Jahresbericht Prof. Dr. Kurt Geihs. Fachgebiet Verteilte Systeme. Fachbereich 16 Elektrotechnik und Informatik. Universität Kassel

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1 Jahresbericht 2012 Prof. Dr. Kurt Geihs Fachgebiet Verteilte Systeme Fachbereich 16 Elektrotechnik und Informatik Universität Kassel

2 Vorwort Prof. Dr. Kurt Geihs Leiter des Fachgebiets Sehr geehrte Damen und Herren, vor Ihnen liegt der Jahresbericht 2012 meines Lehrstuhls an der Universität Kassel. Ich freue mich, Ihnen mit diesem Bericht eine Dokumentation unserer Aktivitäten und Ergebnisse des vergangenen Jahres in Forschung und Lehre geben zu können. In der Forschung war das Jahr 2012 durch zwei Schwerpunkte geprägt: VENUS und Multi- Robot-Systeme. Der LOEWE-Forschungsschwerpunkt VENUS, den ich als Sprecher koordiniere, hat im dritten Jahr seines Bestehens sehr gute Ergebnisse erzielt und wurde von externen Gutachtern erfolgreich evaluiert. Unser Fußballroboter-Team nahm an der Dutch Open in Eindhoven teil und belegte einen sehr guten vierten Platz in einem hochgradig besetzten Teilnehmerfeld. Auch im vom BMBF geförderten Forschungsprojekt IMPERA, in dem wir gemeinsam mit dem DFKI in Bremen Grundlagen für kooperative Explorationsroboter in Raumfahrtmissionen erforschen, wurden erste gemeinsame Ergebnisse vorgestellt. Auf den folgenden Seiten werde ich Ihnen diese und andere nennenswerte Ereignisse des Jahres 2012 näher erläutern. Falls Sie weitere Informationen wünschen, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren. Meinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern am Lehrstuhl und dem gesamten VENUS-Team danke ich herzlich für die ausgezeichneten Leistungen, das vorbildliche Engagement und den positiven Teamgeist. Ich wünsche Ihnen viel Spaß bei der Lektüre des Berichts. Kassel, im März 2013 Ihr

3 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung Überblick Lehre Struktur Lehrangebot im Berichtszeitraum Abschlussarbeiten Forschung Themen Interne Projekte Drittmittelprojekte Publikationen Sonstige Aktivitäten Promotionen am Fachgebiet Organisation von Tagungen Preise und Ehrungen Auslandsaufenthalt Vorträge Mitgliedschaften in Programmkomitees European Research Council (ERC) Akademische Selbstverwaltung Personal Übersicht Juniorprofessur Kooperative Autonome Systeme Adressen...18 Jahresbericht

4 Zusammenfassung Das von B.Braun AG und Deutsche Bank AG gestiftete Fachgebiet Verteilte Systeme an der Universität Kassel unter der Leitung von Prof. Dr. Kurt Geihs nahm im November 2004 seine Arbeit auf. Forschung und Lehre konzentrieren sich auf den Themenbereich Verteilte Systeme. Dabei geht es primär um die Grundlagen der Gestaltung und Implementierung innovativer Systemsoftware und fortschrittlicher Anwendungen für die verteilte Informationsverarbeitung. Die Schwerpunkte der aktuellen Forschungsarbeiten liegen auf den Gebieten Selbstadaptive Software, Kooperation autonomer Roboter und Sozialverträgliche Gestaltung von IKT- Systemen. Der Lehrstuhl hat auch im achten Jahr seines Bestehens an der Universität Kassel sehr erfolgreich gearbeitet. Der interdisziplinäre LOEWE-Forschungsschwerpunkt VENUS wurde positiv evaluiert und um ein Jahr verlängert. Die Fußballroboter haben wiederum ihre Spielstärke auf einem internationalen Turnier bewiesen. Die von Hendrik Skubch entwickelte Koordinationssprache ALICA erlebte eine Art Praxistransfer in das mit dem DFKI gemeinsam durchgeführte Projekt IMPERA. Die Forschungsergebnisse des Lehrstuhls wurden in zahlreichen wissenschaftlichen Publikationen, Vorträgen und im Rahmen von Informationsveranstaltungen an der Universität Kassel der Öffentlichkeit präsentiert. Neue Forschungsthemen wurden erschlossen, die in Zukunft verstärkt untersucht werden sollen. Das Berufungsverfahren für die am Fachgebiet Verteilte Systeme angesiedelte Juniorprofessur Kooperative Autonome Systeme war leider nicht erfolgreich. Jahresbericht

