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Hochdynamische logische Netzwerke als Infrastruktur mobiler Agentensysteme
Zur sinnvollen Planung ihre Route durch das Internet benötigen mobile Agenten aktuelle Dienstinformationen aus ihrer global verteilten Infrastruktur. Heutige Netzwerke sind allerdings durch die Verwendung von mobilen EndgerĂ€ten hochdynamisch geworden, daher skaliert die Frequenz und die Anzahl von nötigen Aktualisierungsnachrichten in globalen logischen Netzwerken nicht mit der Menge der möglichen Dienstangebote. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Verteilung, AktualitĂ€t und Skalierbarkeit von Dienstinformationen in einem globalen logischen Netzwerk unter BerĂŒcksichtigung der Zeitschranken, die von mobilen EndgerĂ€ten hervorgerufen werden. Die prĂ€sentierte Lösung besteht aus einer Architektur aus drei Infrastrukturdiensten, deren Referenzimplementierung das Infrastrukturdienst-Framework QuickLinkNet darstellt. Dieses baut ein transparentes, zweischichtiges logisches Netzwerk auf, welches als serviceorientierte Infrastruktur fĂŒr mobile Agentensysteme dient, aber auch fĂŒr andere verteilte Anwendungen in hochdynamischen Netzwerken verwendet werden kann.In so-called level 2 mobile agent systems, mobile agents are able to plan their route through that network themselves, based on relevant service descriptions and by using dedicated routing services. But today's networks are highly dynamic, since people use mobile devices, and very large in scale. Current infrastructure frameworks are not scaling with the potential number of service descriptions, cannot map the dynamics in the network, and have severe problems with the frequency and number of messages necessary to maintain such an infrastructure. The thesis presented in this paper focuses on exactly this problem of conflicting goals, trying to map scalability (quantity) and flexibility (dynamics) into a unified solution framework. Thereby, timing bounds caused by using mobile devices are the major focus of attention. This leads to a software architecture that comprises of three components. QuickLinkNet implements the achitecture and forms a framework of components, consists of QuickLink, Service-Juggler, and APPLICOOVER. The QuickLinkNet components establish a transparent, logical two-tiered network which can be used as a service-oriented infrastructure for mobile agent systems of level 2 and for other distributed applications in highly dynamic networks as well
KomBInoS - Modellgetriebene Entwicklung von multimodalen Dialogschnittstellen fĂŒr Smart Services
Diese Arbeit ist angesiedelt im Kontext der drei Forschungsgebiete Smart Service Welt, Modellgetriebene Softwareentwicklung und Intelligente Benutzerschnittstellen. Das Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines ganzheitlichen Ansatzes zur effizienten Erstellung von multimodalen Dialogschnittstellen fĂŒr Smart Services. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde mit KomBInoS ein umfassendes Rahmenwerk zur modellgetriebenen Erstellung solcher Benutzerschnittstellen entwickelt. Das Rahmenwerk besteht aus: (1) einer Metamodell-Architektur, welche sowohl eine modellgetriebene Entwicklung als auch die Komposition von multimodalen Dialogschnittstellen fĂŒr Smart Services erlaubt, (2) einem methodischen Vorgehen, welches aus aufeinander abgestimmten Modelltransformationen, möglichen Kompositionsschritten und manuellen EntwicklungstĂ€tigkeiten besteht, sowie (3) einer integrierten Werkzeugkette als Implementierung der Methode. Es wurde auĂerdem eine cloud-fĂ€hige Laufzeitumgebung zur mobilen Nutzung der so erstellten Benutzerschnittstellen entwickelt. Als Proof-of-Concept werden acht Beispielanwendungen und Demonstratoren aus fĂŒnf Forschungsprojekten vorgestellt. ZusĂ€tzlich zur Smart Service Welt fand und findet KomBInoS auch Anwendung im Bereich der Industrie 4.0.This work is located in the context of the three research areas Smart Service World, Model-Driven Software Development and Intelligent User Interfaces. The aim of the work was to develop a holistic approach for the efficient creation of multimodal dialogue interfaces for Smart Services. To achieve this goal, KomBInoS was developed as a comprehensive framework for the model-driven creation of such user interfaces. The framework consists of: (1) a metamodel architecture that allows both model-driven development and the composition of multimodal dialogue interfaces for Smart Services, (2) a methodical approach consisting of coordinated model transformations, possible compositional steps and manual development activities, as well as (3) an integrated tool chain as an implementation of the method. Furthermore, a cloud-enabled runtime environment was developed for mobile use of the user interfaces created in this way. As proof-of-concept, eight sample applications and demonstrators from five research projects will be presented. In addition to the Smart Service Welt, KomBInoS was and is also used in the field of industry 4.0
Forschungs- und Arbeitsgebiete des Instituts fĂŒr Telematik
Dieser Interne Bericht gibt einen Ueberblick ueber aktuelle
Forschungsarbeiten des Instituts fuer Telematik der Universitaet
Karlsruhe in den Bereichen Hochleistungskommunikation, verteilte
Systeme, Cooperation&Management und Telekooperation. Er ist in
zwei Teile gegliedert. Der erste beschreibt die persoenlichen
Interessensgebiete der wissenschaftlichen Mitarbeiter. Danach folgt
eine Darstellung der Kooperationsprojekte des Instituts.
