Formale Modellierung interagierender autonomer und reaktiver Komponenten verteilter Systeme mit I-Systemen

Abstract

Gegenstand der Arbeit ist die formale Modellierung des Systemverhaltens verteilter Systeme vom Standpunkt der Systemkontrolle. In dem früher entwickelten formalen Ansatz der Interaktionssysteme (I-Systeme) war das Kern-Prinzip, aus der expliziten Darstellung von lokalen Einflüssen ihre lokalen und globalen Effekte abzuleiten. Dies geschieht durch zwei Typen restriktiver bilateraler Interaktionsbeziehungen. Auf diese Weise scheint das Systemverhalten geprägt durch den Autonomiegrad der Systemkomponenten. Die Arbeit beschäftigt sich mit der Strukturierung des Modellierungskonzeptes und liefert Definitionen und Interpretationen zu Syntax, Dynamik und Semantik von I-Systemen. Ein offenes Problem bestand bisher in der Spezifikation geeigneter Semantiken von I-Systemen, über die sich Schlüsselphänomene im Systemverhalten interagierender Systemkomponenten dokumentieren lassen. Als Lösungsansatz werden hierzu neue Formen von Trace-Semantiken von I-Systemen präsentiert und Unterschiede in deren Ausdruckskräften, auch im Vergleich mit Zustandsgraphen, herausgearbeitet.Die Komplexität in der formalen Modellierung praxisrelevanter verteilter Systeme erzwingt den Einsatz inkrementeller und modularer Entwurfs- und Analysemethoden. Mit Bezug auf die eingeführten Semantiken werden solche Methoden für I-Systeme vorgestellt. Hierbei werden auch I-System-Transformationen mit dem Ziel behandelt, I-Systeme in 'handhabbarere' (bzgl. Entwurf/Analyse/Implementierung) äquivalente I-Systeme umzuformen. Insgesamt liefert diese Arbeit die formale Basis für die Weiterentwicklung der Theorie der I-Systeme.