Agentische KI-Architektur: Typen, Komponenten und Best Practices

Was ist Agenten-KI?

Eine agentenbasierte KI-Architektur ist ein Systemdesign, das passive Large Language Models (LLMs) in autonome, zielorientierte Agenten umwandelt, die mit minimalem menschlichen Eingriff schlussfolgern, planen und handeln können. Im Gegensatz zu herkömmlicher KI, die typischerweise eine einmalige Antwort liefert, orchestriert eine agentenbasierte Architektur eine kontinuierliche Feedbackschleife, die es der KI ermöglicht, komplexe, mehrstufige Aufgaben anzupassen und auszuführen.

Eine funktionale agentische KI-Architektur besteht aus mehreren Modulen, die einen kognitiven Prozess nachahmen:

• Wahrnehmungsmodul: Das sensorische System des Agenten, das Daten aus der Umgebung sammelt und interpretiert. Es nutzt Technologien wie Natural Language Processing (NLP), Computer Vision und APIs, um verschiedene Datentypen zu verarbeiten, von strukturierten Datenbanken bis hin zu unstrukturierten Sensordaten.
• Kognitives Modul (Argumentationsmodul): Das „Gehirn“ des Agenten, das für die Interpretation von Informationen, die Festlegung von Zielen und die Erstellung von Plänen verantwortlich ist. Ein LLM dient typischerweise als Kern des Agenten und vermittelt die logische Schlussfolgerung, um komplexe Aufgaben in überschaubare Teilaufgaben zu zerlegen.
• Speichersysteme: Eine entscheidende Komponente für die Aufrechterhaltung des Kontexts über Interaktionen hinweg. Kurzzeitgedächtnis verfolgt die Konversation und den Kontext der aktuellen Aufgabe und das Langzeitgedächtnis dient als Wissensbasis und verwendet häufig Vektorspeicher und Wissensgraphen, um relevante Informationen abzurufen.
• Aktionsmodul (Ausführung): Führt den Plan durch konkrete Schritte aus, die das Aufrufen externer Tools wie APIs, das Schreiben von Code oder die Steuerung physischer Geräte umfassen können.
• Orchestrierungsebene: Koordiniert die Kommunikation zwischen allen Modulen, insbesondere in komplexen Multi-Agenten-Systemen. Sie verwaltet die Workflow-Logik, übernimmt die Aufgabendelegation und sorgt für eine reibungslose Zusammenarbeit.
• Feedbackschleife (Lernen): Ermöglicht dem Agenten, das Ergebnis seiner Aktionen zu bewerten und aus Erfolgen und Misserfolgen zu lernen, wodurch er seine internen Modelle und Strategien im Laufe der Zeit verfeinert.

Kernkomponenten der Agentic AI-Architektur

Wahrnehmungsmodul

Das Wahrnehmungsmodul dient als Schnittstelle des KI-Systems zur Außenwelt. Es sammelt Rohdaten von verschiedenen Eingabequellen wie Kameras, Mikrofonen und Sensoren und verarbeitet diese Daten zu nutzbaren Darstellungen. Dies umfasst drei wichtige Schritte:

• Sensorintegration: Daten werden in Echtzeit aus mehreren Quellen gesammelt, sodass die KI eine mehrdimensionale Ansicht ihrer Umgebung erstellen kann.
• Datenverarbeitung: Die Roheingabe wird bereinigt, gefiltert und normalisiert, um Rauschen und Inkonsistenzen zu entfernen.
• Merkmalsextraktion: Relevante Merkmale, wie Objekte in einer Szene, gesprochene Befehle oder Umgebungsbedingungen, werden identifiziert und zur weiteren Analyse extrahiert.

Dieses Modul ermöglicht der KI, kontextbezogen zu „sehen“ und zu „hören“. Eine genaue Wahrnehmung ist für die zuverlässige Funktion nachgelagerter Module unerlässlich, da alle Überlegungen und Handlungen von einer korrekten Interpretation der Umgebung abhängen.

