Komponentenbasiertes Rapid Prototyping am Beispiel der Biomolekularen Sequenzanalyse

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@PhdThesis{Vilbig:thesis,

• author = "Alexander Georg Vilbig",
• title = "Komponentenbasiertes Rapid Prototyping am Beispiel der Biomolekularen Sequenzanalyse",
• school = "Institut fuer Informatik, Technische Universitaet Muenchen",
• year = "2001",
• address = "Germany",
• month = "25 " # jun,
• keywords = "genetic algorithms, genetic programming, componentware, rapid prototyping, ontology, biomolecular sequence analysis, komponentbasierte Softwareentwicklung, Rapid Prototyping, Ontologie, Genetischer Algorithmus, biomolekulare Sequenzanalyse",
• URL = "http://mediatum.ub.tum.de/?id=601704",
• URL = "https://mediatum.ub.tum.de/doc/601704/file.pdf",
• size = "306 pages",
• abstract = "The development of large and complex software systems is a very difficult, long, and costly task. Therefore, it is highly desirable to gather requirements for a future system as completely and precisely as possible in order to meet the user's actual needs and discover potential problems. Functional prototypes of the system in question facilitate this subtask of system development because they represent a solid basis for the dialogue between user and developer. Software components are particularly well suited for the construction of functional prototypes as they comprise existing functionality which is offered to their environment through well-defined interfaces. By composition, it is thus possible to construct larger systems rather quickly. However, search, selection, and combination of suitable components is still a largely manual task which gets even more complicated by insufficient descriptions of the offered functionality. This work therefore develops an advanced approach to component-based rapid prototyping which allows a widely automated construction of functional prototypes from given requirements and provided components. It proposes a conceptual framework with a clear, task-oriented structure which facilitates the use of particularly suitable models and procedures. Thereby, functionality on the application level may be understood as a manipulation of well-defined concepts within an ontology, while its realization on the technical level is described as typical interactions between participating interfaces. The tolerant matching between required and provided functionality leads to differently composed prototype variants which are iteratively optimized by an evolutionary heuristics. Thus, it is possible to consider numerous alternative solutions with justifiable effort. Moreover, potential components for design and implementation of the future system may be evaluated very early in the development process. A reference implementation as well as an exemplary application domain, biomolecular sequence analysis, ensure effectiveness and practical relevance of the presented approach. Additionally, various extensions demonstrate flexibility and future potential of the conceptual framework itself.",
• kurzfassung = "Die Entwicklung umfangreicher und komplexer Software-Systeme ist eineueberausanspruchsvolle Aufgabe, deren Durchfuehrung mit einem hohen Aufwand an Zeitund Kosten verbunden ist. Daher ist es wuenschenswert, die Anforderungen an einzukuenftiges System moeglichst genau und vollstaendig zu erfassen, um den Beduerfnissen des Anwenders tatsaechlich gerecht zu werden und auftretende Maengel fruehzeitig zu entdecken. Funktionale Prototypen des spaeteren Systems erleichtern dieseTeilaufgabe der Systementwicklung erheblich, da somit eine tragfaehige Grundlagefuer den Dialog zwischen Anwender und Entwickler geschaffen wird.

  Software-Komponenten bieten sich in besonderer Weise zur Konstruktion funktionaler Prototypen an, weil diese bereits implementierte Funktionalitaet zusammenfassen undueber ausgezeichnete Schnittstellen ihrer Umgebung zur Verfuegungstellen. Durch Komposition entstehen so verhaeltnismaessig raschuebergeordnete Systeme mit umfangreicher Funktionalitaet. Dennoch verbleiben Suche, Auswahl undVerknuepfung geeigneter Komponenten alsueberwiegend manuelle Schritte der Konstruktion, die zudem durch ungenuegende Beschreibung der angebotenen Funktionalitaet erheblich erschwert werden.

  In dieser Arbeit wird daher ein fortgeschrittener Ansatz fuer komponentenbasiertes Rapid Prototyping entwickelt, der eine weitgehend automatisierte Erstellung funktionaler Prototypen an Hand vorgegebener Anforderungen und bereitgestellter Komponenten ermoeglicht. Hierfuer wird ein konzeptueller Rahmen vorgeschlagen, dessen klare, aufgabenbezogene Strukturierung der Problemstellungden Einsatz jeweils besonders geeigneter Modelle und Verfahren erleichtert. Sokann Funktionalitaet auf anwendungsbezogener Ebene als Manipulation definierter Konzepte einer Ontologie verstanden werden, waehrend deren Realisierung auftechnischer Ebene durch typische Interaktionen beteiligter Schnittstellen beschrieben wird. Der tolerante Abgleich zwischen erwuenschter und angebotener Funktionalitaet fuehrt zu unterschiedlich zusammengesetzten Prototyp-Varianten, welchedurch eine evolutionaere Heuristik schrittweise optimiert werden.

  Auf diese Weise koennen auch zahlreiche alternative Loesungen mit vertretbaremAufwand betrachtet werden. Darueber hinaus lassen sich potentielle Komponentenfuer Entwurf und Implementierung des spaeteren Systems fruehzeitig hinsichtlich ihrer Eignung beurteilen. Die Effektivitaet und praktische Relevanz des vorgestelltenAnsatzes wird durch eine Referenz-Implementierung sowie einen exemplarisch untersuchten Anwendungsbereich, die biomolekulare Sequenzanalyse, sichergestellt. Zudem belegen vielfaeltige Erweiterungen die Flexibilitaet und das zukuenftige Potential der erarbeiteten Konzeption.",

• notes = "In German

  Supervisor: Manfred Broy",

}

Genetic Programming entries for Alexander Georg Vilbig

Citations