Verteilte Systeme und Informationssysteme (VSIS)
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http://vsis-www.informatik.uni-hamburg.de
1. Zusammenfassende Darstellung
Mitglieder des Arbeitsbereichs
ProfessorInnen:
Dr.
Winfried Lamersdorf (AB-Leiter), Dr.-Ing. Norbert Ritter
Assistenten/Wiss.
MitarbeiterInnen:
Dipl.-Inform.
Tobias Baier (bis 31.01.2005), Dipl.-Inform. Lars Braubach,
Dipl.-Inf. Martin Husemann, Dipl.-Math. Iryna Kozlova, Dipl.-Inform.
Christian Philip Kunze, Dipl.-Inform. Alexander Pokahr, Dipl.-Inform.
Andrzej Walczak (seit 01.08.2005)
DoktorandInnen
Dipl.-Inform.
Kathleen Krebs, Dipl.-Inform. Jan Sudeikat, Dipl.-Inform. Harald
Weinreich, Dipl.-Inform. Christian Zirpins
Technisches
und Verwaltungspersonal:
Anne
Awizen (fremdsprachl. Angestellte), Dipl.-Ing. (FH) Volker Nötzold
(Systemunterstützung)
Allgemeiner Überblick
Der Arbeitsbereich VSIS umfasst zwei Teilgruppen, die
jeweils eigenständig auf zwei unterschiedlichen aber thematisch
verwandten Themengebieten forschen und lehren: dem Gebiet der
„Verteilten Systeme“ (VS), geleitet von Prof. Dr.
W. Lamersdorf, sowie dem Gebiet der „Datenbanken und
Informationssysteme“ (IS), geleitet von Prof. Dr. N.
Ritter.
Dabei wird im Bereich VS schwerpunktmäßig die
Konzeption, prototypische Implementierung sowie der Einsatz und die
Anwendung von Systemsoftware zur Unterstützung offener
verteilter Anwendungen betrachtet; der Bereich IS beschäftigt
sich vorrangig mit Entwurfs- und Implementierungsfragen von
Informations-, Datenbank- und Datenbankverwaltungssystemen –
speziell Modellierungs-, Architektur- und Realisierungskonzepten zur
Unterstützung von komplexen Anwendungsbereichen.
Da die Komplexität aktueller Anwendungen beider
Teilbereiche im Wesentlichen auf Probleme der Heterogenität und
Verteilung zurückzuführen ist, ergänzen sich beide
Teilbereiche gegenseitig und greifen thematisch ineinander.
Exemplarische gemeinsame Arbeitsgebiete sind zurzeit vor allem
aktuelle Systemtechnologien wie derzeit vor allem das „Service
Oriented Computing“ bzw. „Web-Services“ oder
„GRID-Computing“ sowie Anwendungsgebiete wie etwa das
sehr praxisrelevante Gebiet des „Electronic Business“
(oder allgemeiner: der „E-Services“) und u.a. verteilte,
elektronische Informationssysteme oder komplexe
Ingenieuranwendungen.
All diese Anwendungsbereiche können wie folgt
charakterisiert werden:
Grundlage
bilden immer leistungsfähigere und weiter verbreitete
Informations- und Kommunikationstechnologien, wie z.B. das Internet.
Softwaresysteme
zur Unterstützung dieser Anwendungsbereiche sind schon lange
keine monolithischen Gebilde mehr, sondern setzen sich jeweils aus
einer Vielzahl von (generischen System-) Softwarekomponenten
zusammen, die entweder durch Anpassung bereits vorhandener Bausteine
oder durch (möglicherweise sogar dynamisch zu entscheidende)
Inanspruchnahme entfernter, z.B. über das Internet angebotener
Dienste bereitgestellt werden.
Es
existieren jeweils spezifische Datenstrukturen und
(Datenverarbeitungs-) Routinen, die eine Einbindung mächtiger,
erweiterbarer und damit flexibel anpassbarer
Datenverwaltungskomponenten erfordern.
Spezialisierung
und Verteilung sind nicht nur Merkmale der Komponenten, die solche
Anwendungssysteme bilden, sondern treffen auch auf Benutzer bzw.
Benutzergruppen zu, die in der Anwendung dieser Systeme
zusammenarbeiten, so dass neue Formen der Kooperation und
Zusammenarbeit zwischen verschiedensten
Benutzer/System-Konstellationen entstehen.
Diese Merkmale verdeutlichen weiter, wie elementar eine
enge Zusammenarbeit der Teilbereiche VS und IS hinsichtlich der
Bereitstellung geeigneter Basisdienste sowie der Entwicklung und
Nutzung solcher Anwendungssysteme ist.
Hauptziel der Arbeiten im Bereich VS sind
Entwurf, Implementierung, Erprobung und Anwendung von
neuartiger Systemsoftware für verteilte
Rechneranwendungen in heterogenen offenen Umgebungen. Dies umfasst
u.a. die Unterstützung des Zugangs zu Diensten in offenen
verteilten Umgebungen unter Berücksichtigung vielfältiger –
sowohl technischer als auch nicht-technischer – Unterschiede
einzelner Komponenten (z.B. bzgl. Herkunft/Eigentumsverhältnissen,
Zugehörigkeit, Realisierungsvarianten,
Interessenslagen etc.), das Finden und ggfs. auch das Aushandeln von
jeweils „zusammenpassenden“ Eigenschaften von
potentiellen Kooperationspartnern (d.h. von Personen,
Rollen, Institutionen ebenso wie elementaren oder zusammengesetzten
Diensten) im laufenden Betrieb – inkl. der Sicherstellung der
Einhaltung getroffener Abmachungen – sowie die verteilte
Koordination diverser Steuerungs- und Regelungsaufgaben (wie z.B. in
der Logistik) mit geeigneten (System-) Softwaresystemen – wie
z.B. auf dem Paradigma der Agententechnologie aufbauend.
Hauptziel der Arbeiten im Bereich IS sind die
Schaffung integrierter Sichten auf verteilte, heterogene
Datenquellen, die als Komponenten des verteilten Anwendungssystems
auftreten, sowie die Bereitstellung geeigneter
Erweiterungsinfrastrukturen zur Ermöglichung einer spezifisch
optimierten Datenhaltung und -bereitstellung .
Damit ergänzen sich die Bereiche VS und IS
offensichtlich. Weitere Synergien werden durch die Beschäftigung
mit gemeinsamen Aufgabenfeldern geschaffen, wie z.B. einer
fehlertoleranten und sicheren Gestaltung der Abläufe in
verteilten Anwendungssystemen sowie alle Fragen des Datenaustauschs
bzw. der Einbindung von Softwaresystemen in das Internet.
Forschungsschwerpunkte im Bereich „Verteilte
Systeme“
Wichtigste technische Grundlage für die integrierte
Nutzung von Diensten in offenen verteilten Umgebungen
sind die Netz- und Kommunikationstechnologien, die nicht nur
schnelle und zuverlässige Datenkommunikationstechniken
realisieren, sondern darüber hinaus die Nutzung von fast
beliebigen entfernten Diensten in heterogenen verteilten
Umgebungen erst effizient ermöglichen. Auf dieser Basis
entsteht auf Anwendungsebene ein offener
elektronischer Markt von Diensten, in dem Diensterbringer
(Server) dedizierte Funktionen (wie z. B. Datenbankdienste)
über wohl definierte Schnittstellen einer
Vielzahl von externen Dienstnehmern (Clients) zur
Verfügung stellen (Service Oriented Architecture,
SOA). Bei der technischen Unterstützung derartiger
dienstorientierter Marktszenarien spielen anwendungsspezifische
Kommunikationsunterstützung, dedizierte
Dienste sowie diese unterstützende generische
Systemplattformen und -funktionen zur Unterstützung von
Dienstauswahl, -vermittlung und -verwaltung (wie z.B.
Standard-Middleware-Plattformen wie etwa Web
Services) und zur Dienstintegration (im Sinne verteilter
Componentware) und Dienstkoordination (im Sinne
eines verteilten Workflow Managements) eine wichtige Rolle.
Gerade im Kontext elektronischer Märkte muss jedoch auch die
Möglichkeit zur Individualisierung von Softwareanwendungen für
alle Marktteilnehmer erhalten bleiben; dies gilt beispielsweise
für innovative Verhandlungsprotokolle,
Vertragsschablonen oder (meist verteilt ablaufenden,
z.T. organisationsübergreifende) Geschäftsprozesse.
Um so in verteilten Umgebungen entfernte Dienste
effizient für die Realisierung arbeitsteilig organisierter
verteilter Anwendungsprogramme nutzen und miteinander
kombinieren zu können, müssen Client/Server-Kooperationen
von geeigneten generischen Systemdiensten
angemessen unterstützt werden.
Die Komplexität der dabei anfallenden
Probleme beruht u. a. auf der Heterogenität
und Offenheit der verwendeten Netze und
Diensterbringer sowie der Diskrepanz zwischen
möglichst parallel zu unterstützenden
Integrations- und
Autonomieanforderungen
der beteiligten Knoten. Angestrebt
werden dementsprechend Unterstützungsmechanismen, die
einerseits möglichst hohe lokale
Autonomie erlauben andererseits aber auch die
Integration von Diensten in heterogene
und offene verteilte Umgebungen
ermöglichen – zwei komplementäre Ziele, die häufig
nicht gleichzeitig zu erreichen sind. Eine wesentliche
Basis dafür bilden – oft noch zu
entwickelnde – möglichst vielseitig verwendbare
Systemfunktionen und -schnittstellen,
Kommunikationsprotokolle
sowie anwendungsspezifische systemtechnische Werkzeuge.
Einerseits müssen hier Dienste und Protokolle so weit
vereinheitlicht sein, dass ein hoher Grad an Wiederverwendbarkeit und
Interoperabilität erreicht werden kann; andererseits
soll aber auch die Individualität innovativer
Dienste gewährleistet bleiben, die ja oft einen wichtigen
Anreiz darstellt, diese in offenen Märkten (vor allem
kommerziell) anzubieten.
In früheren Jahren wurden auf diesem
Forschungsgebiet u. a. anwendungsnahe Kommunikationsfunktionen
für verteilte (Dienst-) Gruppen und deren
Kooperationsbedürfnisse, geeignete
Repräsentationsformen für die Dienstspezifikationen,
ergänzende Notariats-, Sicherheits- und
Abrechnungsfunktionen sowie eine gemeinsame Plattform für
Systemkomponenten zur Unterstützung des Zugangs zu
entfernten Diensten in offenen verteilten Umgebungen
entworfen und prototypisch realisiert. Daneben wurden in
unterschiedlichen Projektzusammenhängen erweiterte Trading-
und Broker-Funktionen konzipiert und auf unterschiedlichen
(Standard-) Middleware-Plattformen implementiert. Dabei wird der
Zugang zu bekannten Diensten i. d. R. durch spezielle
Systemfunktionen zur Spezifikation, Speicherung
und Kontrolle von Dienstangeboten auf der Grundlage
standardisierter Schnittstellen und Protokolle unterstützt;
zur Beschreibung und Verwaltung von beliebigen (d.h. bisher
noch unbekannten) Dienstangeboten in heterogenen Netzen sowie
zum Zugang zu derartigen Diensten wurden u.a. Generische Client-,
Repository- und Browser-Komponenten entworfen
und implementiert. Diese unterstützen Dienstnehmer beim Zugriff
auf beliebige entfernte Diensterbringer in offenen Umgebungen
entweder automatisch oder interaktiv. Ein wichtiges Thema im
Anwendungsgebiet E.-Business/E-Commerce ist zudem
die (system-) technische Unterstützung des Aushandelns, des
Abschlusses sowie der Ausführung von Verträgen
mit verschiedenen, autonomen Partnern in offenen verteilten
Umgebungen (wie z.B. im Intra- oder Internet).
Darüber hinaus ist auch die Koordination
und Kontrolle komplexer verteilter Dienste und
Anwendungsvorgänge (d.h. die Dienstkoordination
und -kontrolle im Sinne eines verteilten Activity bzw.
Workflow Management) wichtig sowie die generelle
Steuerung verteilt ablaufender Funktionen und Anwendungen mit
unterschiedlichen Charakteristika durch Mechanismen und
Systemfunktionen von entsprechenden (dezentralen)
Koordinationsmechanismen (wie z.B. Multiagentensystemen) oder
Policy Management-Komponenten. Die konsequente
Weiterentwicklung dieser Technologie führte zu
verallgemeinerbaren verteilten Componentware-Architekturen,
die effiziente Realisierungen verteilter Anwendungen auf der Basis
bereits (z.B. irgendwo im Netz) existierender Software-Komponenten
erst ermöglichen.
Dazu bekommt auch der Zugang von mobilen Geräten
unterschiedlicher Art (vom Mobiltelefon bis hin zum PDA) aus und von
nahezu beliebigen Orten zu Diensten und Komponenten verteilter (z.B.
Informations-) Systeme – wie etwa Börseninformationssystemen,
„News“- oder auch Reise(büro)anwendungen – und
die ortsabhängige Steuerung von (verteilten) Anwendungen eine
immer stärkere Bedeutung.
Schließlich sind nach wie vor auch Fragen
geeigneter Benutzungsschnittstellen für derartige
Anwendungen von großer Bedeutung und werden deshalb auch
in laufenden Arbeiten und Projekten mit berücksichtigt.
Zur Implementierung der genannten Systemkomponenten
werden jeweils aktuelle Technologien (wie z.B. Java, Web Services,
SOA, GRID Computing, Mobile Agenten und Multiagentensysteme,
Workflow Management-Systeme, Telekollaborationswerkzeuge etc.)
eingesetzt, weiterentwickelt und evaluiert. Allen
praxisnahen Forschungsarbeiten liegen zudem - soweit
vorhanden und relevant - jeweils aktuelle internationale
Standards (wie z.B. SOA, Web Services, FIPA, CORBA, ODP, WAP,
UML, MDA etc.) zugrunde, an deren Weiterentwicklung auch selbst
mitgearbeitet wird.
Schließlich wird auch durch die aktive (Mit-)
Gestaltung von Workshops, Tagungen und Kongressen versucht, diese
Forschungsarbeiten auch im internationalen Kontext voranzutreiben: So
wurde u.a. 1998 die erste internationale IFIP Working Conference zu
„Trends in Distributed Systems for Electronic Commerce“
in Hamburg initiiert, inhaltliche gestaltet und ausgerichtet; 2001
wurde in Zusammenarbeit mit der TUHH in Hamburg die 13. Konferenz
„Kommunikation in Verteilten Systemen“ (KiVS 2001)
der GI/VDE ITG-Fachgruppe ‚Kommunikation und Verteilte
Systeme’ durchgeführt und inhaltlich gestaltet; 2004
wurde das Programm der 4. Internationalen Konferenz „eCommerce,
eBusiness und eGovernmant“ (I3E04) als Teil des 18.
IFIP Welt-Computer-Kongresses in Toulouse, Frankreich,
verantwortlich mitgestaltet; 2005 wurden sowohl die 3. Konferenz zu
„Multiagent System Technologies“ (MATES05) in
Koblenz als auch die Workshops der 3. „Int. Conference on
Service Oriented Computing“ (ICSOC05) in Amsterdam an
verantwortlicher Stelle mitgestaltet; 2006 sollen diese
Aktivitäten im Rahmen des (Co-) PC-Chairs der ICSOC06 in
den USA fortgeführt werden.
Forschungsschwerpunkte im Bereich „Datenbanken
und Informationssysteme“
Die IS-Forschungsschwerpunkte lassen sich in die
nachfolgend angeführten Blöcke einteilen, wobei der zweite
Block die Hauptausrichtung der aktuellen und geplanten Arbeiten
darstellt.
Objekt-Relationale Datenbanktechnologie erfordert
weiterhin einen hohen Bedarf an Forschungsarbeit. Grundsätzliche
Fragestellungen lauten: Wie sieht eine geeignete Verschmelzung
objektorientierter und relationaler Datenmodelle aus? Welche
Möglichkeiten sollte die von einem ORDBVS anzubietende
Erweiterungsinfrastruktur bieten, d. h., welche (internen)
Verarbeitungsvorgänge sollten bei der Erweiterung des ORDBVS um
Anwendungsfunktionalität angepasst werden können? Wie kann
der Anwendungsentwickler bei der Entwicklung ORDB-gestützter
Anwendungssysteme unterstützt werden, d. h., kann ihm die
schwierige Entscheidung abgenommen werden, ob ein Anwendungsmodul als
DB-Server-Erweiterung oder außerhalb des
DB-Servers, z.B. als Application-Server-Modul, realisiert werden
sollte, und kann die Entwicklung durch generische Werkzeuge
unterstützt werden. Neben der weiteren Ausgestaltung des
Datenmodells und der Untersuchung der formalen Grundlagen der
Integration von relationalen und objektorientierten Konzepten spielen
damit die Gestaltung und die Nutzung von Erweiterbarkeit die
wesentliche Rolle. Der augenblickliche Stand der Technologie ist,
dass beliebige Funktionalität in den DB-Server hinein verlagert
aber nicht ausreichend mit den internen Verwaltungskomponenten eines
DBVS integriert werden kann. Hier besteht also einerseits Bedarf zu
untersuchen, welche Anteile von Anwendungsfunktionalität
effizient integriert werden können und inwieweit andererseits
eine bessere Integration dieser Funktionen mit der internen
Verarbeitung zu Effizienzsteigerungen führen kann. Dazu sind
Konzepte zu entwickeln, die unter anderem auch durch empirische
Untersuchungen (Messungen) nachgewiesen werden müssen.
Web-basierte Informationssysteme und Information
Integration. Der aktuelle Standard SQL:2003 für
objekt-relationale Datenbanksysteme leistet mit dem Teil SQL/MED
(Management of External Data) einen Beitrag zum sehr aktuellen
Problem des Information Integration. Sehr viele Anwender
stehen vor dem Problem, eine Vielzahl von Systemen/Datenquellen
integrieren zu müssen, um sie effizient nutzbar zu machen. Die
Relevanz dieses Problems ist nicht zuletzt daran zu erkennen, dass
namhafte Softwarehersteller, wie z.B. IBM, erste Produkte, die
Integrationsarbeit leisten können, anbieten. Der große
Vorteil der SQL/MED-Idee liegt darin, dass der Benutzer wie gewohnt
seine Anfragen in SQL an ein Datenbanksystem stellen kann, in die
Bearbeitung dieser Anfrage jedoch auch außerhalb des
Datenbanksystems, z.B. auf externen Servern oder im File-System,
liegende Daten einbezogen werden können. Der Standard legt
hierzu lediglich ein Protokoll fest, das die Kommunikation des
Datenbank-Servers mit einer Komponente, die dynamisch die extern
liegenden Daten einblendet, vorgibt. Hier ist jedoch weitere
Forschungsarbeit nötig, um zu klären, wie diese
integrierende Komponente arbeiten soll. Weiterhin gilt als
unbestritten, dass XML eine besondere Bedeutung in der Lösung
des angesprochenen Integrationsproblems zukommt. Aus Datenbanksicht
ist dabei insbesondere die integrierte Verarbeitung von
(objekt-)relationalen Datenbeständen und XML-Dokumenten
anzustreben. Bisher dienen SQL im Wesentlichen dem Zugriff auf
(objekt-) relationale Datenbestände und Sprachen wie XQuery dem
Zugriff auf XML-Datenbestände. Ein wesentlicher Beitrag zum
Information Integration kann damit geleistet werden, eine
DB-Engine zu konzipieren, die (objekt-)relationale und XML-Daten
integriert und dem Benutzer beide Sprachen (SQL und XQuery) zum
Zugriff auf den integrierten Datenbestand anbietet. Hierbei liegt
eine besondere Herausforderung darin herauszufinden, inwieweit eine
dynamische Anbindung von XML-Dokumenten an eine SQL-Datenbank
unterstützt werden kann. Diesen Fragestellungen wird durch
Entwicklung geeigneter Konzepte und deren praktische Umsetzung
nachgegangen. Neben den angesprochenen Bemühungen,
Integrationsarbeit durch die Datenbank-Engine zu erbringen, sind
(DB-basierte) Middleware-Ansätze zu betrachten, die globale
Sichten über verteilte heterogene Datenquellen zu deren
integrierter Verarbeitung anbieten, wobei sowohl die eigentliche
Datenintegration (strukturierte, semi-strukturierte, unstrukturierte
Daten) als auch die Ablaufkontrolle (Transaktionen, Workflows)
geeignet unterstützt werden müssen. Hier können zwei
grundlegende Systemansätze unterschieden werden. Während
Ansätze der Schemaintegration und Anfragetransformation auf
ähnlichen (DB-)Konzepten und Mechanismen beruhen wie die oben
angesprochene Anbindung von externen Daten an die DB-Engine,
unterstützen Application-Server die Integration in allgemeinerer
Form durch spezielle Middle-Tier-Technologien, wie z.B. Enterprise
JavaBeans. Weiter bieten Application-Server aktuelle Mechanismen der
Web-Anbindung von Informationssystemen und bilden so grundlegende
Technologie für Web-Services und Grid-Data-Services. Letztere
unterliegen zurzeit intensiven Standardisierungsbemühungen. Hier
ist neben der Standardisierung von Schnittstellenaspekten zunächst
zu untersuchen, inwieweit diese neuen Trends durch bereits
existierende DB-basierte Mechanismen unterstützt werden können
bzw. welche der Anforderungen an die Datenverwaltung und
Ablaufkontrolle tatsächlich neue Konzepte und Mechanismen
erfordern. Letzteres gilt vor allem für die Entwicklung neuer
Konzepte zur konsequenten und durchgängigen Realisierung von
Service-Orientierung für den Zugriff auf verteilte heterogene
Datenquellen (im Grid), was auf eine dynamische Integration dieser
Datenquellen hinausläuft.
Die beiden genannten Blöcke spannen den großen
Bereich von der eigentlichen Gestaltung neuer Datenbanktechnologie
bis hin zur Nutzung dieser Technologie in komplexen, modernen
Anwendungssystemen auf und sind daher von absoluter Relevanz.
Wissenschaftliche Zusammenarbeit
Industrie & industrienahe
Forschungseinrichtungen in Deutschland
Fraunhofer
Forschungszentrum Informationstechnik, Forschungsinstitut für
Offene Kommunikationssysteme (FOKUS), Berlin
Gentleware
AG, Hamburg
Poet
Software GmbH, Hamburg
InterSystems
GmbH, Darmstadt
Software-AG,
Darmstadt
SinnerSchrader,
Neue Informatik, Hamburg
InUce,
Softwareentwicklung, Hamburg
IBM
Software Group, Böblingen
Ponton
Consulting GmbH, Hamburg - u.a.
Universitäten und Technische Hochschulen in
Deutschland
Universitätskrankenhaus
Eppendorf (UKE) der Universität Hamburg
Humbold-Universität
Berlin
Technische
Universität Berlin
Technische
Universität Kaiserslautern
Universität
Mannheim
Universität
Stuttgart - u.a.
Kooperationspartner im Ausland
University
of Trento, Italy
University
College London, UK
Distributed
Systems Technology Centre (DSTC), Brisbane, Australien
Hewlett-Packard
Laboratories, Bristol, UK
IBM
Database-Research San Jose, Kalifornien, USA
Wirtschaftsuniversität
Posnan, Polen - u.a.
Ausstattung
Als experimentelle
Systemumgebung dient VSIS für Zwecke der
Lehre und Forschung ein heterogenes lokales Netz, das vor allem
aus PCs, einigen SUN-Workstations als lokalen Servern sowie aus
einer SunFireV880 als DV-Server und einem Dell-Server als
Windows-Server zur Versorgung von ThinClients mit Windows-basierten
Diensten besteht. Auf diesem Netz sind die wichtigsten aktuell
verfügbaren Komponenten verteilter Middleware und aktueller
Informationssystemplattformen (wie z.B. objekt-relationale
Datenbankverwaltungssysteme und J2EE-Applikations-Server)
installiert. Auf diese Weise steht exemplarisch eine
heterogene Netzumgebung sowohl für
praktisch ausgerichtete Lehrveranstaltungen als auch für
Experimente und Prototypentwicklungen der Forschung zur
Verfügung. Mit dem Ziel einer möglichst realitätsnahen
Lehre und Forschung wird dabei stets versucht, weitgehend aktuelle –
auch kommerzielle – (System-) Softwareinstallationen zur
Unterstützung offener verteilter und datenintensiver
Anwendungen einzusetzen und diese laufend zu aktualisieren.
Drittmittel
Projekt: „Medical Path Agents – Phase III“
(MedPAge) – ab 1.8.2004 für 2 Jahre
Geldgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im SPP
„Intelligente Softwareagenten und betriebswirtschaftliche
Anwendungsszenarien”
Personalmittel: 1 WM (BAT IIa) + 2 stud. Hilfskräfte
(laufend)
Sachmittel: € 1.000 pro Jahr
Dazu kommen noch über HITeC abgewickelte Projekte
mit verschiedenen Partnern – zumeist aus der lokalen Industrie.
2. Die Forschungsvorhaben des Arbeitsbereichs
Etatisierte Projekte
a) Forschungsbereiche
Gemäß der Zusammensetzung des AB VSIS aus
zwei Teilgruppen, die jeweils eigenständig auf unterschiedlichen
aber thematisch verwandten Themengebieten forschen, gliedert sich
auch die folgenden Darstellung in die beiden Teile „Verteilte
Systeme“ (2.1) sowie „Datenbanken und
Informationssysteme“ (2.2).
2.1. Verteilte Systeme: Systemtechnische Grundlagen
und Anwendungen u.a. im Bereich des „Electronic Business“
bzw. „Electronic Commerce“
Baier, Tobias, Dipl.-Inform.; Bartelt, Andreas,
Dipl.-Inform.; Kunze Christian Philip, Dipl.-Inform.; Lamersdorf,
Winfried, Prof. Dr.; Zirpins, Christian, Dipl.-Inform. et al.
Laufzeit des Projektes:
in unterschiedlichen Phasen seit ca. 1993
Projektbeschreibung:
Die Forschungsaktivitäten des Forschungsbereiches
„Verteilte Systeme“ befassen sich – in
unterschiedlichen Phasen bereits seit Anfang der 90er Jahre –
einerseits mit der Konzeption, Entwicklung und Gestaltung
systemtechnischer (Software-) Infrastrukturen für
verteilte Systeme, andererseits mit deren Anwendungen in
unterschiedlichen Bereichen – wie z.B. dem der verteilten
elektronischen Dienstemärkte.
Dabei steht im Bereich der Systemunterstützung
vor allem die Implementierung einer flexiblen
Kommunikationsinfrastruktur als systemtechnische Grundlage für
verschiedene anwendungsnähere Teilprojekte im Vordergrund, die
u.a. auch auf entsprechenden aktuellen Standards aus dem Bereich
des Objektzugriffs in verteilten Systemen basiert (wie z.B. Web
Services, Middleware-, Komponenten- und Agententechnologien). Darauf
aufsetzend werden dedizierte Client- und Serverkomponenten,
welche als Nutzer einer solchen Infrastruktur für verteilte
Systeme agieren, identifiziert, spezifiziert und prototypisch
implementiert. Dazu wird u.a. eine systemtechnische
Unterstützung der (automatischen) Vermittlung und
Koordination von Diensten in offenen verteilten Systemen angestrebt.
Diese zielt u.a. auf dienstvermittelnde „Brokerage“-Techniken
ab – wie z.B. bei der „dynamischen“ und „n-party“
Dienstvermittlung – oder auch aktuell vor allem im Bereich des
„Service Oriented Computing“ bzw. der „Web
Services“.
Voraussetzung für eine solche Dienstevermittlung
ist u.a. eine weitgehende Klassifikation bzw.
Standardisierung der angebotenen Funktionen und
Schnittstellen. Diese ermöglicht einen hohen Grad an
Wiederverwendbarkeit und führt so zu signifikanten
Kosten- und Zeitersparnissen bei der Softwareentwicklung
in verteilten Systemen (Componentware). Wesentliches Ziel ist
es dabei, eine integrierte systemtechnische Unterstützung
der koordinierten Nutzung solcher Dienste im Rahmen exemplarischer,
offener verteilter Anwendungen zu entwerfen und prototypisch zu
realisieren. Dazu sind u.a. Unterstützungsmechanismen
für die folgenden Aufgaben erforderlich:
die
Vermittlung und Verwaltung einer großen Anzahl
und Vielfalt verteilter Dienste (Trading, Brokerage, Web
Service Management) – inkl. Umgang mit heterogenen
interoperablen Dienstbeschreibungen (Typmanagement),
die
dezentrale Koordination von Anwendungs- und Systemprozessen (z.B.
auf der Basis verteilter Multiagentensysteme),
die
Kooperation von Diensten inkl. einer geeigneten
Ablaufkontrolle (Activity/Workflow Management) sowie dem
Zugriff auf Dienste auch über Domänengrenzen hinweg
(Interzeption) und der Dienstekomposition,
die
dynamische Überwachung und Steuerung
verschiedener Anwendungs- und Systemziele bzw. -eigenschaften
durch „generische“ Komponenten und Systemfunktionen
(Policy Management).
Im Anwendungsbereich des Teilbereichs VS steht
vor allem der flexible, koordinierte und sichere
Aufruf entfernter Anwendungsfunktionalitäten („Dienste“)
im Vordergrund: „flexibel“ u.a. aufgrund standardisierter
Schnittstellen mit dynamischen Typisierung, „koordiniert“
aufgrund der Möglichkeit, neben Schnittstellentypen auch
Aufruffolgen zwischen Servern und deren Operationen spezifizieren zu
können, und „sicher“ aufgrund einer weit reichenden
Schnittstellen- und Dienstspezifikation sowie einer angemessenen
Unterstützung von Rollen und Identitäten. Dabei befassen
sich aktuelle Aktivitäten speziell auch mit Fragen der
systemtechnischen Unterstützung von individuellen Rollen und
Identitäten (von Personen ebenso wie von Dienstnachfragern
oder -anbietern) in heterogenen verteilten Umgebungen mit dem Ziel
eines möglichst (selbst) kontrollierten Umgangs mit
Identitätsdaten in offenen verteilten Netzumgebungen.
Wesentlich für diesen Forschungsschwerpunkt waren
in früheren Jahren vor allem Anwendungen aus dem Themenbereich
Electronic Commerce bzw. Electronic Business –
näher untersucht meist im Rahmen von entsprechenden
Drittmittelprojektaktivitäten: so z.B. in den Jahren 1996 bis
2000 im Rahmen der durch die EU geförderten
Drittmittelprojekte „OSM“ (ACTS) und „COSMOS“
(ESPRIT) sowie 1996 bis 2000 im von der DFG geförderten
Drittmittelprojekt „DynamiCS“. Im Anwendungsbereich
Elektronische Bibliotheken wurden in den Jahren 1997 bis 1999
die vom BMBF geförderten Drittmittelprojekte „GlobalInfo“
und „Medoc“ und im Bereich verteilte
Umweltinformationssysteme in den Jahren 1997 bis 2000 das von
der GKSS geförderte Drittmittelprojekt „TIDE“
durchgeführt. Von 2002 bis 2004 sind zum Thema „Web
Services“ das von den HP Labs in Bristol geförderte
Projekt „FRESCO“ (2002-2004) sowie seit 2000 (bis 2006
noch laufend) im Bereich der Anwendung von Agententechnologien
auf die Krankenhauslogistik das von der DFG im Schwerpunktprogramm
‚Intelligente Softwareagenten und betriebswirtschaftliche
Anwendungsszenarien’ geförderte Projekt „MedPAge“
in Zusammenarbeit mit Wirtschaftsinformatikern von der Universität
Mannheim von Bedeutung (mehr Details dazu s.u.).
Schlagwörter:
Offene verteilte Anwendungen; Elektronische Märkte;
Web Services; Service Oriented Computing / Architecture,
Trading/Brokerage; Typ- und Identitätsmanagement;
Geschäftsvorgänge und -transaktionen; Workflow Management;
(Multi-) Agenten Systeme; Verteilte Kontrolle; Policy Management;
Componentware
Publikationen aus dem Forschungsbereich:
Bartelt, A.; Meyer, J.: „A Practical Guideline to
the Implementation of Online Shops”, in: Proceedings of the
18th IEEE Symposium on reliable distributed systems, IEEE Computer
Society Press, 1999
Griffel, F.; Tu, T.; Lamersdorf, W. (Hrsg): „Electronic
Commerce“ dpunkt-Verlag, Heidelberg, 1998, 191 pp.
Lamersdorf, W., Tschammer, V., Amager
S. (Hrsg.): „Building the E-Service Society”, Proc. 4th
International Conference on ‘E-Commerce,
E-Business, and E-Government’, 18th IFIP World
Computer Congress, Toulouse, Frankreich, Kluwer Academic Publishers,
Boston/Mass., USA, August 2004, 504 pp.
Lamersdorf, W., Merz, M. (Hrsg):
„Trends in Distributed Systems for Electronic Commerce“,
Proc. Intern. IFIP Working Conference ‚TrEC'98‘,
Lecture Notes in Computer Science (LNCS) vol.1402, Springer-Verlag,
Heidelberg, 1998, 253 pp.
Merz, M: „Elektronische Dienstemärkte -
Modelle und Mechanismen zur Unterstützung von
Handelstransaktionen in offen verteilten Systemen“
Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, 1999, 393 pp.
Merz, M: „Electronic Commerce“,
dpunkt-Verlag, Heidelberg, 1999, 504 pp.
Merz, M., Lamersdorf, W.: „Crossing Organizational
Boundaries with Mobile Agents in Electronic Service
Markets“: International Journal on ‘Integrated
Computer Aided Engineering’, Special Issue on ‘Mobile
Agents’, vol. 6, no. 2, 1999, pp.91-104
Merz, M., Tu, M.T., Lamersdorf, W.: „Electronic
Commerce: Technologische und organisatorische Grundlagen“,
Informatik-Spektrum, Band 22, Heft 5, Springer-Verlag, Berlin
Heidelberg, Oktober 1999, pp.328-343
Tu, M.T.; Griffel, F.; Lamersdorf, W.: „Integration
of Intelligent and Mobile Agents for E-Commerce – A Research
Agenda“ in: S. Kirn, M. Petsch (Hrsg.): Workshop ‚Intelligente
Softwareagenten und betriebswirtschaftliche
Anwendungsszenarien’, TU Ilmenau, FG Wirtschaftsinformatik 2,
Arbeitsbericht, Nr. 14, 1999
Zirpins, C., Lamersdorf, W.,
Piccinelli, G.: „A Service Oriented Approach to
Interorganisational Cooperation”, M. Mendes, R. Suomi, C.
Passos (Hrsg.): ‘Digital Communities in a Networked Society:
eCommerce, eBusiness, and eGovernment’, Kluwer Academic
Publishers, Boston, 2004, pp.307-318
Zirpins C., Weinreich, H., Bartelt,
A. and Lamersdorf W.: ”Advanced Concepts for Next Generation
Portals”, in: Proc. First International Workshop on Web Based
Collaboration (WBC'01): IEEE Computer Society Press, 2001
2.2 Datenbanken und Informationssysteme:
Erweiterungsinfrastrukturen und „Information Integration“
Husemann, Martin, Dipl.-Inform.; Kozlova, Iryna,
Dipl.-Math; Ritter, Norbert, Prof. Dr.-Ing.
