Klausurtagung des Instituts für Telematik. Schloss Dagstuhl, 29. März bis 1. April 2000

Der vorliegende Bericht gibt einen Überblick über aktuelle Forschungsarbeiten des Instituts für Telematik an der Universität Karlsruhe (TH). Das Institut für Telematik ist in einem Teilgebiet der Informatik tätig, welches durch das Zusammenwachsen von Informatik und Kommunikationstechnik zur Telematik geprägt ist. Es gliedert sich in die Forschungsbereiche Telematik, Telecooperation Office (TecO), Cooperation & Management, Hochleistungsnetze und Netzwerkmanagement sowie dezentrale Systeme und Netzdienste. Die Schwerpunkte des Forschungsbereichs "Telematik" (Prof. Dr. Dr. h.c. mult. G. Krüger) liegen in den Bereichen "Dienstgüte", "Mobilkommunikation" und "Verteilte Systeme". Gemeinsames Ziel ist die Integration heterogener Netze (Festnetze und Funknetze), Rechnersysteme (von Workstations bis zu PDAs) und Softwarekomponenten, um damit den Anwendern eine Vielzahl von integrierten Diensten effizient und mit größtmöglicher Qualität zu erbringen. Das "Telecooperation Office" (TecO, Prof. Dr. Dr. h.c. mult. G. Krüger) ist ein Institutsbereich, der in Zusammenarbeit mit der Industrie anwendungsnahe Forschungsthemen der Telematik aufgreift. Im Mittelpunkt steht die innovative Nutzung von Kommunikationsinfrastrukturen mit den Schwerpunkten Softwaretechnik für Web-Anwendungen, neue Formen der Telekooperation sowie tragbare und allgegenwärtige Technologien (Ubiquitous Computing). Die Kernkompetenz des Forschungsbereichs "Cooperation & Management" (Prof. Dr. S. Abeck) liegt im prozessorientierten Netz-, System- und Anwendungsmanagement. Es werden werkzeuggestützte Managementlösungen für Betriebsprozesse entwickelt und in realen Szenarien erprobt. Ein wichtiges Szenario stellt das multimediale Informationssystem "NEXUS" dar, das als Plattform eines europaweit verteilten Lehr- und Lernsystems genutzt wird. Der Forschungsbereich "Hochleistungsnetze & Netzwerkmanagement" (Prof. Dr. W. Juling) befasst sich mit Technologie und Konzepten moderner leistungsfähiger Netzwerke sowie darüber hinaus mit sämtlichen Aspekten des Managements dieser zumeist ausgedehnten Netze. Um eine enge Abstimmung zwischen Forschungsaktivitäten und betrieblicher Praxis zu erzielen, werden insbesondere auch Synergien zwischen Institut und Rechenzentrum angestrebt. Die Arbeiten des Forschungsbereichs "Dezentrale Systeme und Netzdienste" (Prof. Dr. L. Wolf) befassen sich mit der Unterstützung verteilter Multimedia-Systeme, auch unter Berücksichtigung von Komponenten mit drahtlosem Zugang und den dafür geeigneten Architekturen und Infrastrukturen. Dabei werden vor allem Aspekte der Kommunikationssysteme wie Protokollmechanismen, Ressourcenverwaltung und adaptive und heterogene Systeme untersucht

Effiziente Mehrkernarchitektur für eingebettete Java-Bytecode-Prozessoren

Die Java-Plattform bietet viele Vorteile für die schnelle Entwicklung komplexer Software. Für die Ausführung des Java-Bytecodes auf eingebetteten Systemen eignen sich insbesondere Java-(Bytecode)-Prozessoren, die den Java-Bytecode als nativen Befehlssatz unterstützen. Die vorliegende Arbeit untersucht detailliert die Gestaltung einer Mehrkernarchitektur für Java-Prozessoren zur effizienten Nutzung der auf Thread-Ebene ohnehin vorhandenen Parallelität eines Java-Programms. Für die Funktionalitäts- und Leistungsbewertung eines Prototyps wird eine eigene Trace-Architektur eingesetzt. Es wird eine hohe Leistungssteigerung bei nur geringem zusätzlichem Hardwareaufwand erzielt sowie eine höhere Leistung als bekannte alternative Ansätze erreicht

