Dynamische Gebietszerlegung für die verteilte Lösung gekoppelter Feldprobleme basierend auf Softwareagentensystemen (GekoProAg)

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang M. Rucker; Professor Dr.-Ing. Michael Weyrich
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243604517

Die Optimierung des durch Softwareagenten berechneten effizienten und flexiblen Berechnungsablaufs komplexer dreidimensionaler gekoppelter Feldprobleme während der Laufzeit ist das Ziel dieses Antrags. Die bisherigen Arbeiten belegen, dass der Einsatz mehrerer Softwareagenten innerhalb eines Mehragentensystems in Verbindung mit spezialisierten Algorithmen der numerischen Feldberechnung wie beispielsweise den finiten Elementen oder den Randelementen die effiziente und flexible Berechnung ermöglichen. Dazu wird das zu simulierende Gesamtproblem bisher statisch anhand zugrundeliegender Problemklassen, wie beispielsweise der beinhalteten physikalischen Zusammenhänge, gebietsweise, oder verfügbarer Ressourcen zerlegt. Die Reihenfolge der Zerlegung orientiert sich an der vom Benutzer erwarteten Stärke der Kopplungen der entstandenen Teilprobleme und stellt das übliche Vorgehen bei der Rechnung auf verteilten Ressourcen dar. Die Berechnung der Teilprobleme sowie die Berücksichtigung der Kopplungen erfolgt hier dezentral innerhalb des Softwareagentensystems angepasst auf verfügbarer Rechenressourcen, die Fähigkeiten der zur Berechnung eingesetzten Berechnungsagenten sowie deren wirtschaftlichen Nutzung. Eine Validierung der Zerlegungs- und somit auch der Kopplungshierarchie wird durch Informationen, wie beispielsweise das Konvergenzverhalten oder der aktuelle Stand der Teilberechnungen während der Systemlaufzeit möglich. Aufgrund nichtlinearer Kopplungen zwischen den Teilproblemen und wegen des nicht deterministischen Verhaltens jedes verteilten Rechnerpools ist eine dynamische Kopplungshierarchie numerisch vorteilhaft in Bezug auf die Konvergenz des iterativen verteilten Berechnungsansatzes. Bezogen auf das bestehende Agentensystem wird die dynamische Berücksichtigung der Kopplungen durch eine aktive Koordination mittels intelligenter und erlernter Entscheidungen ermöglicht. Entsprechend erfolgt hier die Umsetzung eines lernenden Systems ausgehend von in einer Wissensbasis speicherbaren Parametern gekoppelter Systeme. Dieses berücksichtigt zudem die verteilte, dezentrale Architektur, bei der Wissen nicht zentral, sondern auf verschiedenen nur temporär verfügbaren Einheiten entsteht. Eine Berücksichtigung sich aus der Wissensbasis ableitbarer Empfehlungen erfolgt innerhalb des numerischen iterativen Lösungsverfahren der Simulation durch eine Anpassung des Berechnungsablaufs. Die Evaluation der erreichten Ergebnisse mit einem besonderen Augenmerk auf die, durch dezentral und weitestgehend autonom agierende Agenten, erreichte Optimierung des Berechnungsverlaufs gekoppelter Systeme stellt den Abschluss dieses Projekts dar. Dabei stehen die Vergleichbarkeit und der durch die Lernfähigkeit gewonnene Mehrwert im Vordergrund.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen