Ein komponentenbasiertes Framework zur Unterstützung einer effektiven und effizienten Simulation von Agentensystemen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Adelinde Uhrmacher
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5399530

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die dritte Phase des Projektes CoSA zielte darauf ab, die Nutzbarkeit von James II zu verbessern und Fragen der Qualitätssicherung in Modellierungs- und Simulationsstudien zu addressieren. Im Vordergrund stand dabei die Ausnutzung der Erweiterbarkeit und Flexibilitat des Simulationssystems James II. • James II ist als open-source Framework angelegt. Grosse Teile der aktuell 1500 plugins sind bereits veröffentlicht. Dieser Prozess soll kontinuierlich und systematisch auch fär die aktuell entstehenden plugins fortgesetzt werden. Des weiteren wurde James II als Dienst zur Verfügung gestellt. • Der Unterstützung von Experimentier- und Validierungsprozessen galt ein besonderes Augenmerk. Dazu gehören die Schritte Spezifikation, Konfiguration, Ausführung des Modells (Simulation), Sammlung von Simulationsdaten und Analyse der Simulationsdaten. Unter Nutzung des plugin-Konzeptes wurden unterschiedliche Methoden für die einzelnen Schritte realisiert. • Das Workflow Management System WorMS wurde entwickelt, um Workflows für Modellierungs- und Simulationsprozesse zu realisieren. Eine Reihe solcher Workflows wurde identifiziert und umgesetzt und die in James II entwickelten Experimentiermethoden flexibel eingebunden. • Um Experimente einfach spezifizieren zu käonnen, wurde die eingebettete domänenspezifische Experimentiersprache SESSL entwickelt, welche die Generierung und Wiederverwendung von Experimenten erleichtert. Als Schicht zwischen Simulationssystem und Anwender lokalisiert ermöglicht SESSL die Einbindung unterschiedlicher Systeme. • Für die automatische Auswahl, Konfiguration und den Vergleich von Algorithmen wurde das Simulation Algorithm Selection Framework SASF entwickelt. Durch die Speicherung von Information zu Simulationsexperimenten und deren Auswertung mittels maschinellen Lernmethoden, können automatisch geeignete Kombinationen von Simulationsalgorithmen und Datenstrukturen selektiert werden, um die Schnelligkeit und Genauigkeit von Simulationsläufen zu steigern. Desweiteren wurde SASF erweitert, um die Leistungsanalyse und Auswahl von anderen Experimentiermethoden (z.B. zur Datenanalyse) zu unterstützen. • Die in James II entwickelten Konzepte und Methoden wurden in verschiedenen Anwendungsszenarien evaluiert. So wurde ein Modellierungs- und Simulationstool für demographische Mikromodelle entwickelt und mehrere Simulationsstudien im Bereich der Systembiologie ausgeführt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Component-based models and simulation experiments for supporting valid multi-agent system simulations. Journal of Applied Artificial Intelligence, 24(5):414–442, 2010
  Jan Himmelspach, Mathias Röhl, and Adelinde M. Uhrmacher
  
• Flexible experimentation in the modeling and simulation framework james ii – implications for computational systems biology. Briefings in Bioinformatics, 11(3):290–300, 2010
  Roland Ewald, Jan Himmelspach, Matthias Jeschke, Stefan Leye, and Adelinde M. Uhrmacher
  
• A generic adaptive simulation algorithm for component-based simulation systems. In Proceedings of the 2013 ACM SIGSIM conference on Principles of advanced discrete simulation, pages 11–22, 2013
  Tobias Helms, Roland Ewald, Stefan Rybacki, and Adelinde M. Uhrmacher
  
• Building mic-core, a specialized m&s software to simulate multi-state demographic micro models, based on james ii, a general m&s framework. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 16(3):5, 2013
  Sabine Zinn, Jan Himmelspach, Adelinde M Uhrmacher, and Jutta Gampe
  
• Composing problem solvers for simulation experimentation: A case study on steady state estimation. PLoS ONE 9(4): e91948, 2014
  Stefan Leye, Roland Ewald, and Adelinde M. Uhrmacher
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0091948)
• Sessl: A domain-specific language for simulation experiments. ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation, 24(2), 2014
  Roland Ewald and Adelinde M Uhrmacher
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1145/2567895)