Reorganisation von Datenbanken: Auslöser, Verfahren, Nutzenermittlung

Beim Betrieb großer datenbankgestützter Anwendungssysteme kommt es im Laufe der Zeit oft zu einer nachhaltigen Verschlechterung der Systemleistung durch in den physischen Speicherungsstrukturen entstehende Degenerierungen (z.B. eingestreuter Freiplatz, Überlaufbereiche, migrierte Tupel, nicht mehr vorliegende Daten-Clusterung oder -sortierung). Die Beseitigung von Degenerierungen kann mit Datenbankreorganisationen erfolgen. Solche Wartungsarbeiten sind allerdings, selbst bei Online-Durchführung, meist mit Einschränkungen im normalen Datenbankbetrieb verbunden, die von einer temporären Verschlechterung der Systemleistung bis hin zu eingeschränkter Verfügbarkeit von Daten während der Reorganisationsdurchführung reichen. Diese Einschränkungen kollidieren immer mehr mit wachsenden Verfügbarkeitsanforderungen von Datenbank-Management-Systemen (DBMS). Eine Möglichkeit zur Verringerung der negativen Auswirkungen stellt die sorgfältige Auswahl und Priorisierung von Reorganisationsmaßnahmen dar. Damit können besonders nutzbringende Maßnahmen identifiziert und bevorzugt ausgeführt, andere zurückgestellt oder unterlassen werden

Struktur, Funktion und Verhalten dynamischer Modelle der Systembiologie: formale Wissensrepräsentation als Grundlage für computergestützte Modellierung und Simulation

Das Verstehen komplexer biologischer Phänomene auf der Basis dynamischer Modelle ist ohne Computerunterstützung nicht möglich. Seit mehr als einem Jahrzehnt werden enorme Anstrengungen unternommen, eine Softwareinfrastruktur für die systembiologische Modellierung und Simulation zu entwickeln. Die vorliegende Arbeit bietet den dafür notwendigen Standards, formalen Sprachen, Ontologien und auf diesen operierenden Programmen ein wissenschaftstheoretisches Fundament in Gestalt der sogenannten Wissensfacetten von Bio-Modellen. Die Wissensfacetten von Bio-Modellen stellen ein konzeptuelles Schema zur systematischen Beschreibung von Bio-Modellen, ihrer Verwendung und ihres Verhaltens dar. Dabei muss eine vollständige Beschreibung eines Bio-Modells seine Struktur, seine Funktion und sein Verhalten umfassen und seine intrinsische formale Semantik mit der extrinsischen biologischen Wirklichkeit in Beziehung setzen. Die formale Repräsentation der Wissensfacetten von Bio-Modellen bietet eine Grundlage für eine umfassende Computerunterstützung der Modellierung und Simulation in der Systembiologie. Geleitet durch die Wissensfacetten werden existierende Ansätze für die formale Repräsentation relevanter Wissensfragmente eingeordnet und bewertet sowie Defizite an Beschreibungsmitteln identifiziert. Ein großes Defizit liegt im Fehlen formalsprachlicher Mittel zur qualitativen Beschreibung des Verhaltens von Bio-Modellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Ontologie TEDDY entwickelt, auf deren Grundlage sich das Verhalten von Bio-Modellen propositional formalisieren lässt. TEDDY stellt eine formale begriffliche Basis der Theorie dynamischer Systeme dar. Die drei Hauptresultate der vorliegenden Arbeit sind eingebettet in grundsätzliche Betrachtungen zur Modellierung und Simulation in der Systembiologie und basieren auf allgemeinen Begriffen und Verfahren der Wissensrepräsentation sowie speziellen Methoden der qualitativen Beschreibung von Dynamik

