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Forschungsthemen

Folgende Themen sind im Zusammenhang mit den Projekten InterVal  und NOMADS als Anknüpfungspunkte für Kooperationen oder für Studien-/Diplomarbeitsthemen interessant:

• Modellierung und Bewertung von Organisationsformen
• Reputationssysteme
• Marktplätze und Informationsassysmetrien
• Ressourcen-Allokation
• WLAN Connectivity
• Markterschließung und Innovationstransfer
• Mobile Web Services Grid
• Choreographie und Komponierbarkeit
• Identitätsmanagement
• Dynamic Announcement and Discovery of Resources
• Location Based Services
• Positionsbestimmungen in Gebäuden über GSM/UMTS/WLAN/Bluetooth/RFID
• Groupeware und Collaboration
• Swarm Computing
• Wissensnetze
• Social Networks and Online Communities

Themen etwas detaillierter:

• Modellierung und Bewertung von Organisationsformen: P2P, hierarchisch, autonomic oder wie? Wie kann man von der Organisation von Gehirn, biologischen Systemen, Sozial-/Unternehmensstrukturen, Märkten und Rechtssystemen lernen und für IT-Systeme Rückschlüsse ziehen, um diese effizient zu organisieren und wachsende Komplexität beherrschbar zu machen?

• Reputationssysteme: Virtuellen Unternehmen (bzw. P2P-Collaborationseinheiten) sollen ohne verbindende bzw. vermittelnde Institutionen funktionieren, deren Aufgabe vor allem in der Schaffung eines Vertrauensrahmens besteht. Diese vertrauensfördernde Bindungswirkung (class action) kann bei Unternehmen, aber auch bei Vereinen, Verbänden und anderen Organisationsformen beobachtet werden. Auch dedizierte Vermittler (Trust Agencies) haben ihre Aufgabe vor allem in der Schaffung von Vertrauen. Zentrale Frage für das Funktionieren von P2P-Organisationsformen ist die Stärkung von Vertrauen in P2P-Bindungen. P2P-Vertrauen könnte in Organisationsformen die Abflachung von Hierarchien erreichen - bis hin zu ihrer Überwindung. Die vertragliche Ausgestaltung von Dienstspezifikationen (implementiert z.B. durch Web Services/Grid, speziell WS-Trust) plus entsprechende Reputationssysteme können Vertrauensbildung sowie vertragliche Vereinbarungen, die bei Differenzen ein geordnetes diskursives Verfahren erlauben, unterstützen.

• Marktplätze und Informationsassysmetrien:  Als "Adverse Selektion" (siehe dazu z.B. PDF der Uni München) bezeichnet man das Phänomen, dass Anbieter unter Informationsasymmetrien den Anreiz verlieren, hochwertige Produkte anzubieten. Behauptung und Realität bzgl. der Produktqualität müssen ja nicht übereinstimmen. Unter hoher Asymmetrie bzw. geringer Qualitätstransparenz, wenn also Behauptung und Realität bzgl. der Produktqualität kaum noch übereinstimmen, entstehen "Zitronenmärkte", was bis zum Totalzusammenbruch der Märkte führen kann. "Zitronen" stehen hier sinnbildlich für "minderwertige Waren". Das entstehen solcher Zitronenmärkte ist oft auf Gebrauchtwagenmärkten zu beobachten. Reputation und der Anreiz, die Reputation nicht aufs Spiel zu setzten, erhöhen den Anreiz, Qualität anzubieten. Ein Marktteilnehmer müsste dann damit rechen, dass im Fall einer nicht zufrieden stellenden Transaktion seine Reputation bezüglich einer Identität leidet oder sogar ganz verloren geht. Den Ausgleich des Reputationsverlustes bzw. den Neuaufbau der Reputation zu einer ggf. neuen Identität könnte man quantifizieren anhand der als Kompensation zu tätigenden positiven Transaktionen. Dadurch erhält man bestimmte Asymmetrie- und Fluktuationsgrenzen für die Stabilität der Märkte. Beispiele dieser Zusammenhänge lassen sich bei eBay, Amazon oder Kazaa beobachten. Herausforderung ist es, hierzu allgemeine Methoden zur Verfügung zu stellen, z.B. mittels Reputations-Ranking-Erweiterungen zu WS-Discovery und WS-Trust.
  

