete Marktplatz ist der elektronische, und damit Verhandlungen erfolgreich durchgeführt werden können, muss die Agenten Angebotsund Nachfragefunktion (und unter Umständen noch Marktinstitutionen) wie auch der elektronische Marktplatz selbst modelliert werden.6 4 Vgl. Caglayan, A.K.; Harrison, C.G.: Intelligente Software-Agenten. Hanser Verlag. München Wien 1998, S. 141. 5 Vgl. Lomuscio, A.R.; Wooldridge, M; Jennings, N.R.: A Classification Scheme for Negotiation in Electronic Commerce. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001, S. 19. 6 Vgl. Bechtolsheim, v. M.: Agentensysteme. Vieweg&Sohn Verlag. Braunschweig Wiesbaden 1993, S. 151. 3 Die Entwickler der Multi-Agentensysteme haben daher in den letzten Jahren große Anstrengungen bei der Formalisierung von Verhandlungen getätigt. Wenn Agenten Verhandlungen automatisiert durchführen, spricht man auch von verhandelnden Agenten, wobei ein Agent hier als „Softwareentität“ definiert wird, die vom Anwender delegierte Aufgaben autonom erfüllt.7 3. Der Markt: Zusammentreffen von Güterangebot und Güternachfrage Als Markt bezeichnet man das Zusammentreffen von Güterangebot und Güternachfrage. Die einen haben Güter produziert und wollen diese verkaufen, andere wollen Güter kaufen, um damit ihre Bedürfnisse weitgehend zu befriedigen.8 Dieses Marktmodell ist auf das Agentensystem anwendbar und man betrachtet auch hier die gesetzten Prämissen des „homo Entscheidungssituation oeconomicus“des Agenten Modells, bei der bei Wahl dem die zwischen verschiedenen Alternativen besteht.9 Locker ausgedrückt wird unterstellt, dass der Agent versucht, unter den gegebenen äußeren Umständen das Beste aus seiner Situation zu machen. Es werden homogene Güter betrachtet, die keinerlei Präferenzen seitens der Marktteilnehmer aufweisen. Homogenität der Güter gestattet es, von einigen wesentlichen Einflussfaktoren auf die Nachfrage eines Haushalts (d.h. eines Agenten) auszugehen, nämlich Güterpreis (Preis des Gutes) und Budget (gesamte finanzielle Mittel eines Agenten, die für den Erwerb von Gütern zur 7 Vgl. Caglayan, A.K.; Harrison, C.G.: Intelligente Software-Agenten. Hanser Verlag. München Wien 1998, S. 10. 8 Vgl. Linde, R.: Einführung in die Mikroökonomie. Kohlhammer Verlag. Stuttgart Berlin Köln 1988, S. 139. 9 Vgl. Linde, R.: Einführung in die Mikroökonomie. Kohlhammer Verlag. Stuttgart Berlin Köln 1988, S. 5. 4 Verfügung stehen) unter der Annahme monotoner, stetiger und konvexer Nutzen- bzw. Produktionsfunktionen.10 Zu beachten ist, dass ein Agentenprodukt (wie bei anderen Softwareprodukten auch) kein physischer Gegenstand ist, sondern den Charakter individualisierter Dienstleistungen hat: seine Funktionalität entsteht erst wenn der Bedarf nach einem Dienst vorhanden ist, sie endet wenn der Bedarf erlischt. Eine Vorratsproduktion ist nicht möglich.11 Auf Märkten bilden sich Preise für die dort gehandelten Güter. Das marktbezogene Verhalten verhandelnder Agenten ist vor allem in Bezug auf die jeweiligen Preisentscheidungen von Interesse. Erst durch Zustandekommen eines Konsenses über den Preis tritt dessen markträumende Wirkung ein. Generell sind unterschiedliche Anbieterund Nachfragestrukturen sowie Preisbildungsverfahren denkbar. Dazu gehören Marktstrukturen wie Monopol, Oligopol oder Polypol sowie verschiedene Regeln und Verfahren zur Preisbildung selbst (z.B. DoppelAuktion, Englische Auktion, Holländische Auktion, usw.). Wenn (stark vereinfacht) auf einem Markt, bei einem bestimmten Preis die angebotene und die nachgefragte Menge übereinstimmt herrscht Marktgleichgewicht. Dieser bestimmte Preis wird Gleichgewichtspreis und die Menge wird Gleichgewichtsmenge genannt.12 Diese PreisMengenkombination ist das Ergebnis eines Verhandlungsprozess von verhandelnden Agenten (bei unterstelltem Mengenanpasserverhalten). 4. Die Koordination und Strategie verhandelnder Agenten Wird nur die Interaktionsschicht betrachtet, sind verhandelnde Agenten nichts anderes als miteinander kommunizierende, verteilte und 10 Vgl. Bechtolsheim, v. M.: Agentensysteme. Vieweg&Sohn Verlag. Braunschweig Wiesbaden 1993, S. 142. 11 Vgl. Bechtolsheim, v. M.: Agentensysteme. Vieweg&Sohn Verlag. Braunschweig Wiesbaden 1993, S. 142. 12 Vgl. Linde, R.: Einführung in die Mikroökonomie. Kohlhammer Verlag. Stuttgart Berlin Köln 1988, S. 141. 5 nebenläufige Prozesse, die eine Folge von Ereignissen produzieren. Die Interaktionen, d.h. die Verhandlungen, werden auf der Basis von synchronem oder asynchronem Nachrichtenaustausch durchgeführt. Das Verhandlungsprotokoll legt die Regeln des Zusammentreffens zwischen den verhandelnden Parteien fest. Diese Regeln beschreiben z.B. welche Abschlüsse gemacht werden können oder welche Abfolgen von Angeboten erlaubt sind.13 Es werden somit die äußeren Umstände der Interaktion zwischen Agenten betrachtet. Ein Verhandlungsprotokoll wird hier wie folgt definiert: „… a set of public rules that dictate the conduct of an agent towards other agents when carrying out some negotitation. Agents involved in the same negotiation need to complay to a common negotiatiion protocol to ensure that they and all other participants following the same rule will coordinate meaningfully.” 14 Bevor eine Verhandlung überhaupt beginnen kann, muss Einigkeit über das Verhandlungsprotokoll herrschen, dies geschieht auf einer MetaVerhandlungsebene. Die Meta-Ebene beschreibt die Komponenten von Verhandlungsprotokollen und deren Beziehungen. Zusätzlich wird, ähnlich wie bei spieltheoretischen Ansätzen, die Verhandlungsstrategie (eine Abfolge von Angeboten oder Antworten eines Agenten) vor dem eigentlichen Verhandlungsprozess festgelegt.15 Zu einem Verhandlungsprotokoll können sehr viele gültige Strategien gebildet werden. Jede Strategie stiftet einem Agenten unterschiedlichen Nutzen (d.h. das individuell bewertete Endergebnis einer Verhandlung) 13 Vgl. Koning, J.-L.: Designing Testing Negotiation Protocols for Electronic Commerce Applications. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001, S. 34. 14 Vgl. Koning, J.-L.: Designing Testing Negotiation Protocols for Electronic Commerce Applications. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001, S. 35. 6 Die Wahl der Strategie wird von dem verwendeten Verhandlungsprotokoll und dem Kontext beeinflusst. Zusätzlich müssen verschiedene Anforderungen bei der Modellierung von Strategie und Protokoll beachtet werden, wie effiziente algorithmische Lösungen, eine intelligente Kommunikation zwischen den Agenten, eine individuelle Agentenrationalität, Paretooptimalität, Informationssymmetrie und die Verteilung des Softwaresystems.16 5. Einflussfaktoren des Verhandlungsraums Um eine möglichst große (Entscheidungsszenarien) Einflussfaktoren, die den Zahl von darzustellen, Entwurf Verhandlungssituation müssen eines die einzelnen Verhandlungsszenarios entscheidend beeinflussen, identifiziert