Forum - Ausgabe 2006/2007

Informiert über die Forschungsaktivitäten an der Hochschule Konstanz im Jahr 2006/2007

Annual Report 1999 / Department for Computer Science

Selbstdarstellung des Instituts für Informatik der BTU Cottbus und Berichte der Lehrstühle für das Jahr 1999.Presentation of the Department for Computer Science of the BTU Cottbus and reports of the chairs at the department for the year 1999

Konzeption und Implementierung eines Applikationsservers für linguistische Anwendungen

Das Projekt 'Deutscher Wortschatz' wurde Anfang der 90er Jahre am Institut für Informatik der Universität Leipzig begonnen und stellt mittlerweile eine der umfangreichsten korpuslinguistischen Datensammlungen zur deutschen Sprache dar. Der zunehmende Umfang der Sammlung und die wachsende Akzeptanz durch verschiedene Anwender aus Forschung und Wirtschaft zeigen deutlich die Grenzen der gegenwärtig verwendeten Architektur im Hinblick auf Skalierbarkeit, Performanz und Verfügbarkeit auf. Diese Diplomarbeit beschreibt die Konzeption und Implementierung eines linguistischen Applikationsservers, der als Plattform für korpuslinguistische Anwendungen eingesetzt werden kann und insbesondere auf die Bedürfnisse des Projektes ``Deutscher Wortschatz'' ausgerichtet ist. Dabei handelt es sich um eine auf mehrere Rechner verteilbare, plattformneutrale Anwendung, die skalierbar ist, eine hohe Verfügbarkeit aufweist und die transparente Integration neuer Anwendungen ermöglicht. Dabei stehen die Belange linguistischer Software im Vordergrund, obwohl der Einsatz des Systems auch in anderen Aufgabenbereichen denkbar ist. Der konzeptionelle Teil der Arbeit beschreibt zunächst die Besonderheiten und Eigenschaften, die linguistische Systeme, insbesondere solche, die mit großen Korpora arbeiten, besitzen und leitet daraus Forderungen ab, die eine Entwicklungsumgebung erfüllen muß, um diese Anwendungsklasse zu unterstützen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Analyse und Begriffsdefinition der Klasse der Applikationsserver -- eine neue Softwaregattung die sich in einer eigenen Schicht zwischen System- und Anwendungssoftware ausgebildet hat. Im Hinblick auf den Einsatz in einem PC-Cluster fließen in die Konzeption eines linguistischen Applikationsservers auch Aspekte verteilter Systeme ein, die beim Entwurf des Systems berücksichtigt werden. Die Vorstellung der Implementierung des vorgeschlagenen Konzepts bildet den zweiten, umfangreicheren Teil der Arbeit und stellt dem Projekt 'Deutscher Wortschatz' ein neues Werkzeug zur Verfügung, das die Entwicklung verteilter, linguistischer Anwendungen erleichtert und die hohe Leistungsfähigkeit der Clusterarchitektur ausnutzt. Außerdem wird mit der Realisierung des vorgeschlagenen Konzepts dessen Praktikabilität nachgewiesen und damit gezeigt, wie in der Zukunft komplexe linguistische Softwaresysteme aufgebaut sein könnten

Erweiterung einer Komponentenplattform zur Unterstützung multimodaler Anwendungen mit föderierten Endgeräten

Zur Erledigung einer Aufgabe kann der Benutzer mit verschiedenen Endgeräten interagieren, welche unterschiedliche Interaktionsarten (Modalitäten) anbieten. Dabei gibt es jedoch kein Endgerät, welches alle erdenkbaren Modalitäten unterstützt. Aus diesem Grund wird eine komponentenbasierte Integrationsschicht auf Basis einer Komponentenplattform entwickelt, die dem Nutzer die gewünschte Freiheit bei der Wahl der Endgeräte und somit der Modalitäten ermöglicht. Als Ausgangsbasis dafür dient das W3C Multimodal Interaction Framework. Mit Hilfe der Integrationsschicht kann der Nutzer beispielsweise Endgeräteföderationen erzeugen, die einzeln oder gemeinsam zur Interaktion verwendet werden können. Die Integrationsschicht besitzt verschiedene Konzepte, um z.B. Geschäftslogik zur Laufzeit zu verteilen, Komponentenausfälle zu behandeln und die auf verschiedene Endgeräte verteilte Nutzerschnittstelle zu synchronisieren. Die entwickelten Konzepte wurden prototypisch implementiert, validiert und auf Performanz untersucht