Kognitives Modul (Reasoning Engine)

Im kognitiven Modul finden Entscheidungen und Schlussfolgerungen statt. Es interpretiert die Eingaben des Wahrnehmungsmoduls im Hinblick auf die aktuellen Ziele der KI. Dieser Prozess umfasst:

• Zieldarstellung: Die KI muss verstehen und intern kodieren, was sie erreichen möchte, sei es die Navigation in einem Raum, die Optimierung eines Arbeitsablaufs oder die Lösung eines benutzerdefinierten Problems.
• Entscheidungsfindung: Auf der Grundlage der verfügbaren Daten und Ziele bewertet das System mögliche Vorgehensweisen und wählt die effektivste aus.
• Problemlösung und Argumentation: Es wendet Logik, Regeln oder erlernte Muster an, um komplexe Szenarien zu meistern, unerwartete Situationen zu bewältigen oder Konflikte zu lösen.

Dieses Modul fungiert als strategischer Kern der KI. Es ermöglicht flexible, kontextsensitive Antworten anstelle von fest programmierten Reaktionen.

Kurzzeitgedächtnis

Das Kurzzeitgedächtnis dient der temporären Speicherung von Kontext und Status während der Aufgabenausführung. Es ermöglicht dem Agenten, die Kontinuität über mehrere Denk- und Handlungsschritte hinweg aufrechtzuerhalten, ohne die unmittelbaren Ziele aus den Augen zu verlieren. Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

• Kontextspeicherung: Behält den Gesprächsverlauf, den Aufgabenfortschritt und Zwischenergebnisse während laufender Interaktionen bei.
• Arbeitsstatusverfolgung: Enthält Variablen, Einschränkungen oder temporäre Daten, die für schrittweises Denken erforderlich sind.
• Adaptive Planung: Schnelle Aktualisierungen bei neuen Eingaben, sodass der Agent seinen aktuellen Plan anpassen kann, ohne langfristiges Wissen zu überschreiben.

Langzeitgedächtnis

Das Langzeitgedächtnis speichert historische Daten, einschließlich zuvor ausgeführter Aktionen, Ergebnisse und Umweltbeobachtungen. Dies ermöglicht der KI:

• Behalten Sie erlerntes Verhalten bei: Erfolgreiche Strategien und Korrekturen können in zukünftigen Situationen abgerufen werden.
• Ermöglichen Sie kontinuierliches Lernen: Im Laufe der Zeit baut die KI einen umfangreichen Datensatz an Erfahrungen auf, der ihre Vorhersage- und Entscheidungsfähigkeiten verbessert.
• Unterstützung der Generalisierung: Erkenntnisse, die in einem Aufgabenkontext gewonnen wurden, können auf andere angewendet werden.

Diese persistente Speicherschicht ist für jeden Agenten von entscheidender Bedeutung, der über längere Zeiträume oder über mehrere Sitzungen hinweg aktiv sein soll.

Aktionsmodul (Ausführung)

Das Aktionsmodul ist für die Umsetzung von Plänen und Entscheidungen in reale Ergebnisse verantwortlich. Es erfüllt die folgenden Funktionen:

• Aufgabenautomatisierung: Führt wiederholbare oder Routineaufgaben basierend auf vordefinierten Richtlinien oder dynamischen Entscheidungen aus.
• Geräte- und Systemsteuerung: Schnittstellen mit physischen Aktoren (z. B. Roboterarmen, Drohnen) oder Softwaresystemen zur Ausführung von Aktionen.
• Ausführungsüberwachung: Verfolgt den Aufgabenfortschritt in Echtzeit und löst Korrekturmaßnahmen aus, wenn das System von seinem Ziel abweicht.

Dieses Modul stellt sicher, dass die vom kognitiven System festgelegten übergeordneten Ziele operationalisiert werden.