Projektbeschreibung:
In Abschnitt 1 wurde die Ausrichtung der Arbeiten im
Bereich Datenbanken und Informationssysteme beschrieben. In diesem
Rahmen wurden insbesondere die nachfolgend angeführten Arbeiten
durchgeführt.
Erweiterungsinfrastrukturen.
Die Beschäftigung mit Fragen der Erweiterbarkeit und damit mit
objekt-relationaler Datenbanktechnologie geht zurück auf die
frühere Beteiligung des Arbeitsgruppenleiters am SFB 501 an der
Technischen Universität Kaiserslautern. Es wurden Arbeiten zu
folgenden Themen weitergeführt:
Objekt-Relationale
Datenbanktechnologie. Eine grundsätzliche
Auseinandersetzung mit dem aktuellen Trend der Datenbanktechnologie
besteht darin, die Möglichkeiten der Erweiterung
objekt-relationaler Datenbankverwaltungssysteme (ORDBVS) zu
untersuchen und auszubauen. Die Arbeiten zu dieser Thematik werden
unter dem Namen ORIENT (Object-based Relationship Integration
ENvironmenT) zusammengefasst. Hier wurde ein Konzept zur Erweiterung
von Beziehungstypen und Verfeinerung ihrer Semantik entwickelt. Zur
Integration dieser Beziehungen, ihrer Operationen sowie der
Kontrolle ihrer Semantik durch ein ORDBVS wurden verschiedene
Ansätze im Detail untersucht. Dabei wurden Defizite
hinsichtlich der Anpassbarkeit interner DBVS-Komponenten aufgedeckt
und entsprechende Lösungen angedacht. Weitere Arbeiten
hinsichtlich einer allgemeinen Beschäftigung mit
objekt-relationaler DB-Technologie waren die Entwicklung eines
objekt-relationalen Benchmarks und die Entwicklung eines auf ORDBVS
ausgelegten Verarbeitungskonzepts. Ersterer bewertet ORDBVS
hinsichtlich ihres Potentials zur Unterstützung
objektorientierter Softwareentwicklung. Letzteres bietet flexible
Möglichkeiten der Ausführung von Funktionen im DB-Server
oder auf dem Client.
Entwicklung
von (OR)DB-Anwendungen. Zunächst wurde der komplexe Prozess
des objekt-relationalen Schemaentwurfs dadurch vereinfacht, dass
grundlegende Konzepte und Mechanismen der Modularisierung von
Schemastrukturen erarbeitet wurden. Darüber hinaus wurden
Ansätze der generischen Entwicklung von ORDB-Anwendungen
entwickelt. Dies umfasst sowohl die Generierung von spezifischen
API-Funktionen für die Anwendungsprogrammierung als auch die
zumindest teilweise Generierung der Anwendungsdienste selbst.
Letzteres wird im Rahmen des SERUM-Ansatz (Generating Software
Engineering Repository using UML) verfolgt, indem ein Framework
angeboten wird, das einerseits Technologie-unabhängige,
vorgefertigte, anpassbare Komponenten zur Unterstützung der
Modellierung spezieller Anwendungsdienste anbietet, und andererseits
verschiedene Muster einer Technologie-bezogenen, teilweise
generativen Realisierung dieser Anwendungsdienste unterstützt.
Auf diese Weise kann die Nutzung der Erweiterbarkeitseigenschaft von
ORDBVS für den Anwendungsentwickler vereinfacht werden.
Unterstützung
des Softwareentwicklungsprozesses. Hinsichtlich der Nutzung
objekt-relationaler Datenbankverwaltungssysteme (ORDBVS) zur
Unterstützung des Softwareentwicklungs(SE)-Prozesses ist
festzustellen, dass aufgrund der Vielfalt der anfallenden
Datenstrukturen und Verarbeitungscharakteristika sich ORDBVS neben
der Gestaltung der Datenhaltungskomponenten der im SE-Prozess zu
entwickelnden Produkte auch sinnvoll als Repository zur
Prozessunterstützung einsetzen lassen. Zu letzterem Zweck wurde
eine sogenannte Erfahrungsdatenbank (EDB) entwickelt. Es können
Erfahrungen (in SE-Prozessen entstandene, potenziell
wiederverwendbare Artefakte) aus SE-Projekten in
personenunabhängiger Weise gesammelt, verwaltet und so
Entwicklern in nachfolgenden Projekten verfügbar gemacht
werden. Zum Wiederauffinden wurden Möglichkeiten
einer ähnlichkeitsbasierten Suche bereitgestellt. Darauf
aufbauend wird eine schrittweise Integration von Erfahrungs-,
Produkt- und Prozessdaten vorgenommen.
‚Information
Integration’. Neuere Arbeiten beschäftigen sich
schwerpunktmäßig mit Fragen der Integration heterogener
Datenquellen bzw. der Interoperabilität heterogener
Geschäftsprozesse innerhalb großer Betriebe. Natürlich
liegt eine Konzentration auf die Datenverwaltungsaspekte
entsprechender Technologien, wie DB-Middleware,
Workflow-Management-Systeme, Application-Server, Web- und
Grid-Data-Services vor.
Integrierte
Verarbeitung von objekt-relationalen und XML-Datenbeständen.
Ausgehend von einer bestehenden objekt-relationalen
Datenbankanwendung besteht oft die Anforderung, außerhalb des
Datenbanksystems, im Internet liegende XML-Datenbestände in die
DB-Verarbeitung miteinzubeziehen, ohne die XML-Daten direkt in die
Datenbank einzuladen. Hierzu eignen sich prinzipiell Ansätze
der Schemaintegration und Anfragetransformation. Diese werden auf
den angesprochenen Zweck hin untersucht und angepasst. Darauf
aufbauend wird zwei weitergehenden Fragen nachgegangen: Welche
Konzepte und Mechanismen werden gebraucht, um den integrierten
Datenbestand sowohl mit SQL(:1999) als auch mit XQuery bearbeiten zu
können? Inwieweit kann die Anbindung der XML-Dokumente an die
(OR)DB dynamisch erfolgen?
Organisationsübergreifende
Workflows. Diese entstehen durch Integration von heterogenen
(lokalen Sub-)Workflows, die wiederum auf unterschiedlichen
Workflow-Management-Systemen laufen. Um die angestrebte Integration
zu einem globalen Workflow zu erreichen, werden insbesondere
geeignete Koordinationsmechanismen zur globalen Kontrolle
entwickelt. Die Lösungsansätze sollen mit Hilfe von
Web-Service-Technologie umgesetzt werden.
Web-Services/Grid-Data-Services.
Diese neuen Technologien unterliegen zurzeit
intensiven Standardisierungsbemühungen, die jedoch im
Wesentlichen auf Vereinbarungen hinsichtlich der Schnittstellen von
solchen Services abzielen. Insbesondere hinsichtlich der
Datenverwaltungs- und Integrationsaspekte ist noch zu klären,
inwieweit bereits für verteilte Umgebungen entwickelte
DB-Mechanismen, z. B. zur verteilten Anfrage- und
Transaktionsverarbeitung oder des Cachings von DB-Daten, ausreichend
sind bzw. inwieweit sich tatsächlich neue Anforderungen
stellen. Eine entsprechende Studie wird gegenwärtig erstellt,
um darauf aufbauend angemessene Datenverwaltungsmechanismen für
Grid-Data-Services zu entwickeln.
Schlagwörter:
Objekt-Relationale Datenbanktechnologie,
Erweiterbarkeit, Client/Server-Datenbanksysteme,
Verarbeitungs-konzepte, Versionierung, Konfigurierung,
Erfahrungsdatenverwaltung, Software-Repositories, Benchmarks,
Heterogene Informationssysteme, Information Integration,
DB-Middleware, Organisationsübergreifende Workflows,
Web-basierte Informationssysteme, XML, Web-Services,
Grid-Data-Services, Transaktionen
Publikationen aus dem Forschungsbereich:
Avenhaus, J., Gotzhein, R., Härder, T., Litz, L.,
Madlener, K., Nehmer, J., Richter, M., Ritter, N., Rombach, D.,
Schürmann, B., Zimmermann, G.: Entwicklung großer Systeme
mit generischen Methoden - Eine Übersicht über den
Sonderforschungsbereich 501, Informatik - Forschung und Enwicklung
13(4), 1998, pp. 227-234.
Bon, M., Ritter, N., Härder, T.:
Sharing Product Data among Heterogeneous Workflow Environments, in:
Proc. Int. Conf. CAD 2002 - Corporate Engineering Research,
Dresden, März 2002, pp. 139-149.
Bon, M., Ritter, N., Steiert, H.-P.: Modellierung und
Abwicklung von Datenflüssen in unternehmensüber-greifenden
Prozessen, in Proc. BTW 2003, Leipzig, März
2003.
Brayner, A., Härder, T., Ritter,
N.: Semantic Serializability: A Correctness Criterion for Processing
Transactions in Advanced Database Applications, in: Data and
Knowledge Engineering 31:1, 1999, pp. 1-24.
Feldmann, R.L., Geppert, B., Mahnke,
W., Ritter, N., Rößler, F.: An ORDBMS-based Reuse
Repository Supporting the Quality Improvement Paradigm - Exemplified
by the SDL-Pattern Approach, in: TOOLS USA 2000, 34th International
Conference & Exhibition, Santa Barbara, CA, July 2000, pp.
125-136.
Flehmig, M., Geißelmann, F., Knüttel, H.,
Leiwesmeyer, B., Ritter, N., Schmettow, M., Weber, G.:
Metadatenzugang für akademisches Lehr- und Lernmaterial
(Meta-Akad), Abschlussbericht des DFN-Projekts, September 2003, 63
Seiten.
Flehmig, M., Knüttel, H., Leiwesmeyer, B., Ritter,
N., Schmettow, M., Weber, G.: Virtuelle Lehre im Angebot der
Universitätsbibliothek, in: Tagungsband der 16.
DFN-Arbeitstagung über Kommunikationsnetze (Lecture Notes in
Informatics - Proceedings P-17), Düsseldorf, Mai 2002, pp.
249-259.
Härder, T., Mahnke, W., Ritter,
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Design-Data Repository Supporting Cooperative Applications, in: Int.
Journal of Intelligent & Cooperative Information Systems
9:1-2, 2000, pp. 117-146.
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DB-Aufrufschnittstellen - Anwendungsspezifische Zugriffsoptimierung
durch Bindungsflexibilität, in: Informatik - Forschung und
Entwicklung 15:2, 2000, pp. 67-82.
Haustein, M., Mahnke, W., Ritter, N.: Index Techniques
for Similarity-based Search in ORDBMSs, BNCOD 2003, Coventry, U.K.,
July 2003, pp. 1-3.
Husemann, M., Rathig, D., Ritter, N.:
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Informationsverarbeitung und Kommunikation, K.G. Saur Verlag GmbH,
München, 27. Jahrgang, Heft 3/04, September
2004, pp. 159-166
Kovse, J., Härder, T., Ritter, N.: Supporting Mass
Customization by Generating Adjusted Repositories for Product
Configuration Knowledge, in: Proc. Int. Conf. CAD 2002 - Corporate
Engineering Research, Dresden, March 2002, pp.17-26.
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Web Content by a Customizable Resource Repository, in: Tagungsband
der GI/OCG-Jahrestagung Informatik 2001, Wien, Sept. 2001, pp.
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Kozlova, I., Husemann, M., Ritter, N., Witt, S.,
Hänikel, N.: CWM-based Integration of XML Documents and
object-relational Data, in: Proceedings of the 7th International
Conference on Enterprise Information Systems (ICEIS05), Miami, USA,
Mai 2005
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Session, Prague, März 2002, pp. 745-748.
Nink, U., Härder, T., Ritter, N.: Generating
Call-Level Interfaces for Advanced Database Application Programming,
in: Proc. 25th Int. Conf. on Very Large Data Bases, Edinburgh, 1999,
pp. 575-586.
Ritter, N., Steiert, H.-P.: Enforcing
Modeling Guidelines in an ORDBMS-based UML Repository, in:
International Resource Management Association Conference 2000
(Information Modeling Methods and Methodologies Track of IRMA 2000),
Anchorage, Alaska, Mai 2000, pp. 269-273.
