Dipl.-Math. Michael Reiter

Ehemaliger Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand

Projekte

Stuttgart Research Centre for Simulation Technologie und Exzellenz-Cluster "Simulation Technology (SimTech)"

Das IAAS arbeitet im Bereich "SimTech" an der Erstellung eines Workflow Management Systems (WfMS) zum Modellieren und Ausführen von Simulationsworkflows. Das WfMS wird speziell auf die Bedürfnisse von Wissenschaftlern zugeschnitten sein. Die zugrundeliegende technische Komplexität soll Wissenschaftlern verborgen bleiben, so dass sie sich auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren können.

Ergebnisse

Ausführung von Simulationsworkflows

Unser Ziel möchten wir mit drei eng zusammen arbeitenden Projekten erreichen, die sich jeweils mit einem Teilaspekt des WfMSs beschäftigen:

  • Modellierung von Simulationsworkflows
  • Ausführung von Simulationsworkflows
  • Flexibilität von Simulationsworkflows

Ziele des Projekts "Ausführung von Simulationsworkflows":
Verlässlichkeit, Verfügbarkeit, Skalierbarkeit oder Sicherheit sind bei der Ausführung von wissenschaftlichen Simulationsworkflows wesentliche Punkte. Diese Anforderungen decken sich mit denen, die Unternehmen an Workflows stellen. Entsprechend fokussiere ich mich auf die Ausführung von Instanzen, wie sie in „klassischen Workflow Umgebungen“ üblich sind – beispielsweise mit Hilfe einer BPEL-Engine. Dies steht im Gegensatz zu vielen in der Wissenschaft genutzten Workflow-Umgebungen, in denen häufig nicht die Instanz, sondern das Workflow-Modell selbst ausgeführt wird. Die klassischen Workflow Umgebungen werden im Rahmen des Projektes an die Bedürfnisse der wissenschaftlichen Simulationen angepasst: Oft sind die Datenmengen deutlich größer, es werden leistungsfähigere Computer benötigt, oder die einzelnen Aktivitäten bei den Simulationen laufen länger als bei Geschäftsprozessen. Integrierte Optimierungsfunktionalitäten können zudem Simulationen schneller und günstiger machen. Eine wesentliche Aufgabe ist es, Anwendungen, Frameworks oder Bibliotheken für Simulationen als Web Service zur Verfügung zu stellen, damit sie in Workflows genutzt werden können. Dabei sollen die einzelnen Schritte der Simulation mit Hilfe eines Workflow gesteuert werden: Wird etwa die Finite Elemente Methode (FEM) genutzt, sind die Workflow-Schritte beispielsweise das Erstellen des FEM-Gitters oder die Lösung der Matrizengleichung. Die Nachvollziehbarkeit von Simulationen auch durch nicht an der Simulation beteiligte Wissenschaftler erlaubt eine Provenance-Komponente in der Ablaufumgebung. Sie listet auf Basis von Monitoring-Funktionalitäten wie Auditing den Ablauf, die genutzten Ressourcen sowie alle wesentlichen Ereignisse der Simulationsinstanz in strukturierter Form auf. Diese Informationen werden automatisch gespeichert und damit bei Bedarf auch langfristig verfügbar gemacht.

Herausforderungen: des Projekts "Ausführung von Simulationsworkflows":
  • Anpassung klassischer Workflow Management Systeme an die Bedürfnisse von Wissenschaftlern
  • Bereitstellung von Anwendungen, Frameworks und Bibliotheken für Simulationen als Web Service
  • Bereitstellung von Ressourcen wie Computer Systeme oder Datenbanken
  • Einfacher und performanter Umgang mit großen Datenmengen
  • Aufbereitung von Auditing-Informationen, damit Simulationen von anderen Wissenschaftlern nachvollzogen werden können

Veröffentlichungen

Buchbeiträge

  1. Görlach, Katharina; Sonntag, Mirko; Karastoyanova, Dimka; Leymann, Frank; Reiter, Michael: Conventional Workflow Technology for Scientific Simulation. In: Yang, Xiaoyu (Hrsg); Wang, Lizhe (Hrsg); Jie, Wei (Hrsg): Guide to e-Science, Springer-Verlag, 2011 ( pdf).

