Helmholtz Portfolio Theme Large-Scale Data Management and Analysis (LSDMA)

The Helmholtz Association funded the "Large-Scale Data Management and Analysis" portfolio theme from 2012-2016. Four Helmholtz centres, six universities and another research institution in Germany joined to enable data-intensive science by optimising data life cycles in selected scientific communities. In our Data Life cycle Labs, data experts performed joint R&D together with scientific communities. The Data Services Integration Team focused on generic solutions applied by several communities

Generic Metadata Handling in Scientific Data Life Cycles

Scientific data life cycles define how data is created, handled, accessed, and analyzed by users. Such data life cycles become increasingly sophisticated as the sciences they deal with become more and more demanding and complex with the coming advent of exascale data and computing. The overarching data life cycle management background includes multiple abstraction categories with data sources, data and metadata management, computing and workflow management, security, data sinks, and methods on how to enable utilization. Challenges in this context are manifold. One is to hide the complexity from the user and to enable seamlessness in using resources to usability and efficiency. Another one is to enable generic metadata management that is not restricted to one use case but can be adapted with limited effort to further ones. Metadata management is essential to enable scientists to save time by avoiding the need for manually keeping track of data, meaning for example by its content and location. As the number of files grows into the millions, managing data without metadata becomes increasingly difficult. Thus, the solution is to employ metadata management to enable the organization of data based on information about it. Previously, use cases tended to only support highly specific or no metadata management at all. Now, a generic metadata management concept is available that can be used to efficiently integrate metadata capabilities with use cases. The concept was implemented within the MoSGrid data life cycle that enables molecular simulations on distributed HPC-enabled data and computing infrastructures. The implementation enables easy-to-use and effective metadata management. Automated extraction, annotation, and indexing of metadata was designed, developed, integrated, and search capabilities provided via a seamless user interface. Further analysis runs can be directly started based on search results. A complete evaluation of the concept both in general and along the example implementation is presented. In conclusion, generic metadata management concept advances the state of the art in scientific date life cycle management

GENERIC AND ADAPTIVE METADATA MANAGEMENT FRAMEWORK FOR SCIENTIFIC DATA REPOSITORIES

Der rapide technologische Fortschritt hat in verschiedenen Forschungsdisziplinen zu vielfältigen Weiterentwicklungen in Datenakquise und -verarbeitung geführt. Hi- eraus wiederum resultiert ein immenses Wachstum an Daten und Metadaten, gener- iert durch wissenschaftliche Experimente. Unabhängig vom konkreten Forschungs- gebiet ist die wissenschaftliche Praxis immer stärker durch Daten und Metadaten gekennzeichnet. In der Folge intensivieren Universitäten, Forschungsgemeinschaften und Förderagenturen ihre Bemühungen, wissenschaftliche Daten effizient zu sichten, zu speichern und auszuwerten. Die wesentlichen Ziele wissenschaftlicher Daten- Repositorien sind die Etablierung von Langzeitspeicher, der Zugriff auf Daten, die Bereitstellung von Daten für die Wiederverwendung und deren Referenzierung, die Erfassung der Datenquelle zur Reproduzierbarkeit sowie die Bereitstellung von Meta- daten, Anmerkungen oder Verweisen zur Vermittlung domänenspezifischen Wis- sens, das zur Interpretation der Daten notwendig ist. Wissenschaftliche Datenspe- icher sind hochkomplexe Systeme, bestehend aus Elementen aus unterschiedlichen Forschungsfeldern, wie z. B. Algorithmen für Datenkompression und Langzeit- datenarchivierung, Frameworks für das Metadaten- und Annotations-management, Workflow-Provenance und Provenance-Interoperabilität zwischen heterogenen Work- flowsystemen, Autorisierungs und Authentifizierungsinfrastrukturen sowie Visual- isierungswerkzeuge für die Dateninterpretation. Die vorliegende Arbeit beschreibt eine modulare Architektur für ein wis- senschaftliches Datenarchiv, die Forschungsgemeinschaften darin unterstützt, ihre Daten und Metadaten gezielt über den jeweiligen Lebenszyklus hinweg zu orchestri- eren. Diese Architektur besteht aus Komponenten, die vier Forschungsfelder repräsen- tieren. Die erste Komponente ist ein Client zur Datenübertragung (“data transfer client”). Er bietet eine generische Schnittstelle für die Erfassung von Daten und den Zugriff auf Daten aus wissenschaftlichen Datenakquisesystemen. Die zweite Komponente ist das MetaStore-Framework, ein adaptives Metadaten- Management-Framework, das die Handhabung sowohl statischer als auch dynamis- cher Metadatenmodelle ermöglicht. Um beliebige Metadatenschemata behandeln zu können, basiert die Entwicklung des MetaStore-Frameworks auf dem komponen- tenbasierten dynamischen Kompositions-Entwurfsmuster (component-based dynamic composition design pattern). Der MetaStore ist außerdem mit einem Annotations- framework für die Handhabung von dynamischen Metadaten ausgestattet. Die dritte Komponente ist eine Erweiterung des MetaStore-Frameworks zur au- tomatisierten Behandlung von Provenance-Metadaten für BPEL-basierte Workflow- Management-Systeme. Der von uns entworfene und implementierte Prov2ONE Al- gorithmus übersetzt dafür die Struktur und Ausführungstraces von BPEL-Workflow- Definitionen automatisch in das Provenance-Modell ProvONE. Hierbei ermöglicht die Verfügbarkeit der vollständigen BPEL-Provenance-Daten in ProvONE nicht nur eine aggregierte Analyse der Workflow-Definition mit ihrem Ausführungstrace, sondern gewährleistet auch die Kompatibilität von Provenance-Daten aus unterschiedlichen Spezifikationssprachen. Die vierte Komponente unseres wissenschaftlichen Datenarchives ist das Provenance-Interoperabilitätsframework ProvONE - Provenance Interoperability Framework (P-PIF). Dieses gewährleistet die Interoperabilität von Provenance-Daten heterogener Provenance-Modelle aus unterschiedlichen Workflowmanagementsyste- men. P-PIF besteht aus zwei Komponenten: dem Prov2ONE-Algorithmus für SCUFL und MoML Workflow-Spezifikationen und Workflow-Management-System- spezifischen Adaptern zur Extraktion, Übersetzung und Modellierung retrospektiver Provenance-Daten in das ProvONE-Provenance-Modell. P-PIF kann sowohl Kon- trollfluss als auch Datenfluss nach ProvONE übersetzen. Die Verfügbarkeit hetero- gener Provenance-Traces in ProvONE ermöglicht das Vergleichen, Analysieren und Anfragen von Provenance-Daten aus unterschiedlichen Workflowsystemen. Wir haben die Komponenten des in dieser Arbeit vorgestellten wissenschaftlichen Datenarchives wie folgt evaluiert: für den Client zum Datentrasfer haben wir die Daten-übertragungsleistung mit dem Standard-Protokoll für Nanoskopie-Datensätze untersucht. Das MetaStore-Framework haben wir hinsichtlich der folgenden bei- den Aspekte evaluiert. Zum einen haben wir die Metadatenaufnahme und Voll- textsuchleistung unter verschiedenen Datenbankkonfigurationen getestet. Zum an- deren zeigen wir die umfassende Abdeckung der Funktionalitäten von MetaStore durch einen funktionsbasierten Vergleich von MetaStore mit bestehenden Metadaten- Management-Systemen. Für die Evaluation von P-PIF haben wir zunächst die Korrek- theit und Vollständigkeit unseres Prov2ONE-Algorithmus bewiesen und darüber hin- aus die vom Prov2ONE BPEL-Algorithmus generierten Prognose-Graphpattern aus ProvONE gegen bestehende BPEL-Kontrollflussmuster ausgewertet. Um zu zeigen, dass P-PIF ein nachhaltiges Framework ist, das sich an Standards hält, vergle- ichen wir außerdem die Funktionen von P-PIF mit denen bestehender Provenance- Interoperabilitätsframeworks. Diese Auswertungen zeigen die Überlegenheit und die Vorteile der einzelnen in dieser Arbeit entwickelten Komponenten gegenüber ex- istierenden Systemen