Surjanto, B., Ritter, N., Loeser, H.: XML Content
Management based on Object-Relational Database Technology, in: Proc.
1st Int. Conf. on Web Information Systems Engineering (WISE 2000),
Hongkong, June 2000, pp. 64-73.
Zhang, N., Ritter, N., Härder,
T.: Enriched Relationship Processing in Object-Relational Database
Management Systems, in: Proc. 3rd Int. Symposium on Cooperative
Database Systems for Advanced Applications (CODAS'01), Bejing, April
2001, pp. 53-62.
Zhang, W.P., Ritter, N.: Leistungsuntersuchung von
ORDB-gestützten objektorientierten Anwendungssystemen, in:
Tagungsband der GI-Fachtagung 'Datenbanksysteme in Büro, Technik
und Wissenschaft' (BTW'2001), A. Heuer (Hrsg.), Informatik aktuell,
Oldenburg, März 2001, Springer-Verlag, pp. 227-243.
Zhang, W.P., Ritter, N.: The Real
Benefits of Object-Relational DB-Technology for Object-Oriented
Software Development, in: Proc. 18th British National Conference on
Databases (BNCOD 2001), Oxford, July 2001, Advances in Databases,
Read, B. (Ed.), LNCS 2097, Springer, pp. 89-104.
Zhang, W.P., Ritter, N.: Measuring
the Contributions of (O)RDBMS to Object-Oriented Software
Development, in: Proc. Int. Database Engineering and Applications
Symposium (IDEAS 2000), Yokohama, Japan, September 2000, pp. 243-249.
b) Aktuelle Teilprojekte (etatisiert)
2.3 Innovative Konzepte zur Navigation in verteilten
Hypertext-Informationssystemen (HyperScout)
Weinreich, Harald, Dipl.-Inform.; Lamersdorf, Winfried,
Prof. Dr.
Laufzeit des Projektes:
seit 05/1998
Projektbeschreibung:
Das Projekt „HyperScout“ beschäftigt
sich mit der Benutzbarkeit assoziativ vernetzter Dokumente in
verteilten Informationssystemen, exemplarisch gezeigt am World
Wide Web. Das Projekt greift dabei Forschungsergebnisse aus dem
Bereich des Hypertextes auf, um auf deren Basis – unter
Verwendung aktueller GUI-Techniken – neue Konzepte für die
Interaktion mit assoziativen Verknüpfungen zwischen Dokumenten
zu entwickeln. Dabei stehen Verfahren im Vordergrund, die mittels
einer Erweiterung der Grundkonzepte des Webs die Benutzbarkeit von
Links verbessern. Mit Hilfe der so entwickelten Techniken soll
Benutzern über Web-Sites hinweg eine konsistente, erweiterte
Schnittstelle für Hyperlinks angeboten werden, die mehr
Transparenz und Sicherheit bei der Navigation erlaubt. Die im
Rahmen dieses Projektes erarbeiteten Konzepte und Prototypen werden
mit Benutzern evaluiert.
Schlagwörter:
Verteilte Informationssysteme, Hypertext, Navigation,
Benutzbarkeit, XLink
Publikationen aus dem Projekt:
Baier, T., Weinreich, H., Wollenweber, F.: „Verbesserung
von Social Navigation durch Identitätsmanagement“ in: R.
Keil-Slawik, H. Selke, G. Szwillus (Hrsg.): Mensch und Computer 2004:
Allgegenwärtige Interaktion, Oldenbourg Verlag, München,
pp. 189-198
Obendorf, H., Weinreich, H.: „Comparing Link
Marker Visualization Techniques – Changes in Reading Behavior”,
in: Proc. of 12th International World Wide Web Conference (WWW 2003),
Budapest, ACM Press, New York, Mai 2003, S. 736-745
Weinreich, H., Lamersdorf, W.:
„Concepts for Improved Visualization of Web Link Attributes“,
Proceedings of he 9th International ‚World Wide Web
Conference‘, Elsevier Publ. Co., Amsterdam, Mai 2000, S. 403
-416
Weinreich, H., Obendorf, H., Lamersdorf, W.:
„HyperScout: Linkvorschau im World Wide Web“, i-com
Zeitschrift für interaktive kooperative Medien, 3. Jahrgang,
Heft 1/2004, Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, München, pp.
4-12
Weinreich, H., Obendorf, H., Lamersdorf, W.:
„HyperScout: Darstellung erweiterter Typinformationen im World
Wide Web – Konzepte und Auswirkungen“, in: Ziegler, J.,
Szwillus, G. (Hrsg): Jahrestagung Mensch und Computer 2003,
Stuttgart, B.G. .G. Teubner Verlag, Stuttgart, September 2003, S.
155-164
Weinreich, H., Obendorf, H.,
Lamersdorf, W.: „The Look of the Link - Concepts for the User
Interface of Extended Hyperlinks“, in: H. Davis, Y. Douglas
(Hrsg): Proc. 12th ACM Conference on ‚Hypertext And
Hypermedia‘ (HYPERTEXT 2001), University of Århus, Århus,
Dänemark, ACM Press, New York/ USA, August 2001, S. 19-28
2.4 Scone: Ein Framework zur Prototypischen
Erstellung von Navigationshilfen im Web
Weinreich, Harald, Dipl.-Inform.; Lamersdorf, Winfried,
Prof. Dr.
Laufzeit des Projektes:
seit 1999
Projektbeschreibung:
Im
Projekt „Scone“ wurde ein Framework in Java
entwickelt, das mit Hilfe eines Plug-in-Konzeptes die schnelle
prototypische Entwicklung von neuen Navigations- und
Kollaborationswerkzeugen für das Web unterstützt. Hierzu
bietet das Framework eine Reihe von Komponenten, welche es erlauben,
die Darstellung der Dokumente im Browser zu ändern, auf
Benutzeraktionen mit dem Browser zu reagieren, den Browser zu steuern
und auch selbsttätig Informationen aus dem Netz zu sammeln.
Zusätzlich wird die Evaluation solcher Systeme durch
Benutzbarkeitsstudien unterstützt. Scone bietet – unter
anderem – folgende Kernkomponenten:
einem
Proxy, der auf der Smart-Pipe-Intermediary-Architektur namens
WBI von IBM Almaden basiert. Die Architektur von WBI wurde in
gemeinsamer Kooperation mit IBM in ihrer Performanz verbessert und
in der Funktionalität den Anforderungen unterschiedlicher
Navigationswerkzeuge angepasst. So bietet Scone
beispielsweise Funktionen zur Analyse von Dokumenten und zur
Extraktion vieler Meta-Informationen,
einem
Scanner/Robot, der mit Hilfe des Classifier-Filter-Konzeptes
einen agentenbasierten Ansatz zur benutzerspezifischen Sammlung
von Informationen verfolgt sowie
das
AccessTracking, das die Aktionen der Benutzer ihrem
Web-Browser aufzeichnet und entsprechende Events an das Plugin
schicken kann.
Scone wird im Projekt HyperScout (s.o.) und im
Projekt BrowsingIcons des AB ASI eingesetzt. Darüber
hinaus findet Scone Anwendung im Rahmen mehrerer interner und
externer Lehrveranstaltungen und Projekte.
Schlagwörter:
World Wide Web, Navigation, Intermediaries, Crawler,
Agenten, Prototyping, Framework
Publikationen aus dem Projekt:
Herder, E., Weinreich, H.: „Interactive Web Usage
Mining with the Navigation Visualizer” in: Conference on Human
Factors in Computing Systems (CHI 2005), Extended Abstracts, ACM
Press, April 2005, pp. 1451-1454
Obendorf, H., Weinreich, H., Haß, T.: „Automatic
Support for Web User Studies with SCONE and TEA”, in: CHI '04:
Conference on Human Factors in Computing Systems , ACM Press Wien,
Austria, April 2004
Weinreich, H., Buchmann, V., Lamersdorf, W.: „Scone:
Ein Framework zur evaluativen Realisierung von Erweiterungen des
Webs“ in: J. Fähnricht, K. Irmscher (Hrsg.): Proc.
GI/ITG-Fachkonferenz ‚Kommunikation in Verteilten
Systemen’(KiVS 2003), Springer Aktuell, Springer-Verlag, Berlin
Heidelberg, Februar 2003, Seiten 31-42
2.5 „Open Network Environment for Citizens“
(onefC)
Baier, Tobias, Dipl.-Inform.; Lamersdorf, Winfried,
Prof. Dr.
Laufzeit des Projektes:
2001-2005
Projektbeschreibung:
Das Projekt „Open Network Environment for Citizens“ (onefC)
versucht, technische Voraussetzungen zu schaffen, um eine
generelle Identitäts-Infrastruktur für das Internet
zu gestalten. So soll möglich gemacht werden, Partner der
persönlichen Kommunikation als Identitäten (mitsamt
weiterführender Eigenschaften) auch unabhängig von
Anwendung und Medium im Netz wieder zu erkennen. Aber nicht nur für
Partner untereinander, auch in Beziehung mit den Anwendungen und
Diensten selbst sollen derartige „elektronische Identitäten“
einsetzbar sein, was u. a. zu Single ‚Sign-On’- und
weiteren Möglichkeiten führt. Dazu muss um die
Identitätsdatenkommunikation und die Anwendungskommunikation ein
gemeinsamer Kontext gespannt werden, mit dem die jeweiligen
Äußerungen assoziiert werden – u.a. durch die
Einführung eines identitätsangereicherten Sitzungsmodells.
Schlagwörter:
Digitale Identitäten, Identitäts-Management,
spontane Kollaboration, Social Navigation, CSCW, Directory-Services,
Wissensrepräsentation, Peer-to-Peer-Systeme
Publikationen aus dem Projekt:
Baier, T., Weinreich, H., Wollenweber, F.: „Verbesserung
von Social Navigation durch Identitätsmanagement“ in: R.
Keil-Slawik, H. Selke, G. Szwillus (Hrsg.): Mensch und Computer 2004:
Allgegenwärtige Interaktion, Oldenbourg Verlag, München,
pp. 189-198
Baier, T., Kunze, C.P.: „Identity
Management for Self-Portrayal“ in: Yves Deswarte and Frédéric
Cuppens and Sushil Jajodia and Lingyu Wang (Hrsg.): Information
Security Management, Education and Privacy, Kluwer Academic Press,
pp. 231-244
Baier, T., Kunze, C.P.: „Identity-Enriched Session
Management”, in: Lamersdorf, W., Tschammer, V., Amarger, S.
(Hrsg.): Building the E-Service Society: E-Commerce, E-Business, and
E-Government, Kluwer Academic Publishers Dordrecht, pp. 329-342
Baier, T., Zirpins, C., Lamersdorf,
W.: „Digital Identity: How To Be Someone On The Net” in:
António Palma dos Reis, Pedro Isaías (Hrsg.):
Proc. „International Conference e-Society 2003”,
International Association for Development of the Information Society
(IADIS) Press, Lissabon, Portugal, ISBN 972-98947-0-1, Juni 2003, pp.
815-820
2.6 Entwurf und Realisierung offener, verteilter
Multiagentensysteme mit rationalen Agenten (Jadex)
Braubach, Lars, Dipl.-Inform.; Pokahr, Alexander,
Dipl.-Inform.; Walczak, Andrzej, Dipl.-Inform; Lamersdorf, Winfried,
Prof. Dr.