Zeitschriftenbeiträge

  1. Reiter, Michael; Breitenbücher, Uwe; Kopp, Oliver; Karastoyanova, Dimka: Quality of Data Driven Simulation Workflows. In: Journal of Systems Integration. Vol. 5(1), 2014.
  2. Krause, Robert; Allgöwer, Frank; Karastoyanova, Dimka; Leymann, Frank; Markert, Bernd; Mitschang, Bernhard; Reimann, Peter; Reiter, Michael; Schittler, Daniella; Schmitt, Syn; Waldherr, Steffen; Ehlers, Wolfgang: Scientific workflows for bone remodelling simulations. In: Applied Mathematics and Mechanics, WILEY-VCH Verlag, 2013.
  3. Krause, Robert; Schittler, Daniella; Reiter, Michael; Waldherr, Steffen; Allgöwer, Frank; Karastoyanova, Dimka; Leymann, Frank; Markert, Bernd; Ehlers, Wolfgang: Bone remodelling: A combined biomechanical and systems-biological challenge. In: Applied Mathematics and Mechanics, WILEY-VCH Verlag, 2011, pp. 99--100.
  4. Kopp, Oliver; Görlach, Katharina; Karastoyanova, Dimka; Leymann, Frank; Reiter, Michael; Schumm, David; Sonntag, Mirko; Strauch, Steve; Unger, Tobias; Wieland, Matthias; Khalaf, Rania: A Classification of BPEL Extensions. In: Journal of Systems Integration. Vol. 2(4), Online, 2011 (pdf).
  5. Sonntag, Mirko; Görlach, Katharina; Karastoyanova, Dimka; Leymann, Frank; Reiter, Michael: Process Space-based Scientific Workflow Enactment. In: International Journal of Business Process Integration and Management (IJBPIM) Special Issue on Scientific Workflows, Vol 5, No. 1, pp. 32-44, Inderscience Publishers, 2010 ( pdf).

Konferenzbeiträge

  1. Reiter, Michael; Breitenbücher, Uwe; Kopp, Oliver; Karastoyanova, Dimka: Quality of Data Driven Simulation Workflows. In: IEEE (Hrsg): 2012 8th IEEE International Conference on eScience. ( pdf).
  2. Reiter, Michael; Dustdar, Schahram; Karastoyanova, Dimka; Krause, Robert; Leymann, Frank; Pahr, Dieter; Truong, Hong-Linh: On Analyzing Quality of Data Influences on Performance of Finite Elements driven Computational Simulations. In: European Conference on Parallel Processing (Euro-Par) 2012 – 18th International Conference, Rhodos, 2012.
  3. Reiter, Michael; Breitenbücher, Uwe; Dustdar, Schahram; Karastoyanova, Dimka; Leymann, Frank; Truong, Hong-Linh: A Novel Framework for Monitoring and Analyzing Quality of Data in Simulation Workflows. In: 2011 Seventh IEEE International Conference on eScience ( pdf).
  4. Reimann, Peter; Reiter, Michael; Schwarz, Holger; Karastoyanova, Dimka; Leymann, Frank: SIMPL - A Framework for Accessing External Data in Simulation Workflows. In: Gesellschaft für Informatik (GI) (Hrsg): Datenbanksysteme für Business, Technologie und Web (BTW 2011), 14. Fachtagung des GI-Fachbereichs „Datenbanken und Informationssysteme“ (DBIS), Proceedings, 02.-04. März 2011, Kaiserslautern, Germany ( pdf).

Workshopbeiträge

  1. Breitenbücher, Uwe; Kopp, Oliver; Leymann, Frank; Reiter, Michael; Roller, Dieter; Unger, Tobias: Six Strategies for Building High Performance SOA Applications. In: Schönberger, Andreas (Hrsg); Kopp, Oliver (Hrsg); Lohmann, Niels (Hrsg): Proceedings of the 4th Central-European Workshop on Services and their Composition, ZEUS-2012.

Offene Studentische Arbeiten

Falls Du Interesse hast deine Diplomarbeit oder Master Thesis im Bereich wissenschaftliche Workflows oder Datenqualität zu schreiben schick mir doch eine Mail. Möglicherweise gibt es noch weitere Themen neben den hier beschriebenen.