5 1 Überblick Das Fachgebiet Verteilte Systeme im Fachbereich Elektrotechnik/Informatik der Universität Kassel nahm im November 2004 seine Arbeit auf. Der Lehrstuhl wurde von den Firmen B.Braun AG (Melsungen) und Deutsche Bank AG (Frankfurt am Main) gestiftet. Lehrstuhlinhaber ist Prof. Dr. Kurt Geihs. Dieser Bericht gibt einen Überblick über die Aktivitäten und Ergebnisse im Jahr Zunächst fassen wir in Abschnitt 2 das Lehrangebot des Fachgebiets zusammen. Abschnitt 3 enthält eine Aufstellung der Forschungsprojekte mit ihren Inhalten und Ergebnissen. Die Publikationen des Jahres 2012 sind in Abschnitt 4 aufgelistet. Anschließend berichten wir in Abschnitt 5 über Vorträge und sonstige Aktivitäten im vergangenen Jahr. Abschnitt 6 beschreibt die aktuelle Personalausstattung. 2 Lehre Die Lehre des Fachgebiets behandelt die Themenbereiche Verteilte Systeme, Betriebssysteme und Robotik. Durch den rasanten technologischen Fortschritt in diesem Umfeld ergeben sich ständig neue Themen, welche in den Lehrveranstaltungen aufgegriffen werden und zu einer ständigen Aktualisierung der Inhalte führen. 2.1 Struktur Ziel des Lehrangebots ist es, den Studierenden ein umfassendes und koordiniertes Veranstaltungsspektrum zu bieten, das sowohl Grundlagenkenntnisse als auch aktuelles Spezialwissen vermittelt. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, grundlegende Funktionsprinzipien zu verstehen und neue Entwicklungen beurteilen zu können. Mit dem Lehrangebot des Fachgebiets kann im Bachelor- und im Master-Studiengang ein nachhaltiger Studienschwerpunkt im Bereich Verteilte Systeme gelegt werden. Die Lehrveranstaltungen bereiten die Studierenden in zielstrebiger Weise auf die Abschlussarbeit vor, lassen aber auch Freiraum zur fachlichen Verbreiterung und zu interdisziplinären Ergänzungen. Das Lehrangebot steht allen Studierenden offen und richtet sich insbesondere an die Studiengänge der Informatik, Elektrotechnik und Mechatronik. Für den Bachelor-Studiengang Informatik bietet das Fachgebiet Verteilte Systeme in jedem Wintersemester die Vorlesung und Übung Betriebssysteme als Pflichtveranstaltung im 3. Semester an. Die beiden Vorlesungen und Übungen Verteilte Systeme Architekturen und Dienste und Techniken und Dienste des Internets stellen die Basisveranstaltungen für einen Schwerpunkt im Bereich Verteilte Systeme dar. Hinzu gekommen sind im Jahr 2010 das Praktikum Kooperative verteilte Robotersysteme im Wintersemester und die Vorlesung Autonome Mobile Roboter im Sommersemester. Beide Veranstaltungen werden in Zukunft regelmäßig angeboten und sind Bestandteil des neu geschaffenen Anwendungsgebiets Robotik im Bachelor-Studiengang Informatik. Den Kern des Lehrangebots für den Master-Studiengang Informatik bildet die Vorlesung Verteilte Systeme Basisalgorithmen mit einer begleitenden Übung. Jahresbericht

6 Für Master und Bachelor werden jedes Semester Seminare, Projekte und Abschlussarbeiten zu aktuellen Forschungsthemen des Fachgebiets angeboten. 2.2 Lehrangebot im Berichtszeitraum Im Berichtszeitraum fanden die folgenden Lehrveranstaltungen statt: Semester Veranstaltung SWS WS 11/12 Betriebssysteme (Vorlesung) 2 Betriebssysteme (Übung) 2 Verteilte Systeme Architekturen und Dienste (Vorlesung) 2 Verteilte Systeme Architekturen und Dienste (Übung) 2 Praktikum Kooperative verteilte Robotersysteme 2 Seminar Aktuelle Themen in Verteilten Systemen 2 Projekt Verteilte Systeme 4/8 Kolloquium Verteilte Systeme 2 SS 12 Verteilte Systeme Basisalgorithmen (Vorlesung) 2 Verteilte Systeme Basisalgorithmen (Übung) 2 Technik und Dienste des Internets (Vorlesung) 2 Technik und Dienste des Internets (Übung) 2 Autonome mobile Roboter (Vorlesung) 2 Autonome mobile Roboter (Übung) 2 Seminar Aktuelle Themen in Verteilten Systemen 2 Projekt Verteilte Systeme 4/8 Kolloquium Verteilte Systeme 2 WS 12/13 Betriebssysteme (Vorlesung) 2 Betriebssysteme (Übung) 2 Verteilte Systeme Architekturen und Dienste (Vorlesung) 2 Verteilte Systeme Architekturen und Dienste (Übung) 2 Praktikum Kooperative verteilte Robotersysteme 2 Seminar Aktuelle Themen in Verteilten Systemen 2 Projekt Verteilte Systeme 4/8 Kolloquium Verteilte Systeme 2 Jahresbericht

7 2.3 Abschlussarbeiten Im Jahr 2012 wurden am Lehrstuhl die folgenden Abschlussarbeiten fertig gestellt: Master-Arbeiten Baraki, Harun: Ein Empfehlungssystem für Web Services basierend auf Dienstgüte- Eigenschaften und Kontextinformationen Opfer, Stephan: Towards Description Logic Reasoning Support for ALICA Diplom II Lühring, Claas: Objekterkennung mit Deep Learning auf Farb- und Tiefenbildern Bachelor-Arbeiten Jordan, Markus: Integration einer kontextsensitiven Middleware in ein Roboter-Betriebssystem Wetzel, Martin: Qualitätsanalyse eines Algorithmus zur Sensordatenfusion 3 Forschung Die Forschungsarbeiten des Fachgebiets Verteilte Systeme gehören in der Zielsetzung und Durchführung überwiegend zur Praktischen Informatik. Jedoch sind dafür immer sehr gute Kenntnisse der theoretischen Grundlagen und konzeptionellen Zusammenhänge erforderlich. Beide Aspekte Praxis und Theorie gehören untrennbar zur methodischen Vorgehensweise. Unser Ziel ist es, konzeptionelle Erkenntnisse stets auch durch einen praktischen Proof-of-Concept in Form von Prototypen zu untermauern und zu evaluieren. 3.1 Themen Das übergeordnete Forschungsthema für die Arbeiten lautet Verteilte Systeme. Die aktuellen Forschungsprojekte liegen in den nachfolgend beschriebenen Themenbereichen. Diese Themen stehen nicht isoliert nebeneinander, sondern weisen untereinander vielfältige Querbezüge und Abhängigkeiten auf, so dass Synergieeffekte entstehen. Aktuell zieht sich der Aspekt Adaptive autonome Systeme quer durch die Projekte hindurch. 1. Selbst-Adaptive Software Der Forschungsschwerpunkt liegt auf adaptiven verteilten Systemen, die zur Laufzeit ihre Verarbeitung an die aktuelle Situation anpassen, um den jeweils besten Dienst zu erbringen. Besondere Herausforderungen entstehen durch die Mobilität der Endgeräte einhergehend mit kontextabhängiger Verarbeitung und spontaner Ad-hoc-Kommunikation. Wir untersuchen Entwicklungsumgebungen, Middleware und Verfahren zur Erstellung selbst-adaptiver Anwendungen. 2. Kooperation autonomer Roboter Die Kooperation in Teams von autonom agierenden Robotern ist ein ideales Beispiel für Koordinationsaufgaben in verteilten Systemen. Konkrete Anforderungen leiten wir aus zwei Anwendungsszenarien ab: Fußballroboter und Explorationsroboter für extraterrestrische Jahresbericht

