Vermittlung verteilter mathematischer Dienste

Wir schlagen einen Software-Rahmen für die Verwaltung mathematische Dienste vor, die auf verschiedene Dienstleister im Netzwerk verteilt sind. Diese Dienste können von Systemen aus verschiedenen mathematischen Bereichen kommen, wie zum Beispiel numerisches Rechnen, Computer-Algebra, Constraint Solving, oder automatisches Beweisen. Die Klienten dieser Dienste können nicht nur menschliche Benutzer sondern auch selbst wieder Computerprogramme sein, die die Bedeutung der angebotenen Dienste verstehen müssen. Klienten und Dienstleister benötigen daher eine gemeinsame Sprache, die es ihnen ermöglicht, ihre Angebote beziehungsweise Anforderungen gegenseitig zu verstehen, insbesondere in Bezug auf die Funktionalität der Dienste, ihren Interaktionsprotokollen und Datenformaten. Grundlage dieses Rahmens ist eine strukturierte Web-Sprache, um die von den mathematischen Diensten gelösten Probleme zu beschreiben, ebenso die Charakteristika der eingesetzten Verfahren, die Einschränkungen der tatsächlich verwendeten Implementierungen, und die Details der Zugriffe auf die Dienste. Ein Klient kann dann eine Aufgabenbeschreibung an einen Dienstvermittler schicken, der aus den registrierten Dienstbeschreibungen die für den Klienten geeigneten Dienste heraussucht. Die Aufgabenbeschreibungen können sich auf bereits registrierte Probleme beziehen oder formale Problemdefinitionen beinhalten; in letzterem Fall muss der Vermittler (in Zusammenarbeit mit externen Beweisern) diejenigen Dienste herleiten, die die entsprechenden Anforderungen erfüllen. Dieser Vermittlungsmechanismus verbirgt Details der Implementierungen und kann so als eine Komponente zukünftiger mathematischer Problemlöseumgebungen dienen. Als ersten Schritt für eine solche Umgebung schlagen wir ein Laufzeitsystem vor, das die Beschreibungen zusammengesetzter Aufgaben dazu verwendet, um die Aufrufe der vom Vermittler angebotenen Dienste zu koordinieren. In Web-Dokumente eingebettet und von Browser Programmen ausgeführt, können solche Beschreibungen hypermediale Schnittstellen für verteilte mathematische Anwendungen ergeben.

Heute wird das Internet/World Wide Web vor allem als eine Plattform für Kommunikation und Information betrachtet. Immer mehr entwickelt es sich aber in eine Infrastruktur für automatisierte Dienste wie Online Banking, Bücherkauf oder Reisebuchungen. Neue Software und Standards werden entwickelt, um diese Webdienste aufzufinden und entsprechend zu nutzen, nicht nur von Menschen sondern auch von anderen Diensten. Unser Projekt zielte darauf ab, der Welt der Webdienste einen neuen Anwendungsbereich zu erschließen, dem der Computermathematik. Der Hintergrund dieser Arbeit ist der folgende: einerseits haben Forscher eine Unmenge von Software für verschiedenste schwierige mathematische Probleme entwickelt, von der Lösung algebraischer Gleichungen bis zum Beweisen logischer Sätze. Auf der anderen Seite gibt es viele Anwendungen in Wissenschaft und Technik, die solche mathematischen Problemlösefähigkeiten benötigen, z.B. physikalische oder wirtschaftliche Simulationen. Ein Ansatz, um diese Lücke zwischen Angebot und Nachfrage zu schließen, besteht darin, mathematische Software in mathematische Webdienste umzuwandeln, auf die Anwendungen über das Internet zugreifen können. Aber dann liegt für eine Anwendung eine große Herausforderung darin, den richtigen Dienst zu finden, der ihr bestimmtes Problem löst, dann diesen Dienst in entsprechender Form aufzurufen und letztendlich seine Ergebnisse zu interpretieren. Diese Herausforderung wird von den drei wesentlichen Ergebnissen unseres Projekts behandelt: 1. Wir haben offene Software für Webdienste verwendet, um mathematische Dienste zu bauen. Dies demonstriert zum ersten Mal, wie die für einen anderen Zweck entwickelte Technologie auch im Bereich der Computermathematik erfolgreich eingesetzt werden kann. 2. Wir haben eine strukturierte Sprache entwickelt, um die Form und Bedeutung mathematischer Dienste zu beschreiben, d.h. die Regeln für ihren Aufruf und für die Interpretation ihres Verhaltens. Ein großes europäisches Forschungskonsortium hat diese Idee aufgegriffen und verwendet eine vereinfachte Version unserer Beschreibungssprache. 3. Wir haben eine Web-basierte Datenbank entwickelt, um unsere strukturierten Dienstbeschreibungen zu registrieren und nach verschiedenen Kriterien abzufragen. Unsere nächsten Schritte werden sich auf die Entwicklung eines Mechanismus konzentrieren, der mit der Hilfe dieser von uns entwickelten Basistechnologie einen Dienst zur intelligenten Vermittlung zwischen mathematischen Dienstanbietern und Klienten-Anwendungen zur Verfügung stellt.