werden. Diese Einflussfaktoren spannen einen sog. Verhandlungsraum auf.17 Die Einflussfaktoren können wie folgt gruppiert werden: • Die Güter- /Produktkombination und Agentenrelationen • die individuelle Ausprägungen eines Agenten • die mögliche Ausprägung der Verhandlungsumgebung und der Verhandlungsgüter • die unterschiedlichen eintretenden Ereignisse • die Informationsparameter 15 Vgl.: Güth, W.: Spieltheorie und ökonomische (Bei)Spiele. Springer Verlag. Berlin 1999. Güth, W.: Spieltheorie und ökonomische (Bei)Spiele. Springer Verlag. Berlin 1999, Kapitel 6. 16 Vgl. Bechtolsheim, v. M.: Agentensysteme. Vieweg&Sohn Verlag. Braunschweig Wiesbaden 1993, S. 138. 17 Vgl. Lomuscio, A.R.; Wooldridge, M; Jennings, N.R.: A Classification Scheme for Negotiation in Electronic Commerce. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001, S. 25. 7 Daneben gibt es noch die sog. Allokationsparameter, die bei mehreren Interessenten an einem Gut den Zuschlag ermitteln. Das Verhandlungsprotokoll selbst ist die Gesamtheit aller Parameterausprägungen. Im Folgenden soll nun auf die möglichen Ausprägungen der einzelnen Parameter eingegangen werden. 5.1 Die Güter-/Produktkombination und Agentenrelationen Bei der Anzahl der Verhandlungen werden zwei Aspekte betrachtet: die Güter-/Produktkombination und die Relationen zwischen den Verhandlungsparteien. Die Güter-/Produktkombination setzt sich aus der zu verhandelnden Kombination von z.B. Preis, Qualität, Lieferzeit, usw. zusammen. Dabei kann nur ein Faktor betrachtet werden, wie z.B. der Preis oder es werden mehrere Faktoren als aggregierte Nutzenfunktionen dargestellt.18 Die Relationen zwischen den Agenten (d.h. wie viele Agenten treten mit wie vielen Agenten in Verhandlung) lassen sich in drei Klassen zusammenfassen:19 • 1-zu-1 Relation wie business-to-business Beziehungen • m-zu-1 Relation wie Auktionen (Internetauktionen) • m-zu-m Relation: das komplexeste Zenario 5.2 Der individuelle Agent Agenten sind berechnende, programmierte Individuen. Jeder Agent kennt seine eigene Präferenz und kann sich selbst weiterentwickeln. Auf dieser Grundlage kann er zwischen verschieden Angeboten unterscheiden und 18 Vgl. Bechtolsheim, v. M.: Agentensysteme. Vieweg&Sohn Verlag. Braunschweig Wiesbaden 1993, S. 136ff. 8 auswählen. Folgende Ausprägungen beschreiben die Individualität eines Agenten: die Rollenzugehörigkeit, die unterstellte Rationalität, die Wissensbasis, die eingegangenen Verpflichtungen, das soziale Verhalten und die Bietstrategie.20 Der Agent wird während des Verhandlungsprozesses einer Rolle zugeordnet. Er tritt als Käufer oder Verkäufer (oder beides zusammen) auf. Bei der unterstellten Rationalität unterscheidet man zwischen perfekter oder begrenzter Rationalität. Perfekte Rationalität zu besitzen ist eher unrealistisch, da unterstellt wird, dass der Agent willkürlich lange Berechnungen in konstanter Zeit durchführen kann. Bei beschränkter Rationalität verwendet man Approximationen um zufriedenstellende Rechenergebnisse zu erhalten. Verhandelnde Agenten besitzen Wissen über den Wert der Verhandlungsgüter. Zudem können sie Informationen erhalten und aufnehmen, wie z.B. andere Agenten den Wert eines Gutes einschätzen. Je nachdem wie dieses Wissen über die verhandelnden Agenten verteilt ist, also wie umfangreich die jeweilige Wissensbasis eines Agenten ist, kann der Agent seine individuelle Bietstrategie wählen. Ein verhandelnder Agent