8 Missionen in unbekanntem Gelände. Bei den Fußballrobotern interessieren uns insbesondere die Modellierung und Implementierung von Kooperationsstrategien, die zur Laufzeit unter Zeitbeschränkungen und unsicheren Kommunikationsverbindungen zu einem effektiven und robusten Zusammenspiel der Roboter führen. Auch hier findet eine kontinuierliche Adaption statt, wobei die Adaptionsentscheidung aufgrund der aktuell erfassten Spielsituation dezentral von den einzelnen Robotern mehrmals pro Sekunde getroffen wird. Bei den Explorationsrobotern stellt das unbekannte Terrain eine besondere Herausforderung dar. Ziel ist die Entwicklung einer standardisierten modularen Planungsarchitektur in Form einer Software, welche integriert und verteilt auf mehreren, möglicherweise heterogenen Robotersystemen operiert. 3. Interoperabilität und Dienstmanagement in dienstorientierten Architekturen Service-orientierte Architekturen bestehen aus lose gekoppelten Dienstkomponenten, die flexibel zu mehrstufigen Dienstaggregaten komponiert werden können. Wir untersuchen das Management komplexer Dienstprozesse auf Basis von Dienstgüteanforderungen. Falls ein Dienstaggregat oder eine einzelne Dienstkomponente die geforderte Dienstgüte nicht mehr erfüllt, wird der Dienstprozess angemessen rekonfiguriert oder es werden einzelne Dienstinstanzen ersetzt, damit die Gesamt-Dienstgüte wieder stimmt. Diese Form der Adaption wird zentral von dem Dienstprozessmanager gesteuert und findet typischerweise in größeren Zeitabständen statt. Adaption umfasst hier auch die potentielle Verlagerung von Funktionen und Daten in die Cloud. 4. Entwicklungsmethodik für verteilte Anwendungen Die Entwicklung komplexer dynamischer verteilter Systeme ist eine der großen Herausforderungen der Informatik. Herkömmliche Methoden der Softwaretechnik reichen hier nicht aus, insbesondere wenn neben den funktionalen Aspekten einer Anwendung auch noch nicht-funktionale Aspekte wie Energieverbrauch, Kommunikationsaufwand und Speicherverbrauch oder auch Aspekte der Sozialverträglichkeit wie Ergonomie, rechtliche Anforderungen und Benutzerakzeptanz einzubeziehen sind. Wir untersuchen eine Reihe verschiedener Methoden, die je nach Aufgabenstellung eventuell in Kombination miteinander zur Bewältigung dieser Herausforderungen geeignet erscheinen: Modellbasierte Entwicklung, evolutionäre Algorithmen und agentenorientierte Softwareentwicklung. 3.2 Interne Projekte Die folgenden Projekte werden vornehmlich von den zur personellen Grundausstattung des Lehrstuhls gehörenden wissenschaftlichen Mitarbeitern ausgeführt: 1. RoboCup Fußball spielende Roboter sind ein ideales Anwendungsgebiet für die Erforschung autonomer, mobiler, selbst-organisierender Systeme. Dafür haben wir eine Mannschaft vollständig autonomer Fußball-Roboter aufgebaut, die unter dem Namen CarpeNoctem an Robocup-Turnieren in der Middle Size League teilnimmt. Bei internationalen Turnieren in den vergangenen Jahren belegten wir meistens einen Platz unter den ersten fünf Mannschaften. Bei der international besetzten Dutch Open im April 2012 im Jahresbericht

