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Sonderforschungsbereich 901

Individualisierte IT-Dienstleistungen in dynamischen Märkten

Das Ziel des SFB 901 ist die Entwicklung von Methoden zur automatischen On-The-Fly-(OTF)-Konfiguration und Ausführung individueller IT-Dienstleistungen aus auf weltweiten Märkten verfügbaren Services. Neben der Konfiguration solcher Dienste durch spezielle OTF Provider und deren Ausführung durch spezielle OTF Compute Center umfasst dies die Entwicklung von Methoden zur Qualitätssicherung, Sicherheit, Interaktion und Marktentwicklung.

Heute stehen wir am Beginn eines neuen Abschnitts in der Entwicklung und Ausführung von IT-Dienstleistungen. Wir sehen erste Ansätze zur Abkehr von dem 40 Jahre alten Prinzip der Beschaffung von Software durch Einkauf von teuren, relativ unflexiblen Standardlösungen beziehungsweise der noch teureren Erstellung durch Softwarehäuser oder eigene Softwareabteilungen. Mit Grid und Cloud Computing wird es möglich, IT-Dienstleistungen und ihre benötigten Ressourcen nur bei Bedarf und nur in der benötigten Form einzukaufen. Mit den service-orientierten Architekturen stehen Methoden zur Verfügung, Software zumindest unternehmensintern flexibel zusammenzustellen. Diese ersten Ansätze für eine neue Art der Erbringung von IT-Dienstleistungen bilden den Ausgangspunkt für die Forschungen im Sonderforschungsbereich 901 „On-The-Fly Computing“.Die Vision des „On-The-Fly Computing“ sind Services, die von individuell und automatisch konfigurierten und zur Ausführung gebrachten IT-Dienstleistungen auf Märkten frei gehandelt und flexibel kombiniert werden können. Gleichzeitig zielt der SFB 901 auf die Organisation von Märkten ab, deren Teilnehmer durch geeignetes unternehmerisches Handeln einen lebendigen Markt der Services aufrechterhalten. Mit dieser Vision schaut der SFB 901 weit in die Zukunft der IT-Entwicklung und -Nutzung, deren erste Wandlungen wir aber schon heute erleben.Um zu erforschen, inwieweit diese Vision realisierbar ist, werden Methoden und Techniken entwickelt, die

  • eine weitestgehend automatische Konfiguration, Ausführung und Adaption von IT-Dienstleistungen aus Services ermöglichen, die auf Märkten weltweit verfügbar sind,
  • die Sicherung der Qualität der so erbrachten Dienstleistungen und den Schutz der Akteure in den Märkten garantieren sowie
  • die Organisation und die Weiterentwicklung dieser Märkte und die für diese Aufgaben notwendige Interaktion zwischen den Akteuren unterstützen.


Um diese Ziele zu erreichen, arbeiten Informatiker aus unterschiedlichen Disziplinen wie Softwaretechnik, Algorithmik, Rechnernetze, Systementwurf, Sicherheit und Kryptografie mit Wirtschaftswissenschaftlern zusammen, die ihre spezifische Expertise einbringen. So können die Organisation und Weiterentwicklung des Marktes vorangetrieben werden.

Organisatorisch wird der SFB durch den Vorstand, bestehend aus Professor Meyer auf der Heide als Sprecher und Professorin Wehrheim, Professor Platzner und Professor Haake als stellvertretende Sprecher, vertreten. Dr. Schroeder hat die Position des Geschäftsführers inne. Insgesamt sind vier Fachgruppen aus dem Heinz Nixdorf Institut, acht Lehrstühle aus dem Institut für Informatik, fünf Lehrstühle aus der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften sowie vier Juniorprofessoren am SFB 901 beteiligt.