Orchestrierungsebene

Die Orchestrierungsebene koordiniert den Datenfluss und die Steuerung zwischen allen anderen Modulen. Obwohl sie im Quelltext nicht gesondert genannt wird, ist ihre Rolle implizit im Systemmanagement von Abhängigkeiten und Zeitsteuerung verankert. Zu den wichtigsten Aufgaben gehören:

• Modulkoordination: Stellt sicher, dass die Wahrnehmung in die Kognition einfließt, das Gedächtnis mit den Handlungsergebnissen aktualisiert wird und das Lernsystem sowohl auf Eingaben als auch auf Ergebnisse zugreifen kann.
• Priorisierung und Planung: Verwaltet gleichzeitige Prozesse und bestimmt, welche Aufgaben Vorrang haben oder parallel ausgeführt werden sollen.
• Fehlerbehandlung: Leitet Signale und Feedback an die entsprechenden Module weiter, wenn unerwartete Bedingungen auftreten.

Die Orchestrierungsebene fungiert als ausführender Controller und ermöglicht der KI, als integriertes, adaptives System zu arbeiten.

Feedbackschleife (Lernen)

Die Feedbackschleife ermöglicht es dem System, aus Erfahrungen zu lernen und sein Verhalten im Laufe der Zeit zu verfeinern. Sie unterstützt mehrere Lernprozesse:

• Reinforcement Learning: Die KI interagiert mit ihrer Umgebung und erhält Feedback in Form von Belohnungen oder Strafen. Dies führt zu erfolgreicheren Ergebnissen bei zukünftigem Verhalten.
• Historische Analyse: Das System überprüft seine vergangenen Aktionen und Entscheidungen, um Muster zu erkennen, die zum Erfolg oder Misserfolg geführt haben.
• Kontinuierliche Optimierung: Algorithmen passen interne Modelle und Parameter an, um die Leistung mit jeder Iteration zu verbessern.

Diese Fähigkeit zur Selbstverbesserung ist für die langfristige Wirksamkeit der agentenbasierten KI von zentraler Bedeutung.

Arten von Agentic-AI-Architekturen

Single-Agent-Architekturen

Im Mittelpunkt einer Single-Agent-Architektur steht eine autonome Einheit, die ihre Umgebung wahrnimmt, Entscheidungen trifft und Aktionen ausführt, um ein Ziel zu erreichen.

Mit nur einem Agenten ist das System einfacher zu entwerfen, zu testen und zu warten und benötigt weniger Ressourcen als Multi-Agenten-Setups. Debugging und Überwachung sind vorhersehbarer, da keine Kommunikation zwischen den Agenten verwaltet werden muss. Dieses Design ermöglicht zudem eine schnellere Ausführung.

Das Modell ist jedoch nicht gut skalierbar. Ein einzelner Agent wird bei großen oder komplexen Aufgaben zum Engpass. Außerdem mangelt es ihm an Flexibilität und er hat Probleme mit mehrstufigen Workflows oder Problemen, die eine domänenübergreifende Zusammenarbeit erfordern.

Einzelagentenarchitekturen eignen sich am besten für begrenzte, klar definierte Aufgaben und werden häufig in Chatbots oder Empfehlungsmaschinen eingesetzt, bei denen Unabhängigkeit und Effizienz wichtiger sind als Anpassungsfähigkeit.

Multi-Agenten-Architekturen

Multi-Agenten-Architekturen umfassen mehrere spezialisierte Agenten, die zusammenarbeiten, um komplexe Probleme zu lösen. Jeder Agent kann auf eine bestimmte Fähigkeit zugeschnitten werden, beispielsweise auf die Verarbeitung natürlicher Sprache, Computer Vision oder das Abrufen von Daten aus externen Quellen. Gleichzeitig koordiniert er sich mit anderen Agenten, um ein übergeordnetes Ziel zu erreichen.

Diese Systeme sind äußerst flexibel. Agenten können ihre Rollen dynamisch an sich entwickelnde Aufgaben anpassen, sodass die Architektur auf sich ändernde Umgebungen reagieren kann. Die Zusammenarbeit ermöglicht die parallele Verarbeitung, bei der verschiedene Agenten separate Teilaufgaben gleichzeitig bearbeiten.

Die größte Herausforderung besteht in der Koordination. Kommunikationsprotokolle, Synchronisierung und Verhandlungsmechanismen erhöhen die Komplexität und können die Entscheidungsfindung verlangsamen, wenn sie nicht gut gemanagt werden.

