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Situative Teams in Cooperative Autonomous Systems

dc.date.accessioned2023-07-20T10:45:15Z
dc.date.available2023-07-20T10:45:15Z
dc.date.issued2023
dc.identifierdoi:10.17170/kobra-202307168374
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/123456789/14901
dc.language.isoengeng
dc.rightsNamensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/*
dc.subjectDistributed Systemseng
dc.subjectAutonomous Systemseng
dc.subjectMulti-Agent Systemseng
dc.subjectHolonic Systemseng
dc.subjectDistributed Ledgereng
dc.subjectSelf-Organising Systemseng
dc.subjectTask-Centric Perspectiveeng
dc.subject.ddc004
dc.titleSituative Teams in Cooperative Autonomous Systemseng
dc.typeDissertation
dcterms.abstractDistributed systems have been established in many areas of IT and will play an even more significant role in the future. Such systems are no longer limited to specific fields of application but interconnect many different domains. They encompass, e. g. Cloud Computing, Internet of Things, service robotics, and autonomous vehicles. The integrated sub-systems communicate in order to exchange information and, if necessary, perform tasks together. Moreover, the number of interconnected sub-systems is constantly growing. That makes it challenging to administrate them without a certain degree of autonomy. Furthermore, these systems should also be able to handle new tasks without previously specified adaptations. The demand for solutions that consider these circumstances is therefore growing at the same rate. It leads to the question of what such a system could look like. The novel approach presented in this thesis focuses on distributed systems composed of idle executing units in the initial state, i. e. they do not necessarily execute a task or pursue a goal. Instead, tasks assign themselves to units under certain conditions at runtime. Therefore, tasks themselves specify these conditions. Furthermore, tasks can decide independently about their assignment to executing units. Thus the task assignment takes place depending on the currently provided properties and capabilities of individual units and by considering the needs of the tasks. As a result, single tasks are not necessarily tailored to specific units. In addition, dependencies between tasks lead to automatic team formations. They dissolve after all tasks have been completed. The provided solution approach defines several models. Therefore, the approach adopts a unique perspective on the organisational structure. The first model specifies relationships and dependencies of properties, abilities, and behaviours. The second model describes the assignment of tasks to suitable executing units. Finally, the third model considers the reusability of behaviours to become more independent of predefined definitions and enable existing executing units to fulfil previously unknown novel tasks. Furthermore, it opens the possibility of evaluating the quality of the execution and, if necessary, suggesting more appropriate alternatives for behavioural implementations, which requires adequate learning mechanisms.eng
dcterms.abstractVerteilte Systeme sind in vielen Bereichen der IT angekommen und werden auch in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen. Derartige Systeme sind nicht mehr nur auf bestimmte Anwendungsgebiete beschränkt, sondern verbinden viel mehr die verschiedensten Bereiche miteinander. Diese reichen von Cloud-Computing über Internet of Things und Service-Robotik bis hin zu autonomen Fahrzeugen. Die integrierten Sub-Systeme kommunizieren untereinander, um Informationen auszutauschen und, wenn nötig, gemeinsam Aufgaben zu bewältigen. Hinzu kommt, dass auch die Anzahl der Sub-Systeme, die miteinander verbunden sind, immer weiter ansteigt, wodurch sie ohne einen gewissen Grad an Autonomie nur schwer handhabbar bleiben. Zudem sollen diese Systeme auch mit neuen Aufgaben umgehen können, ohne dass zuvor spezielle Anpassungen spezifiziert wurden. Der Bedarf an Lösungen, die diesen Gegebenheiten Rechnung tragen, wächst somit in gleichem Maße. Damit ergibt sich die Fragestellung, wie ein derartiges System aussehen kann. Der vorgestellte neuartige Ansatz fokussiert sich auf verteilte Systeme, die sich im Initialzustand aus ruhenden ausführende Einheiten zusammensetzen also nicht notwendigerweise eine Aufgabe ausführen bzw. ein Ziel verfolgen. Erst zur Laufzeit werden ihnen Aufgaben zugeteilt. Die grundlegende Idee besteht zum einen darin, dass diese Bedingungen durch die Aufgaben selbst definiert werden. Zum anderen erhalten die Aufgaben die Fähigkeit, selbstständig über ihre Zuordnung zu ausführenden Einheiten zu entscheiden, sodass die Zuordnung in Abhängigkeit von den aktuell zur Verfügung gestellten Eigenschaften und Fähigkeiten der einzelnen Einheiten und unter Berücksichtigung der eigenen Bedürfnisse, der Bedürfnisse der Aufgaben, stattfindet. Das hat zur Folge, dass einzelne Aufgaben nicht zwingend auf bestimmte Einheiten zugeschnitten sein müssen. Zudem führen Abhängigkeiten zwischen den Aufgaben zu einer automatischen Team-Bildung, die nach deren Erledigung wieder aufgelöst wird. Für die Umsetzung werden mehrere Modelle definiert, die den beschriebenen Lösungsansatz spezifizieren. Dazu wird zunächst der zentrale Punkt der Betrachtungsperspektive auf die Organisationsstruktur geklärt und ein Modell entwickelt, dass Beziehungen und Abhängigkeiten von Eigenschaften, Fähigkeiten und Verhalten spezifiziert. Darauf aufbauend ergibt sich ein weiteres Modell, das die Zuordnung von Aufgaben zu geeigneten ausführenden Einheiten beschreibt. Schließlich betrachtet ein drittes Model die Wiederverwendbarkeit von bereits angewendeten Verhaltensweisen, um so unabhängiger von vorgegebenen Definitionen zu werden und das System in die Lage zu versetzen, mit vorhandenen ausführenden Einheiten neuartige Aufgabenstellungen erfüllen zu können. Dies eröffnet insbesondere die Möglichkeit, Rückschlüsse über die Qualität der Ausführungen zu ziehen und gegebenenfalls bessere Alternativen für Verhaltensimplementierungen vorzuschlagen, was geeignete Lernmechanismen voraussetzt.ger
dcterms.accessRightsopen access
dcterms.creatorJahl, Alexander
dcterms.dateAccepted2023-05-17
dcterms.extentvii, 211 Seiten
dc.contributor.corporatenameKassel, Universität Kassel, Fachbereich Maschinenbau, Institut für Thermische Energietechnikger
dc.contributor.refereeGeihs, Kurt (Prof. Dr.)
dc.contributor.refereeHerrmann, Peter (Prof. Dr.)
dc.subject.swdVerteiltes Systemger
dc.subject.swdAutonomes Systemger
dc.subject.swdMehragentensystemger
dc.subject.swdDistributed Ledger Technologieger
dc.subject.swdSelbst organisierendes Systemger
dc.subject.swdAufgabeger
dc.title.subtitleA Task-Centric Approacheng
dc.type.versionpublishedVersion
kup.iskupfalse
ubks.epflichttrue


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