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  • Publication
    Transactional support for cooperative applications
    (GMD Forschungszentrum Informationstechnik, 1999)
    Wäsch, J.
    Eine Vielzahl von Tätigkeiten, die in heutigen Unternehmen anfallen, werden nicht mehr von Einzelpersonen bearbeitet, sondern gemeinsam in der Gruppe gelöst. Beispiele sind das gemeinsame Erstellen von Dokumenten, Designprozesse, Softwareentwicklung und unternehmensweite Geschäftsprozesse. Allerdings werden kooperative Abläufe von heutigen Anwendungsprogrammen nicht bzw. nur unzureichend unterstützt, so daß die Anwender selbst für einen korrekten Arbeitsablauf und die Konsistenz gemeinsam benutzter Dokument- und Informationsbestände verantwortlich sind. Die Erhaltung der Konsistenz von Daten bei gleichzeitigem Zugriff mehrerer Benutzer ist die klassische Aufgabe des Transaktionsmanagements in Datenbankverwaltungssystemen. Das traditionelle Transaktionsmodell basiert dabei auf der Annahme einer hohen Zahl relativ kurzer Transaktionen, die atomar und isoliert voneinander ablaufen. Kooperative Anwendungen haben allerdings stark abweichende Anforderungen an Transaktionsunterstützung. Ein kooperatives Transaktionsmodell muß strukturierte Arbeitsprozesse von langer Dauer unterstützen und dabei eine flexible, interaktive und konsistenzerhaltende Kooperation der Gruppenmitglieder auf gemeinsam genutzten Datenbeständen ermöglichen. In dieser Dissertation beschreiben wir ein neuartiges Transaktionsmodell (COACT), das Kooperation zwischen mehreren Benutzern ermöglicht, gleichzeitig aber transaktionsartige Ausführungsgarantien sowohl für die Arbeit der Gruppe als auch für die Arbeit des einzelnen Benutzers gibt. Ausgangspunkt der Dissertation ist eine umfassende Anforderungsanalyse verschiedener kooperativer Anwendungen. Das Spektrum reicht dabei von routinemäßiger Vorgangsbearbeitung bis zu unstrukturierten, kreativen Aufgaben, die stark interaktiv und kooperativ durchgeführt werden. Alle untersuchten Anwendungen sind durch abwechselnde Phasen individueller und gemeinsamer Arbeit gekennzeichnet. Um unabhängige Arbeit zu ermöglichen, wird im COACT Modell jedem Benutzer ein privater Arbeitsbereich zugeordnet. Zusätzlich existiert ein gemeinsamer Arbeitsbereich für die gesamte kooperative Aktivität, der allen Kooperationsteilnehmern zugänglich ist. Die Kooperation der Benutzer untereinander, d.h. der kontrollierte Austausch von Informationen zwischen den verschiedenen Arbeitsbereichen, wird durch spezielle Austauschprimitive ermöglicht. Zentraler Aspekt dabei ist die nahtlose Integration der Arbeitsergebnisse einzelner Benutzer in einem Arbeitsbereich. Dazu wird ein neuer leistungsfähiger Integrationsmechanismus entwickelt, das sogenannte History Merging Verfahren. Dieses ist in der Lage scheinbar bestehende Integrationskonflikte auf einer semantisch höheren Ebene aufzulösen. Hierbei verfolgt COACT einen operationsbasierten Ansatz. Alle in einem Arbeitsbereich ausgeführten Operationen werden in einer Historie des Arbeitsbereichs protokolliert. Der Austausch von Informationen zwischen Arbeitsbereichen erfolgt nicht durch den Austausch von Datenobjekten, sondern durch die erneute Ausführung ausgewählter Operationen im Zielarbeitsbereich. Die Datenkonsistenz wird dabei durch das History Merging Verfahren unter Ausnutzung der Semantik von Operationen sichergestellt. Dazu verwenden wir sowohl Vorwärts als auch Rückwärtskommutativitiät von Operationen in den Historien. Die Flexibilität unseres Ansatzes ergibt sich dabei aus der Berücksichtigung von Kommutativitätsrelationen zur dynamischen Bestimmung konsistenter Arbeitseinheiten, zur Erkennung und Auflösung von relevanten Konflikten bei der Integration von Arbeitsergebnissen und zur selektiven Kompensation von Operationen in Arbeitsbereichen. Formal betrachtet garantiert das History Merging Verfahren die Legalität von Operationen in den Historien der einzelnen Arbeitsbereiche. Eine Operation ist legal, falls ihr beobachtbares Verhalten ihrer funktionalen Spezifikation genügt. Das