9 niederländischen Eindhoven wurde unser Team vierter ein besonders erfreuliches Ergebnis vor dem Hintergrund der Teilnahme vieler internationaler Top-Teams (beispielsweise Cambada (Portugal, Weltmeister 2008), MRL (Iran, 2. Platz Weltmeisterschaft 2012) und Hibikino Musashi (Japan, wiederholt unter den Top5)). Dabei gilt nach wie vor, dass unser Budget sich im Vergleich zu anderen Teams eher bescheiden ausnimmt. CarpeNoctem war bei mehreren öffentlichen Veranstaltungen der Universität als Aushängeschild und Eyecatcher vertreten. Im Mai 2012 veranstaltete das Unternehmen B.Braun AG in Melsungen die Kinder- und Jugendwochen. Das Team CarpeNoctem steuerte einen Workshop zum Thema Robotik bei. Schüler aus der Oberstufe konnten selbstständig Roboter programmieren, um sie durch einen Hindernis-Parcour zu manövrieren. Des Weiteren präsentierte das Team CarpeNoctem ihre selbstentwickelten Roboter bei einigen öffentlichkeitswirksamen Veranstaltungen innerhalb der Universität Kassel. Besonders zu erwähnen sind hier der Former Student Day und der Tag der Technik. Am Former Student Day wurde früheren Studenten der Universität die Möglichkeit geboten, aktuelle Forschungsarbeiten der einzelnen Fachgebiete zu besichtigen. Auch hier stießen die Arbeiten an den mobilen autonomen Roboter auf großes Interesse. Am 26. September, im Rahmen des Tag der Technik der Universität Kassel, konnte mehreren Schülergruppen der Oberstufe die Technik und wissenschaftlichen Herausforderungen autonom spielender Fußballroboter näher gebracht werden. Insbesondere die Kombination aus anschaulichen Demonstrationen und individuellen Erläuterungen erweckte durchgängig reges Interesse und große Begeisterung für diese Thematik. Unser Forschungsinteresse im Roboter-Projekt liegt vor allem auf innovativen Aspekten verteilter Systeme wie autonomes Handeln, kooperierende Agenten und verteilte Algorithmen. Die Spezifikationssprache ALICA und weitere Software-Werkzeuge zur Beschreibung und Implementierung von Kooperationsstrategien wurden weiter verfeinert und publiziert. Die Arbeiten wurden überwiegend im Rahmen von Doktor-, Master- und Bachelorarbeiten sowie studentischen Projekten ausgeführt. Abbildung 1 zeigt die Teammitglieder beim Turnier in Eindhoven, Abbildung 2 eine Spielszene. Das Projekt wurde 2012 von der B.Braun AG Melsungen unterstützt. Weitere Informationen unter Jahresbericht

10 Abbildung 1: Team CarpeNoctem Abbildung 2: Die Roboter von CarpeNoctem bei der Dutch Open in Eindhoven 2. Autonome kooperative Strukturen Der Arbeitsbereich beschäftigt sich mit der Frage, wie der Entwurf von Systemen, die aus zahlreichen autonomen Komponenten bestehen, so gestaltet werden kann, dass nicht nur die Funktionalität der Anwendung sondern auch nicht-funktionale Anforderungen wie Energiesparsamkeit oder Robustheit möglichst gut erfüllt werden. Ziel dieser Arbeiten ist ein genereller Ansatz, welcher die bekannten Entwurfsansätze (Struktur, Verhalten, Interaktion) ausbaut und dabei für unterschiedliche Szenarien in den Bereichen Softwareagenten, Roboterteam-Steuerung und Sensornetze anwendbar ist. Während in den vergangenen Jahren der Einsatz von evolutionären Algorithmen für die Bildung kollektiven Verhaltens von Agenten über Emergence Engineering sowie die Nutzung Jahresbericht

11 von Selbstmanagement für einfache Webdienste-Orchestrierungen im Vordergrund standen, stand im vergangen Jahr die Gestaltung und Optimierung von Sensornetz-Anwendungen im Mittelpunkt. Dazu werden diese Anwendungen mit einer neu entwickelten Modellierungssprache modelliert und per Modelltransformation in ein Simulationsmodell transformiert, mit dem die Optimierung des Entwurfs erfolgt. 3.3 Drittmittelprojekte Akademische Forschungsprojekte in den geschilderten Themenbereichen brauchen den Kontakt zur industriellen Praxis. Daher sind Kooperationsprojekte mit der Industrie und akademischen Partnern ein fester Bestandteil der Forschungsarbeiten des Fachgebiets. Auch hat sich in der Vergangenheit gezeigt, dass die Zusammenarbeit mit anderen Fachdisziplinen wertvolle Impulse für die eigenen Entwicklungen liefern kann. Entsprechende Kooperationen und Programme in der Universität Kassel und über die Universität hinaus werden angestrebt. 1. Integrated Mission Planning for Distributed Robot Systems (IMPERA) [BMBF] Das Forschungsprojekt IMPERA erforscht Planungsgrundlagen und Strategien zur verteilten Missions- und Aufgabenplanung durch mobile autonome Roboter für extraterrestrische Missionen. Ein Beispiel dafür ist die Exploration einer unbekannten lunaren Umgebung durch ein Team von mobilen Robotern. Die Planung bezieht sich auf mobile verteilte Robotersysteme, die in ihrer Art heterogen sein können und eine Planung auf Missionsebene ermöglichen. Ziel ist die Entwicklung einer standardisierten modularen Planungsarchitektur in Form einer integrierten Software, welche verteilt auf mehreren Robotersystemen operiert. Das Projekt wird vom Fachgebiet Verteilte Systeme gemeinsam mit dem Robot Innovation Center (RIC) des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen durchgeführt. Das Fachgebiet Verteilte Systeme konzentriert sich im Projekt IMPERA maßgeblich auf den Entwurf einer maschinenverständlichen Sprache zur Missionsbeschreibung. Darauf aufbauend wird ein Planungssystem entwickelt, welches beschränkte Ressourcen, wie Energie und heterogene Fähigkeiten, berücksichtigen kann. Hierzu wird eine entsprechende Architektur konzipiert und implementiert. Zu den weiteren Schwerpunkten des Projekts gehören geeignete Koordinationsstrategien und das Spatial Reasoning für Multi-Roboter- Systeme. Im Jahr 2012 wurde die im Fachgebiet entwickelte Sprache ALICA in Richtung eines integrierten Planungssystems erweitert. Das erforderte die prototypische Entwicklung sowie Integration eines Planers, welcher in Zukunft optimiert und entsprechend der Anforderungen ergänzt wird. Weitere Informationen: Jahresbericht

