Softwareentwicklung in der Answer-Set Programmierung

Answer-Set Programmierung (ASP) ist ein wichtiger Formalismus für deklaratives Problemlösen und nichtmonotones Schließen, der auf einem modellorientierten Ansatz zur Wissensrepräsentation beruht, d.h., nicht Beweise, wie in traditionellen logikbasierten Verfahren, sondern Modelle korrespondieren zu den Lösungen von gegebenen Problemen. Obwohl es verschiedene Realisierungen des ASP Paradigmas gibt, wird es üblicherweise mit logischen Programmen unter der Answer-Set Semantik assoziiert, die in diesem Projekt behandelt werden. Die hohe Relevanz dieses speziellen Formalismus begründet sich einerseits durch dessen Intuitivität und andererseits durch die Verfügbarkeit leistungsfähiger Berechnungssystemen, die zu erfolgreichen Anwendungen in zahlreichen Gebieten wie Diagnose, Planung, Datenbanken und Semantic Web führten. Ein wesentliches Hindernis für eine breitere Akzeptanz von ASP ist allerdings ein Mangel an Techniken, welche die Entwicklung von Answer-Set Programmen unterstützen. Zwar wurde die Notwendigkeit von Methoden und Methodologien für den Programmentwicklungsprozess von der ASP Forschungsgemeinschaft klar erkannt, bislang gab es allerdings außer wenigen ersten eingeschränkten Ansätzen noch keine systematische Untersuchungen in diese Richtung. In diesem Projekt sollen geeignete Prinzipien und Techniken erforscht werden, die darauf abzielen, Answer-Set Programmierer und Programmiererinnen bei der Entwicklung zu unterstützen. Hierbei soll der Fokus vor allem auf Methodologien zur systematischen Programmentwicklung, zum Testen von Programmen und zum Debuggen gesetzt werden. Ferner sollen Konzepte zur modularen Programmierung Berücksichtigung finden als auch der Deklarativität der Answer-Set Programmierung Rechnung getragen werden. Um einen hohen Grad an Anwendbarkeit zu gewährleisten, sollen neben Lösungen für die Kernsprache von ASP auch Verfahren zur Unterstützung wichtiger Spracherweiterungen erforscht werden, wie sie in zahlreichen Berechnungssystemen implementiert sind. Darüber hinaus sollen Komplexitäts- und Entscheidbarkeitsfragen für die identifizierten Methoden behandelt und im Bedarfsfall eingeschränkte Techniken und Approximationen bereitgestellt werden. Die aus dem Projekt resultierenden Methoden sollen in eine integrierte Entwicklungsumgebung für ASP inkorporiert werden, die sowohl elementare als auch anspruchsvolle Techniken beinhaltet und ein praktisches Werkzeug für die Answer-Set Programmierung darstellen soll. Zur Erreichung der Projektziele werden hauptsächlich formale, logikbasierte Methoden eingesetzt, die sich besonders für die Entwicklung neuer innovativer Unterstützungstechniken für eine deklarative Sprache eignen. Die Bereitstellung von intelligenten Entwicklungsmethoden und Systemen wird einen wesentlichen Einfluss auf das Gebiet der Answer-Set Programmierung haben und den state-of-the-art signifikant erweitern. Weiters erlauben solche Systeme, dass sowohl Anfänger als auch fortgeschrittene Entwickler leichter den Zugang zu mächtigen Werkzeugen des deklarativen Problemlösens finden können.

Bei der Antwortmengenprogrammierung (Answer-Set Programming, ASP) handelt es sich um einen logikbasierten Ansatz zum deklarativen Problemlösen mit Anwendungen in vielfältigen Gebieten wie Planung, Diagnose, Konguration, Systembiologie, das Semantische Web und viele andere. Der bisherige Forschungsfokus in ASP lag im Wesentlichen auf der Untersuchung theoretischer Aspekte, der Entwicklung von Anwendungen sowie der Realisierung von in der Praxis effizienten ASP Beweisern. In diesem Projekt wurden komplementäre Fragestellungen untersucht, nämlich die Entwicklung von Methoden und Systemen welche den eigentlichen Programmierprozess für Antwortmengenprogramme unterstützen. Diese Aspekte sind hinsichtlich einer weiteren Verbreitung von ASP außerhalb des akademischen Bereiches von hoher Relevanz.Die Ergebnisse des Projektes umfassen einerseits theoretische Resultate - nämlich die Entwicklung neuer Methoden zum Testen, Validieren, Verizieren und Debuggen von Answer-Set Programmen, sowie Untersuchungen von Methoden zur systematischen Programmentwicklung - und andererseits die Umsetzung der entwickelten theoretischen Konzepte in Form einer integrierten Entwicklungsumgebung (Integrated Development Environment, IDE) für ASP namens SeaLion um sie für praktische Anwendungen bereitzustellen.