Forschungsgebiete
Das Forschungsthema der IT-Ökosysteme umfasst verschiedene Gebiete, die im ausreichenden Maße zu untersuchen sind. Die relevanten Gebiete sind in der folgenden Abbildung illustriert. Innerhalb dieser Forschungsgebiete stehen besonders ausgewählte Forschungsthemen im Vordergrund. Wie die Abbildung ebenfalls zeigt, sollen die einzelnen Forschungsgebiete aus der Anwendungsvision (IT-Ökosysteme in der Smart City) motiviert und abgeleitet werden. Schließlich sollen die Lösungsansätze in der Anwendungsvision demonstriert und evaluiert werden.
FG1: Emergenz von Funktionen und Systemen
IT-Ökosysteme unterliegen einer stetigen Anpassung und Veränderung. Die damit verbundene Emergenz muss durch die „Programmierung“ von IT-Ökosystemen mittels Anreiz und Bestrafung, Marktmechanismen, Randbedingungen, Metaheuristiken und erweiterten Werkzeugen für Designer sowie kontextbewussten Funktionen und Systemen geleitet werden.
FG2: Erweiterung traditioneller Spezifikations-, Entwurfs- und Validierungsmethoden
Für IT-Ökosysteme sind erweiterte Konzepte zur Modellierung und Verifikation von Nebenläufigkeit, Verteiltheit und Mobilität von hybriden (analog/diskreten) Systemen notwendig. Dabei müssen funktionale, nicht-funktionale und „Self-X“-Eigenschaften sowie alle Gestaltungsebenen von der Hardware bis zur sozio-technischen Organisation betrachtet werden.
FG3: Adaptive System-Infrastrukturen
Vernetzungskonzepte für komplexe „Systems of Systems“ mit integrierten Entwicklungsumgebungen und Laufzeitplattformen zur Unterstützung dezentraler IT-Ökosysteme sind notwendig. Virtualisierungskonzepte, Testbeds und Simulationsumgebungen auf Basis von Theorien, Methoden und Technologien für die Entwicklung von IT-Ökosystemen spielen dabei eine zentrale Rolle.