12 2. Gestaltung technisch-sozialer Vernetzung in situativen ubiquitären Systemen (VENUS) [Land Hessen] Das Land Hessen fördert im Rahmen der hessischen Landes- Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE) an der Universität Kassel den interdisziplinären Forschungsschwerpunkt Gestaltung technisch-sozialer Vernetzung in situativen ubiquitären Systemen (VENUS) in den Jahren mit ca. 4,2 Millionen Euro. Der Schwerpunkt wird von Professor Geihs als Sprecher koordiniert. Offiziell nahm das Verbundprojekt seine Arbeit am 1. Januar 2010 auf. Als Teilprojektleiter beteiligt sind die Professoren Klaus David (Kommunikationstechnik), Kurt Geihs (Verteilte Systeme), Jan Marco Leimeister (Wirtschaftsinformatik), Alexander Roßnagel (Öffentliches Recht), Ludger Schmidt (Mensch-Maschine-Systemtechnik) und Gerd Stumme (Wissensverarbeitung). Im Jahr 2011 kam Professor Wacker als Juniorprofessur für Softwaretechnik für Ubiquitous-Computing-Anwendungen hinzu. Im Jahr 2012 wurde die bereits im vergangenen Jahr begonnene Entwicklung der Version 2 des Demonstrators Meet-U beendet. Bei dieser Version kam die neue Kasseler Methode zum Einsatz und es wurden die dazu notwendigen Domänenexperten aus den Fachgebieten öffentliches Recht, Wirtschaftsinformatik und Mensch-Maschine-Systemtechnik einbezogen. Version 2 baut auf dem neuen Adaptionsmanager auf und verwendet neue Adaptionskonzepte für die Adaption von User-Interface-Komponenten. Zur Evaluation des methodischen Ansatzes wurde Meet-U Version 2 mit Version 1, welche ohne die anderen Disziplinen entwickelt wurde, in zwei Benutzerstudien mit jeweils ca. 140 Teilnehmern verglichen. Diese beantworteten gezielte Fragen zu Benutzerfreundlichkeit, Rechtsverträglichkeit und Vertrauen. Beide Evaluationen benutzten denselben Versuchsaufbau. Zu Beginn mussten die Teilnehmer 20 Minuten einen Fragebogen ausfüllen, in dem der allgemeine Kenntnisstand (Vertrautheit mit Smartphone, Affinität zu Technik, usw.) abgefragt wurde. Anschließend mussten die Teilnehmer einige praktische Aufgaben (20 Minuten) ausführen und einen weiteren Fragebogen (20 Minuten) ausfüllen, in dem Fragen zu den verwendeten Konzepten, der Rechtsverträglichkeit, der Bedienbarkeit und der Vertrauenswürdigkeit zu beantworten waren. Die Auswertungen dieser Evaluationen zeigten unter anderem, dass die Verwendung von vertrauensunterstützenden Komponenten hilfreich ist, um das Vertrauen in die Anwendung zu erhöhen. Der Adaptionsmanager wurde erweitert, um die benötigten adaptiven Komponenten systematisch umzusetzen und ein neues benutzerfreundlicheres Adaptionskonzept zu unterstützen. In diesem Konzept ist eine explizite Trennung von Benutzeraufgaben und Systemaufgaben vorgesehen: Systemaufgaben beschreiben Aufgaben, welche vom System im Hintergrund automatisch ausgeführt werden. Benutzeraufgaben hingegen werden vom Benutzer explizit wahrgenommen. Hierbei handelt es sich in der Regel um Systemkomponenten, mit denen der Benutzer interagiert, wie z.b. eine kartenbasierte Navigation. Die bisherigen Evaluationsergebnisse haben gezeigt, dass die Systemaufgaben vom System adaptiert werden können, während die autonome Adaption der Benutzeraufgaben häufig zu einem Gefühl von Kontrollverlust beim Benutzer führt. Jahresbericht

13 Der erweiterte Adaptionsmanager fasst zusammenhängende Benutzeraufgaben in einem sog. Benutzer-Fokus zusammen. Aufgrund der vorhandenen Kontextinformationen aus dem Umfeld des Benutzers wird der aktuelle Fokus ermittelt. Ein Fokuswechsel wird dem Benutzer jedoch nur vorgeschlagen; es findet keine automatische Adaption statt. Dies gibt dem Benutzer die Möglichkeit selber zu entscheiden, ob er wechseln oder im aktuellen Fokus bleiben möchte und verhindert somit das Gefühl von Kontrollverlust. Weitere Informationen unter Abbildung 3: Stand des Demonstrators Meet-U 3. Optimized Software Engineering of Sensor Networks [BMBF und NRF, Südafrika] In diesem Projekt wird die optimierte modellgetriebene Softwareentwicklung für Anwendungen in Sensornetzen erforscht. Optimierungsziele sind die Einbeziehung von Aspekten wie Reduktion des Energieverbrauchs und des Kommunikationsaufwands in das Design der Software. Konkrete Projektziele sind: Entwicklung einer Modellierungssprache für Sensornetzanwendungen; Modelltransformationen auf der Basis semantisch annotierter Modelle; Generierung von Simulationsmodellen aus den Anwendungsmodellen und Optimierung der Anwendungen mit Hilfe von evolutionären Algorithmen; prototypische Implementierung und Evaluation anhand eines Beispielszenarios. In diesem Projekt arbeitet das Fachgebiet Verteilte Systeme mit Dr. Stefan Gruner von der University of Pretoria, Südafrika, zusammen. Auch im Jahr 2012 fand der aus dem Projekt heraus initiierte internationale Workshop zum Thema Software Engineering for Sensor Network Applications (SESENA) im Rahmen der renommierten Konferenz ACM/IEEE International Conference on Software Engineering (ICSE) statt. Ort der Veranstaltung war Zürich. K. Geihs und K. Römer (Universität Lübeck) waren General Chairs dieser Ausgabe des Workshops. Jahresbericht