• Ressourcen-Allokation: Allokationsstrategien sollen insbesondere Fairness, Effizienz, Responsivität und Robustheit erreichen. Herausforderung bei P2P-Organisationsformen ist die Autonomie und Gleichberechtigung der Partner. Einheiten fällen Entscheidungen aufgrund unvollständigen Wissens über den Systemzustand und unter Maßgabe eines individuellen Ziels. Geeignete Allokationsstrategien müssen u.a. Kontraspekulation, böswilliges Verhalten und Fehler tolerieren können und haben nur begrenzte Mittel, um Störenfriede auszuschließen oder in ihrem Handeln einzuschränken. Ökonomische Auktionsmodelle sind hier vielversprechend, haben unter zeitkritischen Bedingungen z.T. aber großen Overhead.

• WLAN Connectivity: Speziell für die von Nachbar-zu-Nachbar-Vernetzung sind Ressourcenallokation und Abrechnungsverfahren spannend. Die Vickrey-Auktion (verdeckte Zweitpreisauktion) hat hübsche Eigenschaften vorzuweisen, um echtzeitfähige Bandbreitenauktionen zu bewerkstelligen. Aber viele weitere Fragen der Sicherheit, Payment etc. sind dafür zu beantworten.

• Markterschließung und Innovationstransfer: Gerade bei P2P-Modellen müssen alle für den Markterfolg einer Technologie benötigten Einheiten zusammenspielen. Für jedes Individuum müssen Kosten/Nutzen-Bilanz des von ihm erwarteten Verhaltens auch aus Sicht des Individuums optimal sein. Nur dann werden sich die Individuen auch wie erwartet verhalten und sich bestimmte neue Technologien bzw. Geschäftsmodelle durchsetzen. Geeignete Rahmenvorgaben (technische, rechtliche etc, bis hin zu einer gesamtgesellschaftlichen Grundhaltung) können dabei helfen.

• Choreographie und Komponierbarkeit: Das Reuse-Zeitalter für Komponenten ist vielfach ausgerufen worden, hat bislang aber noch kaum gefruchtet. Mit dienstbasierten Architekturen soll es nun aus einer Reihe von Gründen besser gelingen, Dienste komponierbar zu machen bzw. ihre Komponierbarkeit bzgl. bestimmter Eigenschaften wenigstens zu prüfen. Zur übergeordneten Choreographie müssen Geschäftsprozesse ferner möglichst reibungsfrei und organisationsübergreifend zusammengebracht werden und in einem bestimmten aber flexiblen Ablaufschema abgearbeitet werden können. Hierarchien oder zentrale Instanzen wird es für diese Choreographie, die gerade das Hoheitsgebiet jeder einzelnen Institution überspannen soll, vrstl. nicht geben, sondern P2P-Intergation zwischen den kooperierenden Einheiten. Langfristige Herausforderung ist die nahtlose "Choreographierbarkeit" von organisationsübergreifenden Geschäftsprozessen bis zu eingebetteten Systemen und mit RFID-Tags versehene Artikel des täglichen Bedarfs (Internet of Things).

• Mobile Web Services Grid: Dienstbasierte Architekturen sind ein Hype-Thema. Sie sind überwiegend für das statische Internet konzipiert. Im mobilen Bereich müssen Dienst-Repository, Ortsinformationen und andere Daten auch mobilen Einheiten zur Verfügung stehen, deren Verbindung qualitativ schwanken oder aussetzen kann. Insbesondere wenn wir verschiedene Wireless-Standards (Bluetooth, IRDA, DECT, WLAN, WiMAX, UMTS, RFID) vereinigen möchten. Hier geht das Spektrum von P2P-Diffusionsalgorythmen und Caching bis hin zu Anreizstrukturen und Geschäftsmodellen, die eine optimale Kosten/Nutzen-Bilanz für alle benötigten Einheiten gewährleisten.