kann zudem verschiedene Stufen von Verpflichtungen eingegangen sein. So kann ein Agent verpflichtet werden bei Abgabe eines Angebots so lange das Bieten für vergleichbare Güter zu stoppen, bis sein Angebot angenommen oder ein Gegenangebot empfangen wurde. Das Auftreten des Agenten gegenüber seiner Umwelt spiegelt sein soziales Verhalten wieder. Es wird unter eigennützigem und uneigennützigem Verhalten unterschieden, wobei auch Mischformen denkbar sind. Um bessere Vertragsabschlüsse zu erreichen, können 19 Vgl. Lomuscio, A.R.; Wooldridge, M; Jennings, N.R.: A Classification Scheme for Negotiation in Electronic Commerce. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001, S. 24. 20 Vgl. Lomuscio, A.R.; Wooldridge, M; Jennings, N.R.: A Classification Scheme for Negotiation in Electronic Commerce. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001, S. 24f. 9 verhandelnde Agenten auch Teams bilden oder temporäre Koalitionen eingehen. Die Bietstrategie eines Agenten entscheidet letztendlich darüber ob ein Angebot angenommen oder ein Gegenangebot platziert wird. Zudem wird der Eintritt bzw. Rückzug in eine Verhandlung von der Bietstrategie beeinflusst. Eine Standardannahme bei der Bietstrategie verhindert beispielsweise Vertragsabschlüsse, die den Agenten nach Vertragsannahme schlechter stellen als vor der Vertragsannahme. 5.3 Verhandlungsumgebung und Verhandlungsgüter Lernt ein Agent während des Verhandlungsprozesses nicht dazu spricht man von einer statischen Umgebung, und es wird dem Agenten eine konstante Nutzenfunktion unterstellt. Eine dynamische Umgebung hat dagegen Einfluß auf die Nutzenfunktion eines Agenten. Lernt der Agent während des Verhandlungsprozesses dazu ist eine Änderung seiner persönlichen Präferenzen zu erwarten. Ändern sich die Präferenzen ändert sich aber auch die Nutzenfunktion.21 Für einen nicht lernenden, verhandelnden Agenten dürfte es schwierig sein in einer dynamischen Umgebung eine positive Auszahlung zu erlangen. Die Art der Verhandlungsgüter ist ein wichtiger Parameter des Verhandlungsprotokolls. Man unterscheidet hier zwischen privat oder öffentlich bewerteten Gütern und die Art des Gutes.22 Bei der Bewertung der Güter ist es entscheidend, ob der Wert von der Einschätzung anderer Agenten abhängt oder durch den individuellen persönlichen Nutzen, den man aus dem Gebrauch/Verzehr des Gutes erhält. Ein selbstgebackener Kuchen hat für den einen Agenten vielleicht einen sehr großen Wert, während er für den anderen jedoch komplett wertlos ist, da er andere geschmackliche Präferenzen besitzt. Eine Aktie 21 Vgl. Lomuscio, A.R.; Wooldridge, M; Jennings, N.R.: A Classification Scheme for Negotiation in Electronic Commerce. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001, S. 25f. 22 Vgl. Lomuscio, A.R.; Wooldridge, M; Jennings, N.R.: A Classification Scheme for Negotiation in Electronic Commerce. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001, S. 25. 10 wird dagegen von einer breiten Agentengruppe öffentlich bewertet und der Aktienkurs stellt einen von allen akzeptierten Wert dar. Das Objekt der Verhandlung kann ein einzelnes Gut sein oder eine Kombination mehrerer Güter. Vereinfachend wird eine zählbare und endliche Kombination von Gütern unterstellt, um die Größe des Verhandlungsraumes zu reduzieren. 