14 4. Mobile Cloud Computing with Adaptive Applications (MOCCA) [DAAD und NFR, Norwegen] Bei der Integration von mobilen Geräten und Ressourcen in der Cloud stellen sich eine Reihe ungelöster Forschungsfragen. Einige davon sollen im Projekt MOCCA adressiert werden. Ein Schwerpunktthema wird die Adaption der Anwendungen auf dem mobilen Computer an die sich dynamisch ändernden Ablaufbedingungen sein, z.b. können drahtlose Kommunikationsverbindungen ausfallen, neue bessere Dienste in der Cloud gefunden und eingebunden werden, energie-intensive Berechnungen nach Bedarf vom lokalen Computer in die Cloud verlagert werden u.v.m. Hier sollen Entscheidungsmodelle entwickelt werden und prototypisch implementiert und evaluiert werden. MOCCA wurde Ende 2012 genehmigt und ist ein Kooperationsprojekt mit der Universität Oslo. Das Projekt wird vom BMBF und NFR (Norwegen) im Rahmen des Programms PPP Norwegen gefördert. 4 Publikationen 1. S. Hallsteinsen, K. Geihs, N. Paspallis, F. Eliassen, G. Horn, J. Lorenzo, A. Mamelli, G.A. Papadopoulos: A Development Framework and Methodology for Self-Adapting Applications in Ubiquitous Computing Environments. Journal of Systems and Software, Vol. 85, Issue 12, Seiten , Elsevier, Dezember K. Behrenbruch, M. Atzmüller, C. Evers, L. Schmidt, G. Stumme, K. Geihs: A Personality Based Design Approach Using Subgroup Discovery. 4th International Conference on Human-Centered Software Engineering (HCSE), Toulouse, Seiten , Springer- Verlag, LNCS, C. Evers, R. Kniewel, K. Geihs, L. Schmidt: Achieving User Participation for Adaptive Applications. 6th International Conference on Ubiquitous Computing & Ambient Intelligence, Vitoria-Gasteiz, Spain, Dezember K. Behrenbruch, R. Kniewel, S. Niemczyk, L. Schmidt: Akzeptanz technikferner Nutzergruppen für innovative Smartphone-Apps, VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik, Kaiserslautern, Dezember K. Geihs, M. Wagner: Context-Awareness for Self-Adaptive Applications in Ubiquitous Computing Environments. International Conference on Context-Aware Systems and Applications, Ho Chi Minh City, Vietnam, Springer, November D. Comes, H. Baraki, R. Reichle, K. Geihs: BPRules and the BPR-Framework- Comprehensive Support for Managing QoS in Web Service Compositions. 12th IFIP International Conference on Distributed Applications and Interoperable Systems, Springer, Stockholm, Juni D. Comes, C. Evers, K. Geihs, A. Hoffmann, R. Kniewel, J. M. Leimeister, S. Niemczyk, A. Roßnagel, L. Schmidt, T. Schulz, M. Söllner, A. Witsch: Designing Socio-Technical Applications for Ubiquitous Computing - Results from a Multidisciplinary Case Study. 12th IFIP International Conference on Distributed Applications and Interoperable Systems, Springer, Stockholm, Juni D. Kirchner, K. Geihs: Merging Backgrounds An Interdisciplinary Course Concept for a Robotic Laboratory. 3rd International Workshop Teaching Robotics, Teaching with Robotics, Seiten , April K. Geihs, J. M. Leimeister, A. Roßnagel, L. Schmidt: On Socio-technical Enablers for Ubiquitous Computing Applications. 3rd Workshop on Enablers for Ubiquitous Jahresbericht

15 Computing and Smart Services. IEEE/IPSJ 12th International Symposium on Applications and the Internet (SAINT), (EUCASS 2012), Izmir, Türkei, Juli M. Kirchhoff, K. Geihs: Querying SAP ERP with SPARQL. 8th International Conference on Semantic Systems Graz, I-SEMANTICS, ACM ICPS, Austria, September H. Skubch: Solving Non-Linear Arithmetic Constraints in Soft Realtime Environments. 27th Symposium On Applied Computing, Vol. 1, Seiten 67-75, ACM SAC, Harun Baraki, Diana Comes, Kurt Geihs, Context-aware Prediction of QoS and QoE Properties for Web Services, GI/ITG Conference on Networked Systems (NetSys), Stuttgart, März Jacqueline Floch, Cristina Fra, Rolf Fricke, Kurt Geihs, Michael Wagner, Jorge Lorenzo, E. Soladana, S. Mehlhase, Nearchos Paspallis, H. Rahnama, P.A. Ruiz, U. Scholz, Playing MUSIC building context-aware and self-adaptive mobile applications, Software: Practice and Experience, Vol. 43, page , Wiley, März Rogério Lemos, Holger Giese, Hausi A. Müller, Mary Shaw, Jesper Andersson, Luciano Baresi, Basil Becker, Nelly Bencomo, Yuriy Brun, Bojan Cukic, Ron Desmarais, Schahram Dustdar, Gregor Engels, Kurt Geihs, Karl M. Göschka, Alessandra Gorla, Vincenzo Grassi, Paola Inverardi, Gabor Karsai, Jeff Kramer, Marin Litoiu, Antonia Lopes, Jeff Magee, Sam Malek, Serge Mankovskii, Raffaela Mirandola, John Mylopoulos, Oscar Nierstrasz, Mauro Pezzè, Christian Prehofer, Wilhelm Schäfer, Rick Schlichting, Bradley Schmerl, Dennis B. Smith, João P. Sousa, Gabriel Tamura, Ladan Tahvildari, Norha M. Villegas, Thomas Vogel, Danny Weyns, Kenny Wong, Jochen Wuttke, Software Engineering for Self-Adaptive Systems: A Second Research Roadmap, Software Engineering for Self-Adaptive Systems II, LNCS, Vol. 7475, page 1-32, Yuriy Brun, Ron Desmarais, Kurt Geihs, Marin Litoiu, Antonia Lopes, Mary Shaw, Michael Smit, A Design Space for Self-Adaptive Systems, Software Engineering for Self-Adaptive Systems II, Springer-Verlag, LNCS, Vol. 7475, page 33-50, Kurt Geihs, Self-Adaptivity from Different Application Perspectives, Software Engineering for Self-Adaptive Systems II, Springer-Verlag, LNCS, Vol. 7475, page , Sonstige Aktivitäten 5.1 Promotionen am Fachgebiet Skubch, Hendrik: Modelling and Controlling Behaviour of Cooperative Autonomous Mobile Robots (mit Auszeichnung) 5.2 Organisation von Tagungen 3 rd International Workshop on Software Engineering for Sensor Network Applications (SESENA'12) Professor Geihs war General Co-Chair des Workshops Software Engineering for Sensor Network Applications (SESENA)" in Zürich (Schweiz) im Juni Workshop Soziotechnisches Systemdesign im Zeitalter des Ubiquitous Computing (SUBICO) Professor Geihs war Mit-Organisator des 2. Workshops Soziotechnisches Systemdesign im Zeitalter des Ubiquitous Computing (SUBICO), im Rahmen der 42. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik im September 2012 an der TU Braunschweig. Der Workshop Jahresbericht

16 wurde im Rahmen des Forschungsschwerpunkts VENUS gemeinsam mit dem Fachgebiet Wirtschaftsinformatik (Prof. Dr. J.-M. Leimeister, Dr. H. Hoffmann) organisiert. Als eingeladener Redner präsentierte Prof. Dr. Paul Lukowicz (DFKI Kaiserslautern) eine Key Note zum Thema Socially Aware Computing and the EU FET FuturICT Flagship Initiative". Der Workshop wird auch in 2013 stattfinden. Abbildung 4: Organisatoren und Gastredner (von links: Geihs, Lukowicz, Hoffmann) 5.3 Preise und Ehrungen Das von den wissenschaftlichen Mitarbeitern Dominik Kirchner, Daniel Saur, Hendrik Skubch und Andreas Witsch geleitete Fußball-Roboter-Team CarpeNoctem belegte bei den International RoboCup Dutch Open in Eindhoven im Juni 2012 den vierten Platz. (Siehe auch Kapitel 3.) 5.4 Auslandsaufenthalt Christoph Evers arbeitete als Gastwissenschaftler vom 5. März bis zum 1. Juni 2012 am renommierten Trinity College in Dublin. Unter der Leitung von Dr. Siobhán Clarke forschte er zusammen mit anderen Mitarbeiten in einem Projekt zum Thema "Smart Grids". Dessen Ziel ist es, ein Stromnetz an die sich ständig ändernden Einflussfaktoren anzupassen, um ein optimales Verhältnis zwischen Energieangebot und -nachfrage zu erreichen. Dynamische Einflussgrößen sind die aktuelle Nachfrage, das Angebot, die Marktpreise und die persönlichen Vorlieben des Konsumenten. Wir bedanken uns bei Dr. Siobhán Clarke und dem Trinity College Dublin für die freundliche Unterstützung. 5.5 Vorträge Evers, Christoph: User Control in Self-Adaptive Applications; Trinity College, Dublin, Irland Comes, Diana: BPRules and the BPR-Framework- Comprehensive Support Jahresbericht

17 for Managing QoS in Web Service Compositions. 12th IFIP Intern. Conf. on Distributed Applications and Interoperable Systems, Stockholm, Schweden Evers, Christoph: Designing Socio-Technical Applications for Ubiquitous Computing - Results from a multidisciplinary Case Study; 12th IFIP Intern. Conf. on Distributed Applications and Interoperable Systems, Stockholm, Schweden Geihs, Kurt: On Socio-technical Enablers for Ubiquitous Computing Applications; 3rd Workshop on Enablers for Ubiquitous Computing and Smart Services (EUCASS 2012), Izmir, Türkei Geihs, Kurt: Context-Awareness for Self-Adaptive Applications in Ubiquitous Computing Environments; International Conference on Context- Aware Systems and Applications, Saigon, Vietnam Geihs, Kurt: Self-adaptive, context-aware software systems; Universität Hanoi, Hanoi, Vietnam Evers, Christoph: Achieving User Participation for Adaptive Applications; 6th Intern. Conf. on Ubiquitous Computing and Ambient Intelligence, Vitoria- Gasteiz, Spanien 5.6 Mitgliedschaften in Programmkomitees Christoph Evers 9 th International Conference on Mobile Web Information Systems (MobiWIS-2012), August 2012, Niagara Falls, Ontario, Canada Prof. Dr. Kurt Geihs 6 th International Workshop on Self-Organizing Systems (IWSOS 2012), Delft, Niederlande, März th Dependable and Adaptive Distributed Systems (DADS) Track of the 27th ACM Symposium on Applied Computing, Riva del Garda, Italien, März th IEEE/IFIP Network Operations and Management Symposium (NOMS), Maui/Hawaii, USA, April th International Symposium on Object/Component/Service-Oriented Real-Time Distributed Computing (ISORC), Shenzhen, China, April rd International Workshop on Software Engineering for Sensor Network Applications (SESENA 12), Zürich, Schweiz, Juni 2012 [Member of Steering Committee] 7 th ACM/IEEE International Symposium on Software Engineering for Adaptive and Self- Managing Systems (SEAMS 2012), Zürich, Schweiz, Juni th IFIP Int. Conf. on Distributed Applications and Interoperable Systems (DAIS), Stockholm, Schweden, Juni 2012 [Member of Steering Committee] 6 th IEEE International Conference on Self-Adaptive and Self-Organizing Systems (SASO), Lyon, Frankreich, September Workshop Sozio-technisches Systemdesign im Zeitalter des Ubiquitous Computing (SUBICO), im Rahmen der Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik, Braunschweig, September 2012 [Mitorganisator] Jahresbericht

