Ein Werkzeug zur Simulation sozialen Verhaltens
Swarm-Intelligence ist eine neue Schlüsseltechnologie, insbesondere wenn es um die Optimierung komplexer Netzwerke mit vielfältigen Abhängigkeiten und multikriteriellen Entscheidungsprozessen geht. Der Entwurf und das Verständnis entsprechender Methoden und Verfahren kann kaum mit mathematisch-analytischen Methoden erfolgen und erfordert daher eine leistungsfähige Simulation und Rechnerunterstützung für Forscher und Ingenieure. Neben der Komplexität muss diese auch der hohen Dynamik und der Forderung nach vielfältigen Visualisierungsmöglichkeiten Rechnung tragen. Ferner muß dem Entwickler eine Programmierschnittstelle zur Verfügung stehen, die es auch dem nichtprofessionellen Informatiker leicht macht, neue Verhaltensweisen zu definieren und in einer bestimmten Umgabung umzusetzen. Schwerpunkte liegen hierbei auf kooperativen Prozessen, der Kommunikation der Individuen und der Arbeitsteilung zwischen diesen.
Das Werkzeug SPIDERnet ist ein Angebot für Forscher und Entwickler, die einen Zugang zu diesen neuen Technologien und Methoden suchen oder diese professionell anwenden wollen.
Implementierung der Individuen und Visualisierung
Schwärme können aus ganz unterschiedlichen Individuen mit unterschiedlichstem Verhalten bestehen: Bei Ameisen, Bienen, Spinnen und anderen Tieren mit sozialem Verhalten aus dem Bereich der Natur, bei Agenten aus dem Bereich der Softwaretechnik aber auch in zellulären Automaten und beim Kristallwachstum lassen sich Prozesse finden, die dem Bereich des Schwarmverhaltens zuzurechnen sind. In jedem Fall, wo eine Gemeinschaft aus einer Menge autonomer (auch sich unterscheidlich verhaltender Gruppen) Einzelwesen in einer bestimmten, sich verändernden Umgebung besteht, kann eine Umsetzung und Simulation mit SPIDERnet erfolgen.
Die graphische Postprocessing Unit stellt dabei sicher, dass in jedem Fall eine anschauliche Darstellung des modellierten Prozesses erfolgen kann. Umfangreiche Zusatzbausteine erlauben es dabei, verschiedenste Statistiken, Diagramme und Topologien für den Entwickler sichtbar zu machen. Intelliegnte Parametersteuerungen und Protokolltools dienen dazu, Situatiosnsequenzen aufzuzeichen und mit gleichen oder ggf. variierten Parametersätzen wiederholt untersuchen zu können.
Verteilte Arbeit
Die eigentlichen Effekte der Swarmintelligenz lassen sich nicht an kleinen Individuengruppen studieren, sondern treten erst ab Populationsgroessen von 10.000 und mehr Individuen klar zu Tage. Um Simulationsergebnisse hinreichend schnell zu erzeugen, muß SPIDERnet auf einer leistungsfähigen, flexiblen Architektur aufsetzen können. Diese kann aus bis zu 256 Rechnern bestehen, die dem Anwender irgendwo internetweit zur Verfügung stehen und auf denen er das Werkzeug bzw. Komponenten davon installieren kann. SPIDERnet übernimmt sowohl das Monitoring dieser Plattform als auch die lastabhängige Verteilung der Simulation auf alle beteiligten Rechner. So können Schwärme mit bis zu 1 Millionen Individuen in verschiedenen, selbst zu definierenden Umgebungen effizient bearbeitet werden.
Plattformunabhängigkeit
SPIDERnet ist wie viele andere Softwarelösungen von JNC komplett in Java implementiert. Einzige Voraussetzung ist eine installierte Laufzeitumgebung (JRE) in der Version 1.5. So können Simulationen in heterogenen Netzwerken durchgeführt und alle zur Verfügung stehenden Ressourcen genutzt werden. Sämtliche Funktionalität wurde ausschließlich mit den Standardbibliotheken implementiert, so dass sich der Anwender auf eine erprobte und sichere Technologie verlassen kann.