Korrektheitskriterium der Legalität garantiert die Konsistenz der Daten in den einzelnen Arbeitsbereichen, während die Isolations- und Atomaritätseigenschaft des traditionellen Transaktionsmodells gezielt abgeschwächt werden. Somit wird Kooperation zwischen parallel arbeitenden Kooperationspartnern ermöglicht. Neben der Unterstützung kooperativer Anwendungen ist das COACT Modell auch zur Datenverwaltung und Kooperationsunterstützung in mobilen Umgebungen geeignet. Die privaten Arbeitsbereiche ermöglichen es mobilen Benutzern, trotz Verbindungsunterbrechung zum stationären System weiterzuarbeiten. Zur korrekten Integration der während dieser Zeit erstellten Arbeitsergebnisse können wiederum auf dem History Merging Verfahren basierende Synchronisationsprimitive verwendet werden. Um die Anwendbarkeit der entwickelten Konzepte zu demonstrieren wurde das COACT Modell als Erweiterung des objektorientierten Datenbanksystems VODAK implementiert. Das auf VODAK aufbauenende Hypermedia-Autorensystem SEPIA wurde um die von COACT angebotenen Kooperationsmechanismen erweitert und mit zusätzlichen Koordinationsmechanismen integriert. Wir glauben, daß die Integration des kooperativen Transaktionsmodells COACT mit moderner Datenbanktechnologie die Konzeption und Realisierung kooperativer Anwendungen erheblich vereinfacht. Dabei reicht das Anwendungsgebiet der in dieser Arbeit entwickelten Konzepte über die untersuchten kooperativen Anwendungen hinaus. Mögliche Einsatzbereiche sind etwa die teilautomatisierte Kombination von Versionen in Repositorysystemen und die semantische Re-integration von Replikaten in mobilen und asynchron replizierten Umgebungen.
  • Publication
    Distributed knowledge-based parsing for document analysis and understanding
    (GMD Forschungszentrum Informationstechnik, 1999)
    Klein, B.
    ;
    Abecker, A.
    Im Forschungsgebiet des Document Analysis and Understanding (DAU) beschäftigt man sich mit komplexen Applikationen aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz, die in vielen industriellen Anwendungen von Bedeutung sind. Eine Schlüsselrolle für die zunehmenden Anforderungen an die Bandbreite und die Qualität der Analyse kommt der Kombination verschiedener Module zur Kooperation zu. Mit dem Ziel effektive Kooperation von Modulen zu erreichen, wird zunächst untersucht, ob sich eine gemeinsame ontologische Basis bestimmen läßt, die als Kommunikationsplattform zwischen verschiedenen DAU Modulen dienen kann. Weiterhin wird untersucht, wie DAU Module, die bisher als stand-alone Systeme konzipiert und implementiert sind, modifiziert werden müssen, um von der Kooperation mit anderen Modulen profitieren zu können.
  • Publication
    Agents, a broker, and lies
    (GMD Forschungszentrum Informationstechnik, 1998)
    Frankhauser, P.
    ;
    Tesch, T.
    Virtuelle Organisationen benötigen zuverlässige und effiziente Kooperationsmechanismen, um Transaktionen zwischen autonomen Agenten mit konfligierenden Interessen durchzuführen. Bestehende Kooperationsmechanismen basieren auf bilateraler Verhandlung oder Auktionen. Verhandlungsprotokolle ermutigen Agenten, die Interessen ihrer Gegenspieler herauszufinden, was zu wechselseitigen Spekulationen führt. Auktionen sind nur auf asymmetrische Situationen anwendbar. Sie bevorzugen entweder den Auktionator oder die Bieter. Beide Ansätze motivieren die Agenten nicht, die Wahrheit zu sagen. Daher schlagen wir die Verwendung eines vertrauenswürdigen Maklers vor, der zwischen den Agenten vermittelt. Wir führen drei symmetrische, verhandlungsfreie Ein-Schritt-Protokolle ein, die eine Folge von Entscheidungen für Agenten mit konfligierenden Interessen durchführen. Die Protokolle erreichen einen wesentlich höheren Nutzen als zufällige oder feindselige Entscheidungen, und sie vermeiden Lügen. Wir analysieren die Protokolle in Hinblick auf informierte vs. uninformierte Lügen und in Hinblick auf vorteilhafte vs. böswillige Lügen, und zeigen, daß die Agenten den höchsten Nutzen mit der Wahrheit erreichen. Analytische Beweise und Simulationen untermauern unsere Resultate.