Laufzeit des Projektes:
seit 12/2002
Projektbeschreibung:
Intelligente
Agenten“ stellen ein Modellierungsparadigma zur Verfügung,
das auf der Beschreibung von Agenten mit mentalen Konzepten
beruht. Ziel des Projektes Jadex ist es zu untersuchen, wie diese
Konzepte, unter Berücksichtigung etablierter Paradigmen wie der
Objektorientierung, auf der Entwurfs- und Implementierungsebene
adäquat umgesetzt werden können. Jadex ist als Erweiterung
zu existierenden agentenorientierten oder oo-basierten
Middleware-Plattformen konzipiert und ergänzt diese um eine
Abstraktionsschicht, die es ermöglicht rationale Agenten gemäß
dem Paradigma des „Belief-Desire-Intention“-Modells (BDI)
zu konstruieren. Insbesondere beschäftigt sich das Projekt mit
der Fragestellung, wie die Agententechnologie, z.B. durch die
Anbindung an verbreitete Standards wie J2EE, in aktuelle Strömungen
der Software-Entwicklung integriert werden kann. Weitere
Forschungsschwerpunkte sind darauf ausgerichtet, die bisher
konzipierte BDI-Architektur durch zusätzliche Aspekte zu
ergänzen – z.B. durch die Integration von Lern- bzw.
Planungsmechanismen aus der Künstlichen Intelligenz (KI).
Außerdem wird untersucht, auf welche Art und Weise soziale
Strukturen (z.B. Gruppen- und Rollenkonzepte) zur Abbildung von
(verteilten) Organisationsstrukturen eingebunden werden können.
Schlagwörter:
Multiagentensysteme, rationale Agenten,
Agentenorientierte Software-Entwicklung (AOSE)
Publikationen aus dem Projekt:
Renz W., Sudeikat, J.: „Modeling Minority Games
with BDI Agents - A Case Study“ in: T. Eymann, F. Klügl,
W. Lamersdorf, M. Klusch, M. Huhns (Hrsg.): Third German Conference
on Multi-Agent System TEchnologieS (MATES-2005), Springer-Verlag,
Berlin Heidelberg New York, pp. 71-81.
Sudeikat, J., Renz, W.: „Mesoscopic Modeling of
Emergent Behavior - A Self-Organizing Deliberative Minority Game“
in: The 3rd International Workshop on Engineering Self-Organising
Applications (ESOA'05)
Bordini, R., Braubach, L., Dastani, M., El Fallah
Seghrouchni, A., Gomez-Sanz, J., Leite, J., O'Hare, G., Pokahr, A.,
Ricci, A.: „A Survey of Programming Languages and Platforms for
Multi-Agent Systems“ in: Informatica Journal , erscheint 2006
Braubach, L., Pokahr, A., Lamersdorf,
W.: „Extending the Capability Concept for Flexible BDI Agent
Modularization“ in: R. Bordini, M. Dastani, J. Dix, A. El
Fallah Seghrouchni (Hrsg.): The 3rd International Workshop on
Programming Multiagent Systems (PROMAS-2005), 4th International Joint
Conference on Autonomous Agents & Multi-Agent Systems’
(AAMAS 2005), pp. 99-115
Pokahr, A., Braubach, L., Lamersdorf, W.: „Agenten:
Technologie für den Mainstream?“ in: it - Information
Technology 05/2005, Oldenbourg Verlag, 2005, pp. 300-307
Braubach, L., Lamersdorf, W., Milosevic, Z., Pokahr, A.:
„Policy-Rich Multi-Agent Support for E-Health Applications“
in: M. Funabashi, A. Grzech (Hrsg.): Challenges of Expanding
Internet: E-Commerce, E-Business, and E-Government: 5th IFIP
conference on e-Commerce, e-Business, and e-Government (I3E 2005),
Springer Science + Business Media, New York, USA, 2005, pp. 235-249
Pokahr, A., Braubach, L., Lamersdorf, W.: „A
Flexible BDI Architecture Supporting Extensibility“ in: A.
Skowron, J.P. Barthes, L. Jain, R. Sun, P. Morizet-Mahoudeaux, J.
Liu, N. Zhong (Hrsg.): The 2005 IEEE/WIC/ACM International Conference
on Intelligent Agent Technology (IAT-2005), IEEE Computer Society
2005, pp. 379-385
Pokahr, A., Braubach, L., Lamersdorf, W.: „A Goal
Deliberation Strategy for BDI Agent Systems“ in: T. Eymann, F.
Klügl, W. Lamersdorf, M. Klusch, M. Huhns (Hrsg.): Third German
conference on Multi-Agent System TEchnologieS (MATES-2005),
Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, 2005, pp. 82-93
Pokahr, A., Braubach, L., Lamersdorf, W.: „Jadex:
A BDI Reasoning Engine“ in: R. Bordini, M. Dastani, J. Dix
and A. El Fallah Seghrouchni (Hrsg.): Multi-Agent Programming,
Springer Science+Business Media Inc., USA, 2005, pp. 149-174
Braubach, L., Pokahr, A., Lamersdorf, W.: „Jadex:
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Unland, M. Calisti, M. Klusch (Hrsg.): Software Agent-Based
Applications, Platforms and Development Kits, Birkhäuser-Verlag,
Basel-Boston-Berlin, 2005, pp. 143-168.
Braubach, L., Pokahr, A., Bade, D., Krempels, K.-H.,
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in: M.-P. Gleizes, A. Omicini, F. Zambonelli (Hrsg.): 5th
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(ESAW2004), Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2005, pp. 261-276
Pokahr A., Braubach, L., Lamersdorf, W.: „A BDI
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S. Koenig, S. Kraus, M. P. Singh and M. Wooldridge (Hrsg.): Proc.s of
the 4th International Joint Conference on Autonomous Agents and
Multiagent Systems (AAMAS'05), ACM, 2005, pp. 1295-1296
Braubach, L., Pokahr, A., Lamersdorf, W.: „MedPAge:
Rationale Agenten zur Patientensteuerung“, in: Künstliche
Intelligenz, 2/2004, pp. 33-36
Braubach, L., Pokahr, A., Lamersdorf,
W., Moldt, D.: „Goal Representation for BDI Agent Systems”,
in: R. Bordini, M. Dastani, J. Dix, A. El Fallah Seghrouchni (Hrsg.):
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Systems, Languages and Tools (PROMAS 2004), Springer-Verlag,
Berlin New York, 2004,pp. 9-20
Sudeikat, J., Braubach, L., Pokahr,
A., Lamersdorf, W.: „Evaluation of Agent–Oriented
Software Methodologies – Examination of the Gap Between
Modeling and Platform”, in: P. Giorgini and J. P. Müller
and J. Odell (Hrsg.): International Workshop on Agent-Oriented
Software Engineering (AOSE-2004) , Springer-Verlag, Berlin New York,
2004, pp. 126-141
Braubach L., Pokahr, A., Lamersdorf, W.: „Jadex: A
Short Overview”, 5th Annual International Conference on
Object-Oriented and Internet-based Technologies, Concepts, and
Applications for a Networked World (Net.ObjectDays 2004), pp. 195-207
Pokahr, A., Braubach L., Lamersdorf, W.: „Dezentrale
Steuerung verteilter Anwendungen mit rationalen Agenten“, in:
P. Müller, R. Gotzhein, J. B. Schmitt (Hrsg.): 14. Fachtagung
Kommunikation in Verteilten Systemen (KiVS’05),
Springer-Verlag, Berlin New York, 2005, pp. 65-76
Krempels, K.-H.; Nimis, J.; Braubach, L.; Pokahr, A.;
Herrler, R.; Scholz, T.: „Entwicklung intelligenter
Multi-Multiagentensysteme – Werkzeugunterstützung“,
Lösungen und offene Fragen, in: Dittrich, K.; König, W.;
Oberweis, A.; Rannenberg, K.; Wahlster, W. (Hrsg.): ‚Informatik
2003 – 33. Jahrestagung der GI’, Köllen Druck+Verlag
GmbH, Bonn, 2003, pp. 31-46.
Pokahr, A.; Braubach, L.; Lamersdorf, W.: „Jadex:
Implementing a BDI-Infrastructure for JADE Agents”, in: ‘EXP
– In Search of Innovation’, Special Issue on JADE, vol 3,
nr. 3, Telecom Italia Lab, Turin, Italy, September 2003, pp. 76-85.
2.7 „Open Framework for
Lightweight Intelligent Agents in Volatile Environments“ –
OLIVE
Walczak, Andrzej, Dipl.-Inform; Lamersdorf, Winfried,
Prof. Dr.
Laufzeit des Projektes:
seit 12/2005
Projektbeschreibung:
Softwaretechnisch bieten „intelligente Agenten“
ein signifikantes und schon weitgehend untersuchtes Rahmenwerk, um
verteilte (Software-) Systeme zu entwerfen und zu implementieren.
(Hierbei bezeichnet man ein System als „intelligent“, das
u.a. über sich selbst und seine Aktivitäten reflektieren
kann.) Die Verwendung sog. „rationaler“
Agenten-Architekturen verspricht darüber hinaus besondere
Systemeigenschaften insbesondere bezüglich der Flexibilität
und Dynamik solcher Systeme.
Ziel des Olive-Projektes
ist es zu untersuchen, wie weit Software-Agenten es erlauben,
verteilte Systeme zu bauen, die einen gewissen Grad an Bewusstsein
über Teile von sich selbst und der Umgebung besitzen. Diese
Fähigkeit ist von grundlegender Bedeutung für die
Reorganisation und eigenständige Neugestaltung solcher Systeme
im Falle einer unvorhersehbaren Umgebungsdynamik oder
Fehlerverhaltens der Systeme in Teilen und/oder im Ganzen. OLIVE
baut konzeptuell auf vorherigen Arbeiten der Gruppe VSIS auf;
insbesondere werden Lösungen und Modelle aus dem Projekt Jadex
weiterverfolgt: So brachte u.a. der Einsatz von prozessorientiertem
Wissen besonders erfolgreiche Agenten-Architekturen hervor, die
robust und effizient waren. Die dort verfügbaren Modelle werden
nun um zusätzliche introspektive Fähigkeiten ergänzt
und die System-Ebene so mit neuen Modellen gestärkt. Ein
besonderes Augenmerk von Olive
liegt auf der Skalierbarkeit sowie auf deren Einsetzbarkeit in
Szenarios mit mobilen Prozessen. (Hier gibt es viele Berührungspunkte
zum Projekt DEMAC.) Die Offenheit des Rahmenwerks spiegelt sich in
der Abstraktion von der benutzten Programmiersprache sowie auch vom
Modelleierungs-Paradigma wider und soll damit die Einsetzbarkeit in
heterogenen Umgebungen gewähren.
Schlagwörter:
Mobile, rationale Software-Agenten, verteilte Systeme,
Multi-Agenten Systeme
2.8 „Distributed Environment for Mobility-Aware
Computing“ (DEMAC)
Kunze, Christian Philip, Dipl.-Inform.; Lamersdorf,
Winfried, Prof. Dr.
Laufzeit des Projektes:
seit 2003
Projektbeschreibung:
Mobile
Computersysteme sind inzwischen durch die hohe Verfügbarkeit
drahtloser Netze und die zunehmenden Miniaturisierung der Geräte
zu ständigen Begleitern vieler Nutzer geworden. Es hat sich
jedoch gezeigt, dass die bisherigen Methoden und Paradigmen der
Middleware-Ansätze zur Unterstützung verteilter Anwendungen
traditioneller Verteilter Systeme nicht vollständig auf mobile
Geräte übertragen werden können und sollten: So führen
z.B. die systemimmanenten Beschränkungen des Mobile Computings
(wie etwa Schwankungen in der Übertragungsleistung bis hin
zu Verbindungsabbrüchen), die meist begrenzten Ressourcen
mobiler Geräte sowie eine sich stetig verändernde Umgebung
dazu, dass Anwendungen, Dienste und deren Kommunikation entkoppelt
werden müssen. Dies mündet in der Erkenntnis, dass solche
Systeme im Gegensatz zu klassischen verteilten Systemen meist weniger
(Verteilungs-) Transparenz, dafür aber mehr Ortsbezug sowie ein
Bewusstsein über ihre Mobilität (Awareness) besitzen
sollten. Ausgehend von diesem Wissen ist es dann möglich,
Anwendungen an die Bedingungen der sich verändernde Umgebung
anzupassen (Adaptability).