• Identitätsmanagement: Aus verschiedenen Gründen geben Einheiten ihre Identität preis (z.B. im Rahmen von Reputationssystemen). Z.T. kann auch indirekt auf ihre Identität geschlossen werden (z.B. durch tracking von Orts- oder Payment-Informationen). Für die Individuen ergibt sich ein Tradeoff: einerseits möchten sie die Vorteile der Identifizierbarkeit nutzen, andererseits werden sie davon auch eingeschränkt und können die unerwünschte Fremdnutzung der Daten kaum übersehen. Für die Akzeptanz solcher Mechanismen (ID-Tags, Lokalisierung und Tracking, etc.) ist es vorteilhaft, wenn die Kontrolle über die negativen Begleiterscheinungen dem Endnutzer obliegt und ihm weitgehende Transparenz gewährt. Auch der Wechsel zwischen Identitäten und damit annotierten Reputationen sollte möglich sein. Gegen den Wunsch des Individuums nach Anonymität, Pseudonymität oder Identitätswechsel in bestimmten Situationen ist das Allgemeininteresse nach eindeutiger Identifizierbarkeit und damit erst möglich werdenden Sanktionierungsmaßnahmen abzuwägen. Technische Verfahren, die Identitätsmanagement unterstützen, sind mit einer Reihe von interdisziplinären Fragen in Zusammenhang zu stellen. (siehe auch www.identitaetsmanagement.de)

• Dynamic Announcement and Discovery of Resources: Wegen der höheren Dynamik und der schwankenden Verbindungsqualität müssen Protokoll und Architektur zur Dienstanmeldung und zum Retrieval in mobilen drahtlosen Netzen anders aussehen als in statischen Netzen. Insbesondere gilt es, den Traffic zu reduzieren und trotzdem Aktualität und Verfügbarkeit von Dienstsignaturen im verteilten Repository zu erreichen. Dies kann z.B. über eine Peer-to-Peer-Architektur und clevere Kombination von Push (Anmeldung eines Dienstes) und Pull (Retrievalanfrage zu einem gewünschten Dienst) sowie lokaler Replikation/Caching der orts- bzw. kontextspezifischen Repository-Einträge gelingen. Spezielle Congestion-Protokolle helfen, die Bandbreit bei hoher Last aufzuteilen. Beispiel ist die WS-Discovery-Spezifikation von Microsoft/BEA/Intel/Canon. Allerdings hinterlassen die Einheiten für alle sichtbare Spuren über ihre Dienstangebote und Anfragen, was in inter-organizationalen Anwendungsbereichen oft aus Privacy-Gesichtspunkten unerwünscht ist. Hier ist ein Anknüpfungspunkt für Identitätsmanagemet, d.h. man kommuniziert unter einem Pseudonym, das keine Rückschlüsse auf die Identität zulässt. Erst nach Vorklärung der Service-Nutzung wird in verschlüsselter Kommunikation und nur zwischen 2 Partnern die Identität preisgegeben (und ggf. ein Vertrag vereinbart).

• Location Based Services: Interessant sind für uns Ontologien, durch die Ortsinformationen semantisch interpretierbar werden (z.B. PML, GIS, RDF) und ihre Integration in Web Services Standards (WSDL/BPEL). Damit verschiedenen Quellen ortsbezogen Content und Dienste bereitstellen können, sind skalierbare und dezentrale Architekturen und Tools vorzusehen (Java Web Services, J2ME, ETTK, WS-Discovery, BizTalk, JXTA ...). Weitere LBS-Themen: Choreographie und Komposition von LBS, Anwendungsszenarien, z.B. Bildung von ortsbezogenen Communities, relative Ortung durch Peer-to-Peer Kommunikation, Zusammenspiel Location Based Push/Pull Services, Tourismusinformationsdienste, semantische Geopositionsdienste (GIS), Logistik, Veränderung von Wertschöpfungsketten.

• Positionsbestimmungen in Gebäuden über GSM/UMTS/WLAN/Bluetooth/RFID: Durch Triangulation über Signallaufzeiten oder -intensitäten sind relative Positionsbestimmungen in Funknetzen möglich. Typischerweise wird dafür das Satellitengestützte GPS eingesetzt. Prinzipiell funktionieren ähnliche Verfahren aber auch mit anderen Funkstandards. In Ortschaften oder innerhalb von Gebäuden ändern sich allerdings sowohl Signallaufzeiten (zumal die Uhrensynchronisation in dieser Genauigkeit einige Herausforderungen stellen würde) als auch Intensitäten nicht gleichmäßig im Verhältnis zum Abstand. Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Positionsbestimmung zu verbessern, z.B. über einen Plan der gebäudespezifischen Signalintensitätsmuster.