Erste Förderperiode des SFB 901: Juli 2011 bis Juni 2015

In der ersten Förderperiode haben wir wesentliche Schritte in Richtung der Demonstration der Machbarkeit des On-The-Fly Computing gemacht, indem wir die Methoden und Techniken zur Lösung zentraler Teilprobleme entwickelt haben. Wir haben Beschreibungssprachen für Services, die genügend Information enthalten, um Servicekonfigurationen zu erlauben, sowie erste Methoden für den automatischen Konfigurationsprozess entwickelt. Zur Unterstützung der ressourceneffizienten Ausführung konfigurierter Services haben wir Scheduling-Verfahren in heterogenen Ausführungsumgebungen entworfen. Wir haben Verifikations- und Testmethoden entwickelt, die die Bewertung der Qualität von konfigurierten IT-Dienstleistungen erlauben. Für die Organisation des strategischen Verhaltens der Akteure im On-The-Fly Computing, also der Nutzer, die Dienstleistungen anfragen, der Provider, die diese Dienstleistungen aus Teilservices konfigurieren, und der Anbieter von Teilservices und Ausführungsressourcen, haben wir ökonomische Untersuchungen zur Preisbildung und zur Entwicklung von Reputation durchgeführt. Für die Unterstützung der für die oben genannten Aufgaben notwendigen Interaktion der Akteure haben wir Peer-to-Peer-basierte Verfahren entwickelt, die die Interaktionswünsche der Akteure durch Anpassung des dem Peer-to-Peer-System zugrunde liegenden Overlay-Netzes unterstützen. Diverse Publikationen zu Einzelfragestellungen und prototypische Entwicklungen von Tools und Demonstratoren überzeugten die DFG-Gutachter vom Stand des SFB. Professor Dr. Meyer auf der Heide erklärt: „Mit der Verlängerung der Förderung durch die DFG können wir den nächsten Schritt gehen und u. a. Konzepte für die Nutzerfreundlichkeit, die Sicherheit und die Kosteneffizienz des On-The-Fly Computing erarbeiten. Damit wird aus der Vision ein konkurrenzfähiges Paradigma für zukünftige Märkte für IT-Dienstleistungen.“

Zweite Förderperiode des SFB 901: Juli 2015 bis Juni 2019

In der zweiten Förderperiode werden einige neue Schwerpunkte in der Grundlagen-orientierten Forschung des SFB im Vordergrund stehen. Dazu gehören z. B. die Weiterentwicklung der Beschreibungssprachen im Hinblick auf Nutzerfreundlichkeit, die stärkere Einbeziehung von Methoden des Maschinellen Lernens bei der Konfiguration und der Qualitätsbewertung von Servicekonfigurationen, die Effizienzsteigerung von Compute Centern durch Re-Konfigurierbarkeit, die Untersuchung der Dynamik von Interaktionswünschen der Akteure in den Märkten und der Overlay-Netze sowie die stärkere Einbeziehung empirischer Methoden zur Analyse und Beeinflussung des strategischen Verhaltens der Akteure. Unsere Teilprojekt-übergreifenden Diskussionen, Forschungen und Entwicklungen von Architekturen, Demonstratoren und Prototypen werden wir weiter intensivieren. Zur Organisation dieser Aktivitäten richten wir orthogonal zu den Forschungsarbeiten der einzelnen Teilprojekte Querschnittthemen ein. Einen Schwerpunkt für die zweite Förderphase bildet dabei die engere Verzahnung von den Wirtschaftswissenschaften und der Informatik.

Ein anderer Schwerpunkt für die zweite Förderphase ist die exemplarische Umsetzung einer Variante einer On-The-Fly Software-Architektur im Rahmen eines TestBeds. Dieses TestBed soll vor allem den SFB-Teilprojekten als Experimentier- und Evaluations-Plattform für ihre implementierten Komponenten dienen. Darüber hinaus soll dieses TestBed dann auch als ganzheitlicher Demonstrator für die Machbarkeit des On-The-Fly Computing bei der Evaluation am Ende der zweiten Förderphase stehen.

Am 10. November 2017 haben wir mit dem Beirat des SFB den Entwicklungsstand des TestBeds sowie ein Anwendungsszenario des OTF Computing im Bereich Machine Learning diskutiert. Mit diesem On-The-Fly-Machine-Learning-(OTF-ML)-Konzept wollen wir zukünftig einen veritablen Beitrag zu den Entwicklungen liefern, die sich in der wissenschaftlichen Community unter dem Begriff AutoML – Machine Learning for Automated Algorithm Design – etabliert haben. Bei der Beiratssitzung wurden zudem Fragen zur Verstetigung resp. zu weiteren Industrie-Transfermöglichkeiten des On-The-Fly-Computing-Paradigma diskutiert.