Im Anhang finden sich die referenzierten Literaturstellen sowie
aktuelle Eigenveroeffentlichungen der Mitarbeiter des Instituts.
Der Bericht entstand im Rahmen der Klausurtagung des Instituts
in Rothenburg ob der Tauber im Oktober 1996
EchtzeitfÀhige Softwareagenten zur Realisierung cyber-physischer Produktionssysteme
Aktuelle ökonomische Trends, wie die zunehmende Globalisierung und die wachsende Technisierung und Individualisierung vieler KonsumgĂŒter, fĂŒhren im Hinblick auf die zur Fertigung dieser GĂŒter eingesetzte Automatisierungstechnik zu steigender KomplexitĂ€t und hohen FlexibilitĂ€tsanforderungen. 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 RechenkapazitĂ€t ermöglicht Herstellern solcher Komponenten, Softwarebausteine fĂŒr 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 AnsprĂŒche an die zugrundeliegende Softwarearchitektur, die von den derzeit zur Realisierung automatisierter Systeme eingesetzten Technologien nicht vollstĂ€ndig erfĂŒllt werden.
Das Paradigma der Agentenorientierung ist ein tragfĂ€higer Ansatz zur Realisierung solcher lose gekoppelten verteilten Systeme und stellt durch leistungsfĂ€hige Interaktionsmechanismen sowie die enge Integration von semantischem Wissen zusĂ€tzliche FunktionalitĂ€t in Aussicht: Als Agenten ausgelegte Komponenten könnten auch die logische Vernetzung untereinander wĂ€hrend der Inbetriebnahme, nach UmrĂŒstungen oder in Reaktion auf Betriebsstörungen teilweise selbst ĂŒbernehmen. Dadurch ergeben sich FĂ€higkeiten wie Selbstkonfiguration und Selbstregeneration, die in der Fachliteratur unter dem Begriff Self-X zusammengefasst werden. Die fehlende EchtzeitfĂ€higkeit, 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 echtzeitfĂ€hige Laufzeitumgebung fĂŒr Softwareagenten entworfen und anschlieĂend die Ăberarbeitung bestehenden Kommunikationsmechanismen im Hinblick auf ihre EchtzeitfĂ€higkeit vorgenommen. In diesem Kontext wird mit dem Konzept der semantischen Adressierung eine vielfĂ€ltig einsetzbare Möglichkeit geschaffen, Nachrichten an ausgewĂ€hlte Gruppen von Agenten mit bestimmten, semantisch beschriebenen Eigenschaften zur verschicken. Die dabei zur WissensreprĂ€sentation genutzten Taxonomie-BĂ€ume bieten ein fĂŒr viele Aufgabenstellungen ausreichendes MaĂ an AusdrucksstĂ€rke und erlauben zudem die Verarbeitung unter harten Echtzeitbedingungen. AbschlieĂend werden die geschaffenen Mechanismen in einem Antwortzeitmodell abgebildet, mit dem das rechtzeitige Reagieren eines Agentensystems auf lokal oder verteilt zu behandelnde Ereignisse ĂŒberprĂŒft und nachgewiesen werden kann. Damit wird ein Hauptkritikpunkt von Agentensystemen adressiert, was zu einer nachhaltigen Steigerung der Akzeptanz des Agentenparadigmas fĂŒhren könnte. WĂ€hrend groĂe Teile der erarbeiten Lösung als allgemeingĂŒltige Grundlagenforschung verstanden werden können, wird bei der Formulierung von Anforderungen, der Darstellung von Beispielen und der ErlĂ€uterung von Entwurfsentscheidungen immer wieder auf automatisierungstechnische Belange Bezug genommen. AuĂerdem wird am Ende der Arbeit eine kritische Bewertung der Ergebnisse vor dem Hintergrund eines möglichen Einsatzes in zukĂŒnftigen Automatisierungssystemen durchgefĂŒhrt und damit das Gesamtbild abgerundet
Ein komponentenbasiertes Meta-Modell kontextabhĂ€ngiger Adaptionsgraphen fĂŒr mobile und ubiquitĂ€re Anwendungen