Gesamtkonzept für die Informationsinfrastruktur in Deutschland

Was haben digitalisierte Objektträger aus der Krebsforschung, Magnetbandaufzeichnungen des ersten bemannten Mondfluges und das Tierstimmenarchiv der Berliner Humboldt- Universität miteinander zu tun? In allen Fällen enthalten sie wertvolle wissenschaftliche Informationen. Ihre Verfügbarkeit jedoch ist nicht immer gegeben: Wenige Klicks am Rechner genügen, um übers Internet beispielsweise den Teichfrosch (Rana esculenta) quaken zu hören. Doch wer Originalaufzeichnungen der ersten Mondmission sucht, hat Pech gehabt: Seit Jahren stöbern Mitarbeiter der US-Weltraumagentur NASA erfolglos in ihren Archiven und suchen die Spulen. Es wird immer mehr zur Gewissheit: Die drei Zentimeter breiten Magnetbänder wurden irgendwann schlicht gelöscht und mit anderen Daten überspielt. Ein Gutes hatte aber die Suche der NASA: Sie förderte in Australien andere alte Datenbänder zutage, auf denen Informationen über Mondstaub gespeichert sind. Doch darauf folgte gleich das nächste Problem – die Daten waren nicht lesbar. Man fand glücklicherweise einen historischen Rekorder, mit dem die Informationen entziffert werden konnten. Das Gerät von der Größe eines Kühlschranks kommt aus einem Museum. Diese Beispiele illustrieren die zunehmend wichtige Frage, wie Forscherinnen und Forscher künftig mit wissenschaftlichen Informationen und Daten künftig umgehen müssen, um sie für weitere Forschungsprozesse zu sichern und zugänglich zu machen. Mit diesem Themenkomplex hat sich die „Kommission Zukunft der Informationsinfrastruktur“ befasst. Diese hochrangig besetzte Expertengruppe hat unter der Federführung der Leibniz-Gemeinschaft das vorliegende Gesamtkonzept erarbeitet. Der Auftrag dazu kam von der Gemeinsamen Wissenschaftskonferenz des Bundes und der Länder (GWK). In der bemerkenswert kurzen Zeit von nur 15 Monaten ist es den Experten – es waren knapp 135 Personen aus 54 Institutionen – gelungen, eine umfassende Sachdarstellung sowie detaillierte Empfehlungen zu erarbeiten. Die Zusammensetzung der Kommission stellt ein Novum dar. Sie repräsentiert die maßgeblichen Akteure der Informationsinfrastruktur in Deutschland, und zwar sowohl die Dienstleister selbst als auch die Förderorganisationen ebenso wie die wissenschaftlichen Nutzer. Allen Mitgliedern der Kommission gebührt großer Dank für die erfolgreiche Arbeit. Mein ganz besonderer Dank gilt dem Engagement der Präsidiumsbeauftragten der Leibniz-Gemeinschaft für Informationsinfrastruktur, Sabine Brünger-Weilandt, die den Vorsitz der Kommission innehatte. Sie ist die Geschäftsführerin des Leibniz-Instituts für Informationsinfrastruktur – FIZ Karlsruhe, das sie zeitgleich zur Leitung der Kommission durch seine turnusgemäße Evaluierung geführt hat. Das vorliegende Konzept zeigt das enorme Potenzial für den Wissenschaftsstandort Deutschland, das in der strategischen Weiterentwicklung der Informationsinfrastruktur steckt. Und es weist den Weg in die Zukunft der Informationsinfrastruktur. Jetzt gilt es, die Umsetzung voranzutreiben

Informationssysteme auf der Basis aktiver Hypertextdokumente

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Implementierung von Informationssystemen, die mittels Web-Techniken wie etwa der Hypertext Markup Language (HTML), des Hypertext Transport Protocols (HTTP) oder der Extensible Markup Language (XML) erstellt werden. Web-basierte Informationssysteme werden verstärkt eingesetzt, um vollständige Applikationen für die Abwicklung von Geschäftsprozessen zu implementieren. Die Ausgangslage für die Arbeit ist das Fehlen formeller Modelle, mit der solche Systeme umgesetzt werden können, kombiniert mit dem Aufkommen neuer Anwendungsgebiete wie der Business-to-Business-Kopplung mittels Web-basierter Systeme. Im Verlauf der Arbeit werden bestehende Systeme analysiert um darauf aufbauend die Anforderungen für ein Modell zur Beschreibung und Realisierung Web-basierter Anwendungen festzulegen. Das daraus entwickelte Modell stellt die Information, die in solchen Anwendungen ausgetauscht und verarbeitet wird, in den Vordergrund, und setzt als wichtigstes Beschreibungsmittel Hypertextdokumente ein, welche um aktive Komponenten ergänzt zu aktiven Hypertextdokumenten (AHDs) werden. Das Modell für aktive Hypertextdokumente (AHDM) umfaßt ein Informationsmodell, welches den Aufbau aktiver Hypertextdokumente beschreibt, ein Kommunikationsmodell zur Regelung des Informationsaustausches, ein Objektmodell für die Definition des Zusammenspiels der aktiven Bestandteile eines AHDs und ein Laufzeitmodell für die tatsächliche Ausführung der aktiven Bestandteile. Aktive Hypertextdokumente werden als XML-Dokumente realisiert, die entsprechend dem Informationsmodell neben den ursprünglichen Nutzdaten auch Funktionen und Variablen enthalten. Neben dem Modell wird auch eine Vorgehensweise beschrieben, die den Einsatz aktiver Hypertextdokumente erleichtern soll. Die Praktikabilität des Modells wird anhand von Beispielanwendungen demonstriert, die von einfachen, eigenständigen Anwendungen hin zu kooperativen, vernetzten Anwendungen mit mobilen Dokumenten reichen. Die zur Nutzung aktiver Hypertextdokumente notwendigen Werkzeuge werden ebenfalls beschrieben

Modellierung und Ausführung von Workflows unter Berücksichtigung mobiler Kontextinformationen

Bestehende Geschäftsmodellierungssprachen (bzw. deren Erweiterungen) besitzen Zeit-, Identität- und Aktivitäts-bezogene Kontexte bzw. Objekte zur Modellierung von Geschäftsprozessen. Zur Unterstützung eines sogenannten Context Aware Service werden ortsbezogene Kontexte benötigt, damit die Anwendung bzw. der Prozess auf Basis dessen gesteuert werden kann. Für die Integration von Ortsbezügen in Workflow-Modelle wird in vorliegender Arbeit ein Konzept auf Basis von Ortseinschränkungen entwickelt