Awareness und Adaptability beschränkt sich bei
aktuellen Middleware-Ansätzen zur Unterstützung mobiler
Anwendungen in den meisten Fällen jedoch darauf, dass mehr oder
weniger monolithisch strukturierte Anwendungen in der Ausführung
einzelner, kurzzeitiger Aufgaben unterstützt werden. Um jedoch
der Vision des Pervasive Computings näher zu kommen, sollten
Middleware-Systeme in diesem Bereich auch komplexere, möglichst
sogar a-priori unbekannte und vor allem langlebige Aufgaben
unterstützen können, die dabei als eine Sequenz von in
Beziehung stehenden einfachen Diensten angesehen werden können,
die in einem „Prozess“ zusammengefasst sind. Derartige
Prozesse werden dann (u.a.) von mobilen Clients im Interesse des
Benutzers verwaltet und ausgeführt.
Das Projekt DEMAC hat zum Ziel, das Konzept der
langlebigen Benutzer-zentrischen Prozesse in eine Middleware für
mobile Systeme zu integrieren. Dazu wird eine System-Plattform
entwickelt, die die Beschreibung und verteilte Ausführung
solcher Mobilen Prozesse ermöglicht. Dabei wird durch ein
asynchrones und nachrichtenorientiertes Transportsystem der Austausch
von Nachrichten zeitlich entkoppelt und durch ein Event-System um die
Fähigkeit der proaktiven Kommunikation erweitert. Darauf
aufbauend wird ein Prozessdienst zur verteilten Ausführung von
Mobilen Prozessen mit erweitertem Prozesslebenszyklus bereitgestellt.
Der Programmfluss wird so nicht mehr zentral von einem mobilen Gerät
aus gesteuert, sondern zu einem verteilt ausgeführten Prozess.
Dabei soll die Middleware dafür Sorge tragen, dass die einzelnen
Teilprozesse möglichst optimal ausgeführt werden. Zudem
wird von ihr die Umsetzung nichtfunktionaler Anforderungen an die
Ausführung des Prozesses sowie die von der Umgebung
bereitgestellten Dienste und Geräte in den Ablauf integriert.
Eine Entkoppelung der Anwendungsausführung wird dabei durch eine
möglichst späte Zuordnung der einzelnen Teilprozesse auf
die konkrete Ausführungseinheit erreicht. Die hierzu benötigten
Informationen über die Umgebung werden durch einen Kontextdienst
auf der Basis eines verteilten, generischen und erweiterbaren
Kontextmodells und -Managementsystems bereitgestellt, das u.a. auch
semantische Informationen zur Ausführung des Mobilen Prozesses
enthält.
Schlagwörter:
Verteilte Systeme, Mobile Computing, Mobile Middleware,
Mobile Prozesse, Context Awareness, Adaptability
Publikationen aus dem Projekt:
Kunze, C. P.: „DEMAC: A Distributed Environment
for Mobility Aware Computing“, in: Ferscha, A. and Mayrhofer,
R. and Strang, T. and Linnhoff-Popien, C. and Dey, A. and Butz,A. and
Schmidt A. (Hrsg.): ‚Adjunct Proceedings of the Third
International Conference on Pervasive Computing’,
Österreichische Computer Gesellschaft, pp. 115-121
Kunze, C. P.: "Unterstützung mobiler Prozesse
im Mobile Computing" in: Dressler, F. and Kleinöder, J.
(Hrsg.): Technischer Bericht zum 1. GI/ITG KuVS Fachgespräch
Energiebewusste Systeme und Methoden, Universität
Erlangen-Nürnberg, pp. 42-47
Baier, T., Kunze, C. P.: „Identity Management for
Self-Portrayal“, in: Deswarte, Y., Cuppens, F., Jajodia, S.,
Wang, L. (Hrsg.): ‘Information Security Management, Education
and Privacy’, Kluwer Academic Press, Dordrecht, Niederlande,
pp. 231-244
Baier, T., Kunze, C. P.: „Identity-Enriched
Session Management“, in: Lamersdorf, W., Tschammer, V.,
Amarger, S. (Hrsg.): ‚Building the E-Service Society:
E-Commerce, E-Business, and E-Government’, Kluwer Academic
Publishers, Dordrecht, Niederlande, pp. 329-342
Kunze, C. P.: „Digitale Identität und
Identitäts-Management“, in: GI Gesellschaft für
Informatik e.V. (Hrsg.): Proc. ‚Informatiktage 2003’, Bad
Schussenried, November 2003
2.9 Integrierte Verarbeitung von XML-Dokumenten und
objekt-relationalen Daten (SQXML)
Kozlova, Iryna, Dipl.-Math.; Ritter, Norbert, Prof.
Dr.-Ing.
Laufzeit des Projektes:
seit 2002
Projektbeschreibung:
Die Notwendigkeit des effizienten Zugriffes sowie der
parallelen Bearbeitung von Informationen aus heterogenen Datenquellen
stellt eine aktuelle Herausforderung im Bereich der
Informationsintegration dar. Es besteht ein hoher Bedarf an
Integrationsmechanismen, die es ermöglichen, eine einheitliche
Sicht auf die gesamte Informationsmenge zu schaffen und dem Benutzer
die einfache Bearbeitung des integrierten Datenbestands zu
ermöglichen. Aus Datenbanksicht ist dabei insbesondere die
integrierte Verarbeitung von (objekt-) relationalen Datenbeständen
und XML-Dokumenten von großer Bedeutung.
Im Projekt SQXML entsteht eine Integrations-Middleware,
die speziell für die effiziente Integration der beiden
angesprochenen Datenmodelle konzipiert wurde. Es werden Konzepte
sowohl aus den Gebieten Informationsintegration als auch
Interoperabilität von XML- und relationalen Datenbanksystemen
erarbeitet, um eine komfortable Integration von Daten aus beiden
Datenbeständen zu ermöglichen, ohne deren autonome Existenz
und Funktionalität zu beeinflussen. Zur spezifischen
Funktionalität des Systems, die noch von keinem der
existierenden Integrationssysteme angeboten wird, zählen sowohl
der bilinguale Zugriff auf den integrierten Informationsbestand über
SQL und XQuery als auch der weitestgehend automatisierte Ablauf des
Integrationsprozesses aus praktischer Perspektive sowie die
Zusammenführung der OR- und XML-Technologien aus konzeptioneller
Sicht.
Schlagwörter:
XML, XQuery, XML Schema, ORDBVS, SQL:1999, Information
Integration, Web-basierte Informationssysteme
Publikationen aus dem Projekt:
Kozlova, I., Husemann, M., Ritter, N., Witt, S.,
Hänikel, N.: CWM-based Integration of XML Documents and
object-relational Data, in: Proceedings of the 7th International
Conference on Enterprise Information Systems (ICEIS05), USA, Mai
2005.
Kozlova,
I.: SQXML:
Integrated Processing of Information Stored in Object-Relational and
Native XML Databases, in: Proc. 7th
International Conference on Information Integration and Web-based
Applications & Services (iiWAS2005), Austrian Computer Society
2005.
2.10 Dynamische Informationsverarbeitung in
Grid-Umgebungen (DynaGrid)
Husemann, Martin, Dipl.-Inf.; Ritter, Norbert, Prof. Dr.
Laufzeit des Projektes:
seit 2003
Projektbeschreibung:
Dieses
Projekt wurde im Oktober 2003 initiiert und betrachtet Aspekte der
Informationsverarbeitung in Grid-Umgebungen. In solchen Umgebungen
interagieren Knoten in Ad-hoc-Zusammenschlüssen, die sich durch
eine breite Varianz der Lebensdauer und eine große Dynamik der
Teilnehmermenge auszeichnen. Die einzelnen Knoten sind dabei autonom,
und es existiert keine zentrale Kontrollinstanz für die
Steuerung der Abläufe. Das Teilprojekt Transactional Activity
Control for the Grid (TracG) untersucht daher die transaktionale
Datenverarbeitung in dynamischen Konstellationen von Teilnehmern.
Nach einer Analyse bestehender Standards und Protokolle hinsichtlich
ihrer Mächtigkeit in Bezug auf transaktionale Kontrolle wird
derzeit ein Rahmenwerk für generische Koordinationsdienste
entwickelt, das die spezifischen Eigenarten von Grid-Umgebungen
berücksichtigt und ausnutzt, um transaktionale Ablaufkontrolle
und anwendungsspezifische Funktionalität zu trennen.
Als zweite charakteristische Eigenschaft von
Grid-Umgebungen lässt sich die integrierte Verarbeitung von
Daten aus heterogenen Quellen identifizieren. Die inhärente
Dynamik wird von herkömmlichen Verfahren der statischen
Integration nur unzureichend unterstützt. Das Projekt untersucht
daher Möglichkeiten der dynamischen Informationsintegration
unter Verzicht auf globale Schemata. Zentrale Aspekte der
Betrachtungen sind dabei die Formulierung von Anfragen, die Auswahl
geeigneter Datenquellen, die dynamische Schema- und Datenintegration
sowie die Darstellung der Ergebnisse. Ein exemplarischer Prototyp
setzt auf dem OGSA-DAI-Framework auf.
Schlagwörter:
Grid-Data-Services, Service-Oriented Architectures,
Service Grids, Prozesskontrolle, Transaktionskontrolle, Information
Integration, dynamische Integration
Publikationen aus dem Projekt:
Conrad, S.: Dynamische Datenintegration in
Grid-Umgebungen, in: Studierendenprogramm der 11. GI-Fachtagung für
Datenbanksysteme in Business, Technologie und Web (BTW2005),
Karlsruhe, März 2005
Husemann, M., Rathig, D., Ritter, N.:
Transaktionskontrolle im Grid-Data-Computing, in: Praxis der
Informationsverarbeitung und Kommunikation, K.G. Saur Verlag GmbH,
München, 27. Jahrgang, Heft 3/04, September 2004, pp. 159-166
b) Aktuelle Teilprojekte (Drittmittel)
2.11 Medical Path Agents (MedPAge) – Phase III
Braubach, Lars, Dipl.-Inform.; Pokahr, Alexander,
Dipl.-Inform.; Lamersdorf, Winfried, Prof. Dr. – in
Zusammenarbeit mit: Rothlauf, Franz, Dr. rer. pol.; Paulussen,
Torsten O., Dipl.-Inform., Zöller, Anja, Dipl.-Ges.-Ök. und
Heinzl, Armin, Prof. Dr. (Universität Mannheim) et al.
Laufzeit des Projektes:
08/2004 – 07/2006 (Phase III)
Kooperationspartner: Prof. Dr. A. Heinzl und Dr. Franz
Rothlauf, Universität Mannheim, Wirtschaftswissenschaftliche
Fakultät, Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik –
finanziell gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft
(DFG) im SPP „Intelligente Softwareagenten und
betriebswirtschaftliche Anwendungsszenarien” (Phase I:
2000-2002, II: 2002-2004 und III: 2004-2006)
Projektbeschreibung:
Das auch weiterhin zusammen mit Prof. Heinzl (bis
2002: Uni Bayreuth, ab 2002: Uni Mannheim) durchgeführte Projekt
„Medical Path Agents” (MedPAge) basiert auf einem Ansatz
der einerseits standardisierte Behandlungspfade („medical
paths”) und andererseits die flexiblen Koordinationsfähigkeiten
moderner Multi-Agentensysteme miteinander kombiniert. Grundsatz ist
eine dezentralisierte, patientenzentrierte Sichtweise,
die zu einer patientenfreundlicheren Ablauforganisation
beitragen soll, sowie eine dynamische Systemarchitektur, die
verbesserte und effizientere Planungsergebnisse liefert und die
Komplexität der adressierten Domäne besser zu beherrschen
hilft. Dabei wird der gewählte Ansatz laufend auch durch
realitätsnahe Simulationsverfahren und den praktischen Einsatz
nachgewiesen und evaluiert, um so einerseits einen Beitrag zum
besseren Verständnis krankenhausinterner Abläufe
zu liefern und andererseits ein konkretes System als Planungshilfe
bereit zu stellen, das eine weiter- gehende Evaluation des
Agentenparadigmas zur Modellierung von Systemen zum Einsatz im
Gesundheitswesen erlaubt. Die zur Zeit in der Vorbereitung
befindlichen Praxistests sowie die Erprobung der im Laufe des
(Gesamt-) Projektes gewonnenen Erkenntnisse werden zum Abschluss der
letzten (3.) Projektphase verallgemeinerbare Aussagen über die
Einsetzbarkeit der derzeit verfügbaren MAS-Technologie für
derartige Planungsprozesse ermöglichen.
