Pattern-basierte Kopplung eines biomechanischen und eines systembiologischen Simulationsmodells

Abstract

Nachdem sich Workflows im Unternehmensumfeld durchgesetzt haben, finden sie auch immer mehr Verwendung im wissenschaftlichen Bereich. Dort werden sie vor allem genutzt, um Simulationen durchzuführen. Dabei können die Wissenschaftler auf die solide Software für Workflow-Systeme zurückgreifen, die über die Jahre für die Unternehmen entwickelt wurde. Allerdings haben Simulationen im allgemeinen andere Anforderungen an ein Workflow Management System, als Unternehmen. Zum einen müssen Simulationen oft große Datenmengen verarbeiten und erzeugen oft auch große Datenmengen. Diese Stammen dabei meist aus unterschiedlichen Quellen und liegen in unterschiedlichen Formaten vor. Zum anderen müssen die Datenmengen meist aufwändig Bereitgestellt und Konvertiert werden. Um dies zu vereinheitlichen, wurde mit SIMPL (SimTech - Information Management, Processes, and Languages) eine Erweiterung der Scientific Workflow Management Systems vorgeschlagen, welche sich diesen Problemen widmen und den einheitlichen Zugriff auf verschiedene Datenquellen ermöglicht. Des weiteren werden von SIMPL auch Datenmanagementpatterns unterstützt, mit denen Wissenschaftler ohne große Kenntnisse im Datenmanagementbereich ihre Simulationen erzeugen können. Die von Robert Krause vorgeschlagene Simulation, die ein biomechanisches Simulationsmodell und ein systembiologisches Simulationsmodell miteinander verbindet, stellt ebenfalls hohe Anforderungen an ein Scientific Workflow Management System, was die Datenbereitstellung und Konvertierung betrifft, da beide Systeme jeweils unterschiedliche Daten in unterschiedlichen Formaten als Eingabe erwarten und welche hin und her konvertiert werden müssen. Im Rahmen dieser Studienarbeit wurde zunächst der Kopplungsworkflow unter Verwendung des SIMPL-Prototyp umgesetzt. Im zweiten Schritt wurde der SIMPL-Prototyp erweitert, sodass die Kopplung auf allen Ebenen der Pattern-Hierarchie unterstützt wird und die nötigen Pattern und ihre Umformungsregeln vorhanden sind.