• Groupeware und Collaboration: Die Gruppenzusammenarbeit kann synchron oder asynchron sein. Synchron möchte man vor allem Audio- und Viedeoconferencing zur Gruppenzusammenarbeit nutzen. Ansonsten ist eine Spiegelung der Bildschirminhalte hilfreich, z.B. bei Powerpoint Slides für eine Web Conference. Durch demokratische Abstimmung kann die Managerfunktion wechseln oder alle können gleichberechtigt parallel arbeiten, z.B., um ein Dokument zu editieren. Zur asynchronen Zusammenarbeit spielen Protokolle zum long term locking eine Rolle sowie zum parallelen Ändern mit Kollisionserkennung und Behebung. Tools dazu sind z.B. Groove oder CVS.

• Swarm Computing: Wie ein Schwarm Vögel sammeln sich Menschen aus der ganzen Welt zu einem bestimmten Projekt. Die Experten der diversen Wissensbereiche treffen sich an einem virtuellen Tisch. So schnell wie sie zusammenkommen um ein Problem zu lösen, so schnell stieben sie möglicherweise auch wieder auseinander. Diese (vielleicht?) hocheffiziente Arbeitsweise steht unter dem Begriff "Virtuelle Unternehmen" in Konkurrenz mit traditionellen, starren Organisationsformen - und könnte diese revolutionieren.

• Wissensnetze: Das Internet bietet bereits tolle Grundfunktionalität eines Wissensnetzes. Informationen können von jedermann eingegeben, gesucht und abgerufen werden. Bisher kann man allerdings von anderen eingegebene Informationen nicht komfortabel bearbeiten, annotieren oder bewerten. Es gibt einige spezielle Lösungen, z.B. WikiWebs wie die WikiPedia, wo Multiauthoring in ungelenkter Peer-to-Peer-Manier überragende Qualitätsergebnisse liefert. Vielversprechend sind auch Annotationsmöglichkeiten wie bei Blogger. Bloggs sind Meinungsäußerungen zu Themen und Webseiten.  Noch fehlen aber offene und scalierbare Lösungen, die effizient Annotationen zu Inhalten erlauben, Rückverfolgung, von den Inhalten zu den Annotationen, sowie Ranking der Annotationen, verbunden mit Reputationssystemen für die Autoren. Ein interessanter Ansatz ist Technorati, eine Such- und Rankingmaschinen für dynamischen Web-Content. → NOMADS-Wiki/Wissensnetze

• Social Networks and Online Communities: Wenn Idividuen sich zu Gruppen zusammenschließen, die ein "soziales Netz" zusammenhält, wird die Kooperationsbereitschaft der Individuen auch nach außen verstärkt und glaubhaft gemacht. Dieser Effekt ist als "class action" bekannt und durch die Spieltheorie theoretisch untermauert. Der interessante Artikel "Next-Generation File Sharing with Social Networks" diskutiert, wie sich so zunächst "Trusted  Networks" bzw. "Networks of Frieds" (Tribes) bilden, die sich weiter zu "Chiefdoms" entwickeln. Andere Beispiele für Social Networks sind Dienste wie www.myfriends.de, die Freundschaften als Reputationsbeziehungen nutzen. "Das sagen andere über mich” macht Unbekannte über Dritte einschätzbar. Ähnlich funktionieren www.friendster.com, www.friendity.com, www.orkut.com (network of “trusted friends”) und www.matchmaker.com. XFN (XHTML Friends Network) ist eine allgemeine Erweiterung, die zwischenmenschliche Beziehungen auf Hyperlinks abzubilden versucht. Als "Webs of Trust" bezeichnet man allgemeiner solche Peer-to-Peer Vertrauensbeziehungen, die für verschiedene Einsatzbereiche genutzt werden könnten (siehe z.B. SUN's Poblano - A Distributed Trust Model for Peer-to-Peer Networks). Interessant wäre z.B., wie man mit solchen Ansätzen "Soziale Netzwerke" formen kann - vielleicht für unser Institut? - und was das bringt.

Last update: 19.05.05