Schlagwörter:
Multiagentensysteme, Patientensteuerung, Verhandlungen,
Simulation
Publikationen aus dem Projekt:
Braubach, L., Lamersdorf, W., Milosevic, Z., Pokahr, A.:
„Policy-Rich Multi-Agent Support for E-Health Applications“,
in: M. Funabashi, A. Grzech (Hrsg.): Challenges of Expanding
Internet: E-Commerce, E-Business, and E-Government: 5th IFIP
conference on e-Commerce, e-Business, and e-Government (I3E 2005),
Springer Science + Business Media, New York, USA, 2005, pp. 235-249
Braubach, L., Pokahr, A., Lamersdorf, W.: „Jadex:
A BDI Agent System Combining Middleware and Reasoning“, in: R.
Unland, M. Calisti, M. Klusch (Hrsg.): Software Agent-Based
Applications, Platforms and Development Kits, Birkhäuser-Verlag,
Basel-Boston-Berlin, 2005, pp. 143-168.
Braubach, L., Pokahr, A., Bade, D., Krempels, K.-H.,
Lamersdorf, W.: „Deployment of Distributed Multi-Agent
Systems“, in: M.-P. Gleizes, A. Omicini, F. Zambonelli (Hrsg.):
5th International Workshop on Engineering Societies in the Agents
World (ESAW2004), Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2005, pp.
261-276
Braubach, L., Pokahr, A., Lamersdorf, W.: „MedPAge:
Rationale Agenten zur Patientensteuerung“, in: Künstliche
Intelligenz, 2/2004, pp. 33-36
Braubach, L. Pokahr, A., Lamersdorf,
W., Krempels, K-H., Woelk, P.-O.: „A Generic Simulation Service
for Distributed Multi-Agent Systems“, in: R. Trappl (Hrsg.):
Proc. ‘4th International Symposium from Agent Theory
to Agent Implementation’, 17th European Meeting on
Cybernetics and Systems Research (vol. 2), Austrian Society for
Cybernetic Studies, Wien, Österreich, April 2004, pp. 576-581
Braubach, L., Pokahr, A., Lamersdorf,
W., Moldt, D.: „Goal Representation for BDI Agent Systems”,
in: R. Bordini, M. Dastani, J. Dix, A. El Fallah Seghrouchni (Hrsg.):
2nd International Workshop on Programming Multiagent
Systems, Languages and Tools (PROMAS 2004), Springer-Verlag,
Berlin New York, 2004,pp. 9-20
Krempels, K.-H.; Nimis, J.; Braubach, L.; Pokahr, A.;
Herrler, R.; Scholz, T.: „Entwicklung intelligenter
Multi-Multiagentensysteme – Werkzeugunterstützung,
Lösungen und offene Fragen“, in: Dittrich, K.; König,
W.; Oberweis, A.; Rannenberg, K.; Wahlster, W. (Hrsg.): ‚Informatik
2003 – 33. Jahrestagung der GI’, Köllen Druck+Verlag
GmbH, Bonn, 2003, pp. 31-46
Paulussen, T. O.., Zöller, A., Braubach, L.,
Pokahr, A., Heinzl, A., Lamersdorf, W.: „Patient Scheduling
under Uncertainty“, in: H.M. Haddad et al. (Hrsg.):
Proc. 19th Annual ACM Symposium on Applied Computing
(SAC'04), Special Track on „Computer Applications in Health
Care” (COMPAHEC’04), ACM Press, New York, USA, März
2004, pp. 309-310
Paulussen, T., Zöller, A., Heinzl, A., Braubach,
L., Pokahr, A., Lamersdorf, W.: „Dynamic Patient Scheduling in
Hospitals”, in: M. Bichler, C. Holtmann, S. Kirn, J. Müller,
C. Weinhardt (Hrsg.): GI Multi-Konferenz Wirtschaftsinformatik 2004
(MKWI 2004), Special Track ‚Agent Technology in Business
Applications’ (ATeBa'04), GI-Edition Lecture Notes in
Informatics, Springer-Verlag, Heidelberg Berlin, 2004
Pokahr, A., Braubach, L., Lamersdorf, W.: „A
Flexible BDI Architecture Supporting Extensibility“, in: A.
Skowron, J.P. Barthes, L. Jain, R. Sun, P. Morizet-Mahoudeaux, J.
Liu, N. Zhong (Hrsg.): The 2005 IEEE/WIC/ACM International Conference
on Intelligent Agent Technology (IAT-2005), IEEE Computer Society
2005, USA, pp. 379-385
Pokahr, A., Braubach, L., Lamersdorf,
W.: „A Goal Deliberation Strategy for BDI Agent Systems“,
in: T. Eymann, F. Klügl, W. Lamersdorf, M. Klusch, M. Huhns
(Hrsg.): Third German conference on Multi-Agent System TEchnologieS
(MATES-2005), Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, 2005, pp.
82 - 93
Pokahr, A., Braubach, L., Lamersdorf, W.: „Jadex:
A BDI Reasoning Engine“, in: R. Bordini, M. Dastani, J. Dix
and A. El Fallah Seghrouchni (Hrsg.): Multi-Agent Programming,
Springer Science+Business Media Inc., USA, 2005, pp. 149-174
Pokahr A., Braubach, L., Lamersdorf, W.: „A BDI
Architecture for Goal Deliberation“, in: F. Dignum, V. Dignum,
S. Koenig, S. Kraus, M. P. Singh and M. Wooldridge (Hrsg.): Proc.s of
the 4th International Joint Conference on Autonomous Agents and
Multiagent Systems (AAMAS'05), ACM, 2005, pp. 1295-1296
Pokahr, A., Braubach L., Lamersdorf, W.: „Dezentrale
Steuerung verteilter Anwendungen mit rationalen Agenten“, in:
P. Müller, R. Gotzhein, J. B. Schmitt (Hrsg.): 14. Fachtagung
Kommunikation in Verteilten Systemen (KiVS’05),
Springer-Verlag, Berlin New York, 2005, pp. 65-76
Pokahr, A., Braubach, L., Lamersdorf, W.: „Agenten:
Technologie für den Mainstream?“, in: it - Information
Technology, vol. 05/2005, Oldenbourg Verlag, München, 2005, pp.
300-307
Pokahr, A.; Braubach, L.; Lamersdorf, W.: „Jadex:
Implementing a BDI-Infrastructure for JADE Agents”, in: ‘EXP
– In Search of Innovation’, Special Issue on JADE, vol.
3, nr. 3, Telecom Italia Lab, Turin, Italy, September 2003, pp. 76-85
Sudeikat, J., Braubach, L., Pokahr,
A., Lamersdorf, W.: „Evaluation of Agent–Oriented
Software Methodologies – Examination of the Gap Between
Modeling and Platform”, in: P. Giorgini and J. P. Müller
and J. Odell (Hrsg.): International Workshop on Agent-Oriented
Software Engineering (AOSE-2004), Springer-Verlag, Berlin New York,
2004, pp. 126-141
2.12 Foundational Research on Service-Oriented
Computing (FRESCO)
Zirpins, Christian, Dipl.-Inform.; Picchinelli,
Giacomo, Dipl.-Inform.; Lamersdorf, Winfried, Prof. Dr. et al.
Laufzeit des Projektes:
2002 – 2005
Projektbeschreibung:
Frühere
Arbeiten zum Thema anwendungsorientierter elektronischer
Dienstleistungen („eServices”) konzentrierten
sich primär auf Fragen der wechselseitigen
technischen Integration Hierbei wird vor allem die interoperable
Kommunikation hervorgehoben. In diesem Sinne zielten die meisten
internationalen Standardisierungsbemühungen wie
z.B. BizTalk, RosettaNet und ebXML im Wesentlichen auf die
Definition und Realisierung entsprechender
Interaktionsprotokolle auf verschiedenen Ebenen. Speziellere
Kommunikationsprotokolle werden u.a. durch SOAP, WSDL, WSCL oder WSFL
definiert. Die Rolle bisheriger Arbeiten kann dabei in etwa mit
derjenigen von TCP/IP und HTTP in der Anfangszeit des World Wide Web
verglichen werden.
Wesentliche Herausforderung für die
Forschungsarbeiten im Projekt FRESCO war es, diese grundlegende
Kommunikationsfähigkeit um operationale Fähigkeiten
zu erweitern. Das Projekt schlägt dazu Konzepte und
Methoden zur automatischen Aggregation und nahtlosen Komposition von
eServices durch operational nutzbare Mehrwertdienste mit
umfassenderer Funktionalität vor. Ziel ist die Spezifikation und
technische Umsetzung eines Rahmenwerks, welches Netzwerken von
Serviceprovidern die Modellierung, Realisierung und Erbringung
zusammengesetzter Dienstleistungen erlaubt. Das so entstandene
FRESCO-Rahmenwerk stellt dabei zum einen die konzeptionellen
Grundlagen wie Kompositions- und Aggregationsmodelle, zum
anderen aber auch technische Werkzeuge wie eine integrierte
Entwicklungsumgebung für Dienstleistungsprozesse und
spezifische Komponenten der Infrastruktur zur Dienstausführung
bereit. Ferner wurde eine ganzheitliche Methodologie erarbeitet,
die die Anwendung des Rahmenwerks bei der Realisierung
dienstleistungsorientierter Lösungen erlaubt. Technische
Voraussetzungen waren dabei u.a. auch Ergebnisse vorheriger
VSIS-Projekte wie z.B. COSMOS, DynamiCS und DySCo.
Schlagwörter:
Business-to-Business Integration; Electronic Business
Services; Service Oriented Computing; Service Provision
Support; Service- Composition, -Aggregation, -Coordination,
-Monitoring; Workflow Management; GRID Computing; Web Services
Publikationen aus dem Projekt:
Byde, A., Piccinelli, G., Lamersdorf,
W.: „Automating Negotiation over Business-to-Business
Processes”, in: IEEE Computer Society (Hrsg.): Proc. 13th
International Conf. DEXA 2002, 3rd International Workshop
on ‘Negotiations in Electronic Markets - Beyond Price
Discovery ’, Aix en Provence, Frankreich, September 2002,
pp. 660-664
Ferdinand, M., Zirpins, C., Trastour, D.: „Lifting
XML Schema to OWL“, in: Koch, N., Fraternali, P., Wirsing, M.
(Hrsg.): 4th International Conference on ‘Web Engineering’
(ICWE 2004), München, Juli 26-30, 2004, Proceedings,
Springer-Verlag, Heidelberg New York, pp. 354-358
Ferdinand, M.: „Ein generativer Ansatz zur
semantischen Beschreibung von Geschäftsdokumenten“ in: GI
Gesellschaft für Informatik e.V. (Hrsg.): Proc. ‚Informatiktage
2003’, Bad Schussenried, November 2003
Finkelstein, A., Lamersdorf, W., Leymann, F.,
Piccinelli, G., Weerawarana, S.: „Object Orientation and Web
Services”, in: F. Buschmann, A.P. Buchmann, M.A: Cilia (Hrsg.)
‘Object-Oriented Technology’, Lecture
Notes in Computer Science, vol. 3013, Springer-Verlag, Berlin
Heidelberg, 2004, pp.179-189
Finkelstein, A., Piccinelli, G.,
Lamersdorf, W., Leymann, F., Weerawarana, S., Curbera F. (Hrsg.):
Proc. 2nd European Workshop on ‘Web Services and
Object Orientat