Multi-Agenten-Systeme eignen sich gut für Bereiche, die eine Zusammenarbeit zwischen unterschiedlichen Kompetenzbereichen erfordern, wie etwa Marktforschung, Workflow-Optimierung oder KI-gesteuerte Analyseplattformen.

Hierarchisch (Vertikal)

Eine vertikale oder hierarchische Architektur organisiert Agenten unter einem Leiter, der Unteraufgaben koordiniert und die Entscheidungsfindung zentralisiert. Untergeordnete Agenten übernehmen bestimmte Rollen und berichten zurück, wodurch ein strukturierter Arbeitsablauf ermöglicht wird.

Dieses Modell eignet sich hervorragend für Szenarien, die eine sequentielle Ausführung und klare Verantwortlichkeiten erfordern. Der Leiter stellt sicher, dass die Teilaufgaben mit den Gesamtzielen übereinstimmen und stellt einen zentralen Koordinationspunkt bereit.

Der Nachteil ist die Abhängigkeit vom Leiter. Wird dieser überlastet oder fällt aus, gerät das gesamte System aus dem Gleichgewicht. Diese Zentralisierung kann zudem zu Engpässen führen, die die Effizienz mindern.

Vertikale Architekturen werden häufig bei der Workflow-Automatisierung, Genehmigungsketten und Dokumentgenerierungsaufgaben eingesetzt, bei denen eine strukturierte Überwachung von Vorteil ist.

Dezentral (Horizontal)

In einer horizontalen Architektur agieren alle Agenten als Peers in einem kollaborativen, dezentralen System. Anstatt einem zentralen Leiter Bericht zu erstatten, teilen sich die Agenten Ressourcen, tauschen Ideen aus und treffen gruppenorientierte Entscheidungen.

Dieses Setup unterstützt dynamische Problemlösungen und parallele Ausführung, sodass mehrere Aufgaben gleichzeitig bearbeitet werden können. Die Vielfalt der Perspektiven fördert Innovation und Anpassungsfähigkeit bei komplexen oder interdisziplinären Problemen.

Der Nachteil ist ein höherer Koordinationsaufwand. Ohne eine klare Hierarchie kann die Entscheidungsfindung langsamer erfolgen und Missmanagement kann zu Ineffizienzen führen.

Horizontale Systeme eignen sich besonders gut für Brainstorming, kollaboratives Design oder die Lösung von Problemen, die Erkenntnisse aus mehreren Bereichen erfordern.

Hybridarchitekturen

Hybridarchitekturen kombinieren hierarchische und horizontale Modelle. Die Führung ist dynamisch und ändert sich je nach Aufgabenanforderungen, ermöglicht aber dennoch eine offene Zusammenarbeit zwischen Kollegen.

Dieses Design bietet Vielseitigkeit und bietet bei Bedarf die Struktur eines Leiters, während gleichzeitig die Flexibilität verteilter Teamarbeit erhalten bleibt. Es eignet sich gut für Aufgaben, die sowohl strukturierte Prozesse als auch kreatives Arbeiten erfordern.

Die komplexe Balance zwischen Führungsrollen und der Zusammenarbeit mit Kollegen stellt eine zentrale Herausforderung dar. Hybridsysteme erfordern robuste Mechanismen zur Verwaltung von Ressourcen und zur Lösung von Konflikten.

Diese Architekturen eignen sich am besten für strategische Planung, dynamische Teamprojekte und Prozesse, die zwischen starren Arbeitsabläufen und offener Problemlösung wechseln.

Best Practices für die Gestaltung einer agentenbasierten KI-Architektur

Hier sind einige wichtige Schritte, die Sie beim Erstellen einer agentenbasierten KI-Architektur berücksichtigen sollten.