18 13 th IEEE/IFIP Network Operations and Management Symposium (NOMS), Maui, Hawaii/USA, April European Research Council (ERC) Professor Geihs ist Mitglied des Gutachter-Panels Starting Grants Computer Science and Informatics der Europäischen Gemeinschaft. Das Ziel des ERC ist to stimulate scientific excellence by supporting and encouraging the very best, truly creative scientists, scholars and engineers to be adventurous and take risks in their research. The scientists are encouraged to go beyond established frontiers of knowledge and the boundaries of disciplines. In hoch-kompetitiven jährlichen Auswahlrunden werden Projektvorschläge zur Förderung ausgewählt, die sich durch die Exzellenz des Antragstellers und den wegweisenden, bahnbrechenden Charakter des Projektvorhabens auszeichnen. Dem Panel gehören Wissenschaftler aus Europa und USA an. 5.8 Akademische Selbstverwaltung Prof. Dr. Kurt Geihs Mitglied im Fachbereichsrat Vorsitzender des Forschungsausschuss Vorsitzender des Promotionsausschuss für den Dr. rer. nat. Mitglied und Vorsitzender der Berufungskommission Juniorprofessur Kooperative Autonome Systeme Mitglied im Prüfungsausschuss Informatik Diplom Mitglied im Prüfungsausschuss Informatik Bachelor Mitglied im Prüfungsausschuss Informatik Master Mitglied der Bibliothekskommission Auslandsstudium-Beauftragter des Fachbereich 16 Mitglied des Nutzergremiums der Uniwerkstätten Vertrauensdozent der Gesellschaft für Informatik (GI) Dominik Kirchner Mitglied der Berufungskommission Juniorprofessur Kooperative Autonome Systeme Thomas Kleppe Mitglied im Fachbereichsrat Daniel Saur Mitglied der Berufungskommission Juniorprofessur Kooperative Autonome Systeme Jahresbericht

19 6 Personal Auch in 2012 waren Abgänge und Zugänge beim Personal zu verzeichnen: Hendrik Skubch schloss seine Promotion erfolgreich ab (siehe Abschnitt 5.1) und nahm eine Stelle in Japan an. Seine Landesstelle übernahm Andreas Witsch, der zuvor eine Projektstelle hatte. Neu hinzugekommen sind im November 2012 die wissenschaftlichen Mitarbeiter Harun Baraki und Stephan Opfer, beide echte Eigengewächse des Fachgebiets. 6.1 Übersicht Wissenschaftliche Mitarbeiter Landesstellen: Christoph Evers, M.Sc. (WM, seit 02/09), Dipl.-Ing. Dominik Kirchner (WM, seit 10/09), Dipl.-Inf. Hendrik Skubch (WM, von 11/07 bis 06/12), Andreas Witsch, M.Sc. (WM, seit 10/12), N.N. (Post-Doktorand) Drittmittelstellen: Harun Baraki, M.Sc. (WM, seit 11/12), Diana Comes, M.Sc. (WM, seit 09/07), Tareq Rezaul Haque, M.Sc. (WM, seit 10/11), Stefan Niemczyk, M.Sc. (WM, seit 02/11), Stephan Opfer, M.Sc. (WM, seit 11/12), Daniel Saur, M.Sc. (WM, seit 06/10), Andreas Witsch, M.Sc. (WM, von 10/10 bis 09/12), Stipendiat: Thang Nguyen, M.Sc. (WM, seit 10/09), (Herr Nguyen besitzt ein Promotionsstipendium der Regierung Vietnams.) Externe Doktoranden: Marc Kirchhoff, M.Sc. (SAP Research Dresden, seit 10/11), Maher Salem, M.Sc. (Hochsch. Fulda, seit 07/11), Andreas Textor, M.Sc. (Hochschule RheinMain, seit 10/11), Nicht-Wissenschaftliche Mitarbeiter Heidemarie Bleckwenn (Verwaltungsangestellte, seit 03/11), Thomas Kleppe (Systemadministrator, seit 07/05), Studentische Hilfskräfte Philipp Faßheber Stefan Jakob Viktor Mezker Tim Schaake Christian Schaub Jonas Scherbaum Tim Schlüter Patrick Schweinsberg Philipp Sperber Jahresbericht

20 6.2 Juniorprofessur Kooperative Autonome Systeme Das Berufungsverfahren für die Juniorprofessur Kooperative Autonome Systeme, die am Fachgebiet Verteilte Systeme als Nachfolge für die Stelle eines Wissenschaftlichen Assistenten eingerichtet werden soll, brachte im ersten Durchlauf nicht den gewünschten Erfolg. Der Berufungsvorschlag der Berufungskommission enthielt zwei Bewerber. Der Ruf erging an den Bewerber auf Platz 1 der Liste; dieser nahm aber nach längerer Verhandlung ein anderes Angebot an. Der Bewerber auf Platz 2 hatte bereits ein Angebot aus der Industrie angenommen und stand nicht mehr zur Verfügung. Die Stelle wurde daher am neu ausgeschrieben. 7 Adressen Prof. Dr. Kurt Geihs Universität Kassel Fachbereich 16 Elektrotechnik und Informatik Fachgebiet Verteilte Systeme Wilhelmshöher Allee Kassel Telefon (0561) (0561) Telefax (0561) geihs@uni-kassel.de Skype kurtgeihs Jahresbericht