GegenwĂ€rtige Infrastrukturen fĂŒr verteilte Dienste und Anwendungen, insbesondere das Internet, entwickeln sich zunehmend zu mobilen verteilten Systemen. Durch die Integration drahtloser Netze, mobiler bzw. dedizierter EndgerĂ€te und nicht zuletzt durch die MobilitĂ€t der Benutzer steigt die HeterogenitĂ€t und Dynamik der Systeme hinsichtlich der eingesetzten EndgerĂ€te, Kommunikationstechnologien sowie Benutzeranforderungen und Anwendungssituationen. Diese Eigenschaften sind mobilen Systemen inhĂ€rent und bleiben trotz der fortschreitenden Entwicklung der Technologien bestehen. Daraus resultieren spezifische Anforderungen an Anwendungen und Dienste, denen insbesondere die Softwareentwicklung Rechnung tragen muss. In der vorliegenden Arbeit wird die AdaptivitĂ€t von Softwaresystemen als wesentlicher Lösungsansatz fĂŒr mobile verteilte Infrastrukturen thematisiert. Dazu werden wesentliche Mechanismen zur Adaption sowie der Ăberschneidungsbereich von Adaptionsmechanismen, "Context-Awareness" und Softwareentwicklung untersucht. Ziel ist es, Erkenntnisse ĂŒber Basismechanismen und Grundprinzipien der Adaption zu gewinnen und diese zur systematischen Entwicklung adaptiver Anwendungen auszunutzen. Aus der Analyse des State-of-the-Art werden als erstes wichtiges Ergebnis der Arbeit wesentliche Basismechanismen zur Adaption identifiziert, umfassend klassifiziert und hinsichtlich eines Einsatzes in mobilen verteilten Infrastrukturen bewertet. Auf dieser Grundlage wird ein Meta-Modell zur systematischen Entwicklung adaptiver Anwendungen erarbeitet. Dieses erlaubt die Beschreibung adaptiver Anwendungen durch die Komposition von Basismechanismen zur Struktur- und Parameteradaption. Die Steuerung der Adaption durch Kontext und Meta-Informationen kann explizit beschrieben werden. Das Meta-Modell kann Entwickler beim Entwurf adaptiver Anwendungen unterstĂŒtzen, stellt aber auch einen Ausgangspunkt fĂŒr deren Analyse und Validierung sowie zur Kodegenerierung dar. Durch die explizite Beschreibung der verwendeten Adaptionsmechanismen und deren AbhĂ€ngigkeiten von Kontext können Anwendungsmodelle auĂerdem zur Dokumentation verwendet werden. Im Rahmen der Validierung konnte die Integrierbarkeit der Basismechanismen und die flexible Anwendbarkeit des Modells zur systematischen Entwicklung adaptiver Anwendungen nachgewiesen werden
Erweiterung einer Komponentenplattform zur UnterstĂŒtzung multimodaler Anwendungen mit föderierten EndgerĂ€ten
Zur Erledigung einer Aufgabe kann der Benutzer mit verschiedenen EndgerĂ€ten interagieren, welche unterschiedliche Interaktionsarten (ModalitĂ€ten) anbieten. Dabei gibt es jedoch kein EndgerĂ€t, welches alle erdenkbaren ModalitĂ€ten unterstĂŒtzt. Aus diesem Grund wird eine komponentenbasierte Integrationsschicht auf Basis einer Komponentenplattform entwickelt, die dem Nutzer die gewĂŒnschte Freiheit bei der Wahl der EndgerĂ€te und somit der ModalitĂ€ten ermöglicht. Als Ausgangsbasis dafĂŒr dient das W3C Multimodal Interaction Framework. Mit Hilfe der Integrationsschicht kann der Nutzer beispielsweise EndgerĂ€teföderationen erzeugen, die einzeln oder gemeinsam zur Interaktion verwendet werden können. Die Integrationsschicht besitzt verschiedene Konzepte, um z.B. GeschĂ€ftslogik zur Laufzeit zu verteilen, KomponentenausfĂ€lle zu behandeln und die auf verschiedene EndgerĂ€te verteilte Nutzerschnittstelle zu synchronisieren. Die entwickelten Konzepte wurden prototypisch implementiert, validiert und auf Performanz untersucht