1. Beginnen Sie mit expliziten Zielen, Bereichen und Leitplanken

Eine gut konzipierte agentenbasierte KI beginnt mit einer klaren Formulierung ihrer Ziele, ihres operativen Umfangs und der Leitplanken, die akzeptables Verhalten definieren. Entwickler müssen die Leistung des Systems, seine Grenzen und Einschränkungen festlegen, bevor sie mit der Implementierung beginnen. Explizite Ziele leiten die architektonischen Entscheidungen, einschließlich der zu erfassenden Daten, der einzusetzenden Argumentationsstrategien und der Erfolgsmessung. Leitplanken gewährleisten Sicherheit, Compliance und ethischen Betrieb.

Die Definition klarer Bereiche und Einschränkungen hilft, Over-Engineering und Mission Creep zu vermeiden. Sie ermöglicht eine transparente Kommunikation zwischen den Beteiligten, unterstützt die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und gestaltet die Belohnungsstrukturen und Fallback-Mechanismen der KI. Diese Disziplin ist unerlässlich, da agentenbasierte Systeme in Bereiche wie das Gesundheitswesen, das Finanzwesen und autonome Fahrzeuge vordringen.

2. Verbinden Sie Argumentation mit Handeln

Agentische KI muss Denken (Planung und Entscheidungsfindung) eng mit Handeln (Ausführung dieser Entscheidungen) verknüpfen. Isolierte Denkmodule können zwar optimale Pläne generieren, doch ohne nahtlose Umsetzung sind diese Pläne oft unpraktisch. Die Rückkopplung zwischen begründeter Absicht und realen Auswirkungen ist entscheidend; sie gewährleistet Anpassungsfähigkeit und Korrektur bei unvorhergesehenen Umständen. Entwickler sollten Architekturen priorisieren, in denen Denken und Handeln kontinuierlich interagieren und so schnelle Anpassungen ermöglichen.

Diese Kopplung ermöglicht zudem ein besseres Situationsbewusstsein und eine kontextsensitive Anpassung. So können beispielsweise bei der Ausführung einer mehrstufigen Aufgabe Wahrnehmungseingaben und Zwischenergebnisse in die laufende Planung einfließen und eine sofortige Neuplanung ermöglichen, wenn Ziele abweichen oder Hindernisse auftreten.

3. Speicher gezielt gestalten

Die Gestaltung des Gedächtnisses sollte in der Entwicklung agentenbasierter KI ein bewusster Prozess sein. Entwickler müssen festlegen, welche Informationen sich jeder Agent merken soll, wie dieses Gedächtnis strukturiert ist und welche Mechanismen für Abruf und Vergessen gelten. Ein gutes Gedächtnismanagement ist unerlässlich für die Kontextspeicherung, kontinuierliches Lernen und effektive Personalisierung. Dies beinhaltet häufig die Trennung des Arbeitsgedächtnisses für den unmittelbaren Kontext vom Langzeitgedächtnis für angesammeltes Wissen und Erfahrung.

Gut entwickelte Gedächtnissysteme unterstützen Aufgaben wie Konversation, sequenzielle Entscheidungsfindung und Wissenstransfer über Sitzungen oder Umgebungen hinweg. Sie ermöglichen außerdem Fehlerkorrektur und reflektierendes Denken, da Agenten vergangene Ergebnisse überprüfen und daraus lernen können.

4. Testen Sie sowohl mit synthetischen als auch mit realen Daten

Umfassende Tests von agentenbasierter KI erfordern sowohl synthetische als auch reale Datensätze. Synthetische Daten ermöglichen kontrollierte Experimente, die systematische Abdeckung von Randfällen und die Validierung spezifischer Argumentations- oder Aktionspipelines. Dieser Ansatz beschleunigt die Entwicklung und identifiziert grundlegende Schwächen in Wahrnehmungs-, Logik- oder Steuerungsmodulen, bevor der Einsatz in der realen Welt unkontrollierbare Komplexitäten mit sich bringt.

Die Validierung muss sich jedoch auch auf verrauschte, unvorhersehbare Realweltdaten erstrecken, die den Agenten Mehrdeutigkeiten, Datendrift und Betriebsanomalien aussetzen. Tests in der realen Welt zeigen Robustheit, Verzerrungen und unvorhergesehene Interaktionen in der gesamten Architektur auf. Ein ausgewogenes Verhältnis zwischen diesen Quellen stellt sicher, dass das agentenbasierte KI-System sowohl sorgfältig konstruiert als auch praktisch zuverlässig ist.

