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Wie sich die Disziplinen besser verstehen

17.09.2010
Workflow-Plattform integriert Simulationsanwendungen

Computerbasierte Simulationen gehören inzwischen in der Forschung und der Industrie zum Alltag. Oft beziehen sie sich in der Praxis allerdings nur auf eine wissenschaftliche Disziplin, basieren auf einer Theorie oder nutzen ein komplexes Simulationsprogramm.

Gekoppelte übergreifende Simulationen, für die mehrere Tools genutzt werden, sind selten – obwohl sie die Realität meist besser abbilden. Ein Beispiel hierfür sind gekoppelte Bewegungssimulationen des Skeletts, die ihre Parameter von Strukturberechnungen von Knochen erhalten. Um den Anforderungen an die interdisziplinäre Forschung besser gerecht zu werden, entwickelt die Forschergruppe um Prof. Frank Leymann und Jun.-Prof. Dimka Karastoyanova vom Institut für Architektur von Anwendungssystemen (IAAS) im Rahmen des Exzellenzclusters Simulation Technology (SimTech) der Universität Stuttgart ein Simulationssystem. Wesentlicher Bestandteil ist ein auf Simulationen angepasstes Workflow Management System.

Die Durchführung interdisziplinär angelegter Simulationen wird häufig durch die unterschiedliche Terminologie erschwert, die Wissenschaftler aus verschiedenen Disziplinen nutzen. An diesem Punkt setzt die Gruppe am IAAS an. Bei ihrer Plattform werden die Details aus den Fachbereichen zunächst als domänenspezifische Prozesse modelliert, dann aber mit Hilfe eines domänenunabhängigen Workflows gekoppelt. Der Vorteil: Wissenschaftler aus verschiedenen Disziplinen beschreiben wie bislang ihre spezifischen Abläufe mithilfe ihrer eigenen Terminologie. Die Plattform des IAAS bietet eine grafische Oberfläche zum intuitiven Erstellen von Simulationsabläufen. Die verschiedenen Simulationsaktivitäten erhalten jeweils ein Icon auf der Arbeitsfläche und werden durch die neue Workflow-Plattform zu komplexeren interdisziplinären Simulationen zusammengeführt.

Das von den IAAS-Forschern entwickelte Workflow Management System ermöglicht auf Basis der Webservice-Technologie die Integration der unterschiedlichen Simulationsanwendungen unabhängig von den genutzten Programmiersprachen, Betriebssystemen oder der Rechnerplattformen. Eine sogenannte Workflow-Engine koordiniert und automatisiert die Ausführungen. Vormals manuell durchgeführte Aufgaben wie die Bereitstellung von Daten, Hardware und Ressourcen oder der Start von Programmen übernimmt das Workflow-System. Auch hilft es die Ablaufgeschwindigkeit der Simulationen zu verbessern – etwa durch Workflow-Instanzen, die die bisherigen Möglichkeiten der parallelen Ausführung erweitern.

Die am IAAS vorangetriebenen Projekte von Prof. Frank Leymann und Jun.-Prof. Dimka Karastoyanova führen Wissen verschiedener Fachbereiche zusammen: Wie im Beispiel der Simulation von Strukturänderungen eines menschlichen Oberschenkelknochens Mechanik und Sportmedizin. Auch Prozesse aus der Chemie, der Physik und der Biologie können mit dem neuen System Hand in Hand berechnet werden, beispielsweise bei der Kopplung von quantenmechanischen und molekularmechanischen Methoden um Katalysereaktionen in Molekülen zu berechnen. Entsprechende Simulationen kommen zum Beispiel bei der Entwicklung von Antibiotika zum Einsatz.

Ansprechpartner: Jun.-Prof. Dimka Karastoyanova, IAAS, Tel. 0711/7816 476, e-mail: karastoyanova@iaas.uni-stuttgart.de;

Michael Reiter, IAAS, Tel. 0711/7816 416, e-mail: michael.reiter@iaas.uni-stuttgart.de

Andrea Mayer-Grenu | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de/presse/mediendienst/10/

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