Consortium Proposal NFDI-MatWerk

This is the official proposal the NFDI-consortium NFDI-MatWerk submitted to the DFG within the request for funding the project. Visit www.dfg.de/nfdi for more infos on the German National Research Data Infrastructure (Nationale Forschungsdateninfrastruktur - NFDI) initiative. Visit www.nfdi-matwerk.de for last infos about the project NFDI-MatWerk

ECLAP 2012 Conference on Information Technologies for Performing Arts, Media Access and Entertainment

It has been a long history of Information Technology innovations within the Cultural Heritage areas. The Performing arts has also been enforced with a number of new innovations which unveil a range of synergies and possibilities. Most of the technologies and innovations produced for digital libraries, media entertainment and education can be exploited in the field of performing arts, with adaptation and repurposing. Performing arts offer many interesting challenges and opportunities for research and innovations and exploitation of cutting edge research results from interdisciplinary areas. For these reasons, the ECLAP 2012 can be regarded as a continuation of past conferences such as AXMEDIS and WEDELMUSIC (both pressed by IEEE and FUP). ECLAP is an European Commission project to create a social network and media access service for performing arts institutions in Europe, to create the e-library of performing arts, exploiting innovative solutions coming from the ICT

Service-oriented infrastructure to support the control, monitoring and management of a shop floor system

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de ComputadoresService-oriented Architecture (SOA) paradigm is becoming a broadly deployed standard for business and enterprise integration. It continuously spreads across the distinct layers of the enterprise organization and disparate domains of application, envisioning a unified communication solution. Service-oriented approaches are also entering the industrial automation domain in a top-down way. The recent application at device level has a direct impact on how industrial automation deployments will evolve. Similarly to other domains, the crescent ubiquity of smart devices is raising important lifecycle concerns related to device control, monitoring and management. From initial setup and deployment to system lifecycle monitoring and evolution, each device needs to be taken into account and to be easily reachable. The current work includes the specification and development of a modular, adaptive and open infrastructure to support the control, monitoring and management of devices and services in an industrial automation environment, such as a shop floor system. A collection of tools and services to be comprised in this same infrastructure will also be researched and implemented. Moreover, the main implementation focuses on a SOA-based infrastructure comprising SemanticWeb concepts to enhance the process of exchanging a device in an industrial automation environment. This is done by assisting (and even automate)this task supported by service and device semantic matching whenever a device has a problem. The infrastructure was implemented and tested in an educational shop floor setup composed by a set of distributed entities each one controlled by its own SOAready PLC. The performed tests revealed that the tasks of discovering and identifying new devices, as well as providing assistance when a device is down offered a valuable contribution and can increase the agility of the overall system when dealing with operation disruptions or modifications at device level