5.4 Ereignisparameter Ereignisparameter legen fest, auf welchem Weg Angebote, Gegenangebote und andere Verhandlungsereignisse während des Verhandlungsprozesses platziert werden können. Man unterscheidet zwischen Bietgültigkeit und Bietsichtbarkeit.23 Die Gültigkeit eines Gebotes setzt voraus, das dieses Gebot in einer angemessenen Zeit gesetzt wurde und der Wert des Gebots bestimmte Bedingungen erfüllt. So kann bei einer Auktion ein Angebot nur platziert werden, wenn der Auktionator das Gebot zulässt und jedes Gebot höher ist als das vorhergehende. Die Sichtbarkeit eines Gebots ist bei einer m-zu-1 oder m-zu-m Agentenbeziehung wichtig. Im Extremfall können Gebote private Nachrichten zwischen Käufer und Verkäufer oder Broacast-Nachrichten an alle Agenten sein. Wenn Gruppenbildung bei den verhandelnden Agenten zu gelassen würde, können alternativ auch Untergruppen von Agenten Nachrichten erhalten. 5.5 Informationsparameter Vor und während des Verhandlungsprozesses können, neben den Geboten, noch andere Informationen zwischen den Verhandlungsteilnehmern ausgetauscht werden. Diese können den 23 Vgl. Lomuscio, A.R.; Wooldridge, M; Jennings, N.R.: A Classification Scheme for Negotiation in Electronic Commerce. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001, S. 26f. 11 verhandelnden Agenten helfen eine Einigung zu erzielen und Berechnungszeit und Kosten einzusparen. Bei den Nachrichten kann es sich um einen Preisindex oder eine Transaktionsgeschichte handeln.24 Ein Index wird von einem potentiellen Käufer vor der Verhandlung nachgefragt, um eine ungefähre Vorstellung vom Preisniveau zu erhalten. Die Historie (von vergleichbaren Verhandlungsprozessen) kann ebenso zur Reduzierung von Verhandlungsdauer und Kosten nachgefragt werden. 6. Schlußbemerkung In neuen flexiblen e-commerce Systemen können verhandelnde Agenten automatisiert Handel im Auftrag ihres menschlichen Anwenders durchführen. Verhandlungen sind ein mächtiges Werkzeug, um bei mehreren Verhandlungsparteien einen Interessenausgleich zu bewirken. Es ist daher entscheidend alle Parameter, die Einfluss auf den Verhandlungsprozess nehmen, zu identifizieren und zu verstehen. Zukünftig ist jedoch nicht davon auszugehen das verhandelnde Agenten den Menschen aus der Unternehmung verdrängen, da ein Großteil der dort vorliegenden Geschäftsprozesse entweder gar nicht oder nur unter unverhältnismäßigen hohen Kosten automatisierbar sind und nur durch menschliche Interaktion realisiert werden können. 24 Vgl. Lomuscio, A.R.; Wooldridge, M; Jennings, N.R.: A Classification Scheme for Negotiation in Electronic Commerce. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001, S.27. 12 7. Literaturverzeichnis Bechtolsheim, v. M.: Agentensysteme. Vieweg&Sohn Verlag. Braunschweig Wiesbaden 1993. Caglayan, A.K.; Harrison, C.G.: Intelligente Software-Agenten. Hanser Verlag. München Wien 1998. Güth, W.: Spieltheorie und ökonomische (Bei)Spiele. Springer Verlag. Berlin 1999. Koning, J.-L.: Designing Testing Negotiation Protocols for Electronic Commerce Applications. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001. Linde, R.: Einführung in die Mikroökonomie. Kohlhammer Verlag. Stuttgart Berlin Köln 1988. Lomuscio, A.R.; Wooldridge, M; Jennings, N.R.: A Classification Scheme for Negotiation in Electronic Commerce. In: Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001. Sierra, C.; Dignum, F.: Agent-Mediated Electronic Commerce: Scientific and Technological Roadmap. In: : Agent Mediated Electronic Commerce. Hrsg.: C. Sierra. Springer Verlag. Berlin 2001.