Echtzeitfähige Softwareagenten zur Realisierung cyber-physischer Produktionssysteme

Aktuelle ökonomische Trends, wie die zunehmende Globalisierung und die wachsende Technisierung und Individualisierung vieler Konsumgüter, führen im Hinblick auf die zur Fertigung dieser Güter eingesetzte Automatisierungstechnik zu steigender Komplexität und hohen Flexibilitätsanforderungen. Ein Konzept zur Adressierung dieser Anforderungen ist die Auslegung von automatisierten Anlagen als modulares System flexibel kombinierbarer cyber-physischer Komponenten. Die namensgebende Einheit von mechatronischem Bauteil und lokaler Rechenkapazität ermöglicht Herstellern solcher Komponenten, Softwarebausteine für typische Steuer-, Bedien- oder Diagnoseaufgaben gebrauchsfertig vorzubereiten und so den (Re-)Engineeringaufwand bei der (Um-)Gestaltung des Gesamtsystems deutlich zu reduzieren. Allerdings stellt diese Vision hohe Ansprüche an die zugrundeliegende Softwarearchitektur, die von den derzeit zur Realisierung automatisierter Systeme eingesetzten Technologien nicht vollständig erfüllt werden. Das Paradigma der Agentenorientierung ist ein tragfähiger Ansatz zur Realisierung solcher lose gekoppelten verteilten Systeme und stellt durch leistungsfähige Interaktionsmechanismen sowie die enge Integration von semantischem Wissen zusätzliche Funktionalität in Aussicht: Als Agenten ausgelegte Komponenten könnten auch die logische Vernetzung untereinander während der Inbetriebnahme, nach Umrüstungen oder in Reaktion auf Betriebsstörungen teilweise selbst übernehmen. Dadurch ergeben sich Fähigkeiten wie Selbstkonfiguration und Selbstregeneration, die in der Fachliteratur unter dem Begriff Self-X zusammengefasst werden. Die fehlende Echtzeitfähigkeit, insbesondere in Bezug auf besagte Interaktionsmechanismen, hat jedoch bisher die Einsetzbarkeit von Agentensystemen in der Automatisierung limitiert und die Ausschöpfung der genannten Potentiale behindert. Deshalb wird in dieser Dissertation eine echtzeitfähige Laufzeitumgebung für Softwareagenten entworfen und anschließend die Überarbeitung bestehenden Kommunikationsmechanismen im Hinblick auf ihre Echtzeitfähigkeit vorgenommen. In diesem Kontext wird mit dem Konzept der semantischen Adressierung eine vielfältig einsetzbare Möglichkeit geschaffen, Nachrichten an ausgewählte Gruppen von Agenten mit bestimmten, semantisch beschriebenen Eigenschaften zur verschicken. Die dabei zur Wissensrepräsentation genutzten Taxonomie-Bäume bieten ein für viele Aufgabenstellungen ausreichendes Maß an Ausdrucksstärke und erlauben zudem die Verarbeitung unter harten Echtzeitbedingungen. Abschließend werden die geschaffenen Mechanismen in einem Antwortzeitmodell abgebildet, mit dem das rechtzeitige Reagieren eines Agentensystems auf lokal oder verteilt zu behandelnde Ereignisse überprüft und nachgewiesen werden kann. Damit wird ein Hauptkritikpunkt von Agentensystemen adressiert, was zu einer nachhaltigen Steigerung der Akzeptanz des Agentenparadigmas führen könnte. Während große Teile der erarbeiten Lösung als allgemeingültige Grundlagenforschung verstanden werden können, wird bei der Formulierung von Anforderungen, der Darstellung von Beispielen und der Erläuterung von Entwurfsentscheidungen immer wieder auf automatisierungstechnische Belange Bezug genommen. Außerdem wird am Ende der Arbeit eine kritische Bewertung der Ergebnisse vor dem Hintergrund eines möglichen Einsatzes in zukünftigen Automatisierungssystemen durchgeführt und damit das Gesamtbild abgerundet