Effiziente Simulation von zellbiologischen Mehrebenenmodellen (ESCeMMo)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Adelinde Uhrmacher
• Fachliche Zuordnung: Softwaretechnik und Programmiersprachen ; Datenmanagement, datenintensive Systeme, Informatik-Methoden in der Wirtschaftsinformatik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 225222086

Die Anzahl an ausdrucksstarken Sprachen, welche die Mehrebenenmodellierung und Simulation in der Zellbiologie unterstützen, nimmt stetig zu. Deren vielfältige Funktionen tragen zu einer flexiblen und vereinfachten Modellierung komplexer, dynamischer Systeme bei, aber sie bedeuten auch eine Herausforderung für eine effiziente Simulation. Das Ziel des Forschungsprojektes ESCeMMo (Effiziente Simulation von Zellbiologischen Mehrebenenmodellen) ist es, effiziente Ausführungsstrategien zu entwickeln, welche die Eigenschaften und speziellen Anforderungen ausdrucksstarker Mehrebenenmodellierungssprachen berücksichtigen.Da nicht alle Modelle gleichermaßen das gesamte Spektrum der angebotenen Funktionen ausschöpfen, sollen maßgeschneiderte Simulatoren, welche spezifische Einschränkungen für eine effizientere Simulation ausnutzen, automatisch selektiert und angewendet werden. Mehralgorithmen-Ansätze sollen entwickelt werden, welche eine effektive Partitionierung des Modells in Submodelle, sowie die Auswahl und Synchronization geeigneter Simulatoren für diese Submodelle umfasst. Modelldekomposition wie auch funktionale Dekompositionsstrategien sollen untersucht werden, um effektiver einzelne wie auch mehrere Simulationsläufe zu parallelisieren. Die Forschung basiert auf ML-Rules, einer ausdrucksstarken regelbasierten Sprache für die Mehrebenenmodellierung und Simulation in der Zellbiologie. Die entwickelten Methoden werden anhand von Performanzstudien und einer Simulationsstudie zu Mitochondrien evaluiert. Letztere wird auch zentrale Funktionen der Sprache testen. Die Ergebnisse des Projektes werden zur Effizienz der Simulation von Mehrebenenmodellen beitragen, das Portfolio von Ausführungsmethoden für ausdrucksstarke Modellierungssprachen erweitern, und deren Anwendbarkeit für zellbiologische Fragestellungen erhöhen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen