Diplomarbeit von Jörg Freudenstein

Agentenbasierte Simulation individueller Tagesabläufe

Kurzfassung

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird das Programm SAMba zur Simulation menschlicher Tagesabläufe entworfen und implementiert (Simulation of Activities and Mobility with Multiagents).

Für die moderne Stadtplanung und -entwicklung zeichnen sich u.a. in hohem Maße Verkehrsnachfragemodelle verantwortlich. Sie stellen einerseits Verkehrsentwicklungsprognosen für die Zukunft unter den aktuellen Rahmenbedingungen bereit, und ermöglichen andererseits Voraussagen über die weitere Entwicklung unter Anwendung von gezielt geplanten Infrastrukturmaßnahmen. Es ist daher ein legitimes Interesse, sowohl die technische Arbeitsweise als auch insbesondere die Wirkung von Verkehrsnachfragemodellen zu optimieren und dem aktuellen Stand der Technik anzupassen.

Diese interdisziplinäre Arbeit versucht nun, die Mittel der Informatik gezielt auf diese Problematik anzuwenden. Insbesondere die Entwicklung von Mutliagentensystemen in Verbindung mit der Künstlichen Intelligenz scheinen ein geeigneter Ansatzpunkt. Über die mikroskopische Ebene des (Mobilitäts-)Verhaltens der Bürger werden nun die makroskopischen Auswirkungen im städtischen Umfeld zugänglich gemacht. Zu diesem Zweck werden menschliche Tagesabläufe simuliert. Das (Planungs-)Verhalten jedes Einzelnen wird in Form einer Multiagentensimulation zu einem komplexen Gebilde aggregiert, an dem später die resultierenden Mobilitätswerte gemessen werden können.

Für ein gutes Verständnis über die Zusammenhänge in der Realität kann diese Simulation - anders als traditionelle Forschungen - Erkenntnisse über die eigentliche Entstehung der Mobilität hervorbringen: Interessant ist daher besonders eine nachvollziehbare Prozedur der Entscheidungsfindung, die eine simulierte Person für die Ausübung ihrer Aktivitäten durchläuft.

Als Grundlage für die Programmierung dient die von der Universität Würzburg entwickelte Simulationsumgebung für Agenten, SeSAm (www.simsesam.de). Ein individuelles Szenario (im speziellen Fall mit Personen, Wohnungen und einer Infrastruktur in Form von Gebäuden und Einrichtungen) kann mittels einer im Rahmen dieser Arbeit entwickelten, wohldefinierten Schnittstelle aus vorhandenen Datenbasen an die Simulation übergeben werden. Für diese Arbeit kommen aufbereitete Datenreihen aus dem Ilumass-Projekt zum Einsatz; Fehlende oder lückenhafte Informationen werden mit statistischen Methoden interpoliert. Die programmierte Simulation (mit beliebiger Laufzeit) veranlaßt die generierten Personenagenten, geregelte Tagesabläufe selbständig zu planen und durchzuführen. Dabei wird besonderer Wert auf die Interaktion mit der Umwelt und den übrigen Charakteren gelegt.

Neben der visuellen Darstellung mit sich bewegenden Personen, Häusern und Geschäften sind weiterhin die resultierenden Tagespläne der Agenten von besonderem Interesse, die während der Simulation erzeugt und abgespeichert werden. So zeigt sich, daß sich der grobe Tagesablauf der Agenten schon recht gut an die Erwartungen angenähert hat, in Details allerdings noch Unregelmäßigkeiten gegenüber der Realität anzutreffen sind.

Die Simulation durch Multiagentensysteme - wie hier mit SeSAm - ist ein probates Mittel, um Planungen und Tagesabläufe menschennah zu simulieren. In weitergehenden Entwicklungen sollte es sicher möglich sein, diese Technik auch ganz konkret zur Entwicklung von Verkehrsnachfragemodellen einzusetzen.

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