5. Wählen Sie praktische Frameworks und kennen Sie deren Grenzen

Die Auswahl eines praxistauglichen Entwicklungs- und Bereitstellungsframeworks ist entscheidend für die Entwicklung einer wartbaren, skalierbaren agentenbasierten KI. Entwickler sollten Frameworks anhand von Modularität, Ökosystemunterstützung, einfacher Integration und der Fähigkeit zur Einhaltung betrieblicher Einschränkungen (Latenz, Ressourcennutzung, Sicherheit) bewerten. Open-Source-Bibliotheken und etablierte Agentenplattformen können die Entwicklung beschleunigen und Best Practices standardisieren. Ihre Einschränkungen, wie z. B. fehlende Unterstützung für benutzerdefinierte Module oder Skalierungsprobleme, müssen jedoch verstanden und berücksichtigt werden.

Durch das Erkennen der Framework-Grenzen können Teams vorhandene Tools durch gezielte Verbesserungen oder individuelle Lösungen ergänzen. Übermäßiges Vertrauen in ungeeignete Bibliotheken kann Innovationen behindern und Systeme technischen Schulden oder Sicherheitsrisiken aussetzen. Durch die sorgfältige Auswahl von Frameworks und die Berücksichtigung ihrer Einschränkungen können Teams robuste, erweiterbare und an sich entwickelnde Anforderungen angepasste Architekturen für agentenbasierte KI erstellen.

Erfahren Sie mehr in unserem ausführlichen Leitfaden zu agentenbasierten KI-Frameworks (demnächst verfügbar).

Implementieren von Agentic AI in Ihre Sicherheitsarchitektur mit Exabeam

Exabeam Nova bringt eine agentenbasierte KI-Architektur in das Herzstück der SOC-Plattform. Sie basiert auf einem Multi-Agenten-Design, bei dem spezialisierte Agenten Wahrnehmung, Argumentation, Gedächtnis und Ausführung für Sicherheitsoperationen übernehmen. Durch die Anwendung dieser Struktur verwandelt Exabeam Nova das SOC in ein adaptives System, das Bedrohungen effektiver erkennen, untersuchen und darauf reagieren kann als regelbasierte Ansätze.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

• SOC-integrierte Orchestrierung: Exabeam Nova koordiniert Erkennungs-, Untersuchungs- und Reaktions-Workflows innerhalb der SOC-Plattform und stellt sicher, dass jeder Schritt sowohl automatisiert als auch mit der Aufsicht der Analysten abgestimmt ist.
• Engine für verhaltensbasiertes Denken: Verwendet das Langzeitgedächtnis von Benutzer- und Entitäts-Baselines, um Anomalien zu erkennen, während das Kurzzeitgedächtnis Live-Untersuchungen unterstützt und Ereignisse korreliert, während sich Vorfälle ereignen.
• Adaptive Aktionsmodule: Führt Playbooks aus, isoliert kompromittierte Assets oder empfiehlt Reaktionsschritte, geleitet von MITRE ATT&CK Abdeckung und kontextbezogenen Erkenntnissen in Echtzeit.
• Ergebnisorientiertes Benchmarking: Hilft Unternehmen, ihre Erkennungs- und Reaktionsreife mit der von Kollegen in ähnlichen Branchen zu vergleichen und deckt sowohl Stärken als auch Abdeckungslücken auf, die die SOC-Strategie beeinflussen.
• Transparente Lernschleife: Jede Empfehlung und Aktion beinhaltet einen Begründungskontext, der es Analysten ermöglicht, die Modellgenauigkeit im Laufe der Zeit zu validieren, Feedback zu geben und zu verbessern.

Durch die Einbettung agentenbasierter KI in seine SOC-Plattform ermöglicht Exabeam Nova Sicherheitsteams schnellere Reaktionszeiten, eine geringere Ermüdung der Analysten und eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Abwehrmaßnahmen im Einklang mit Branchen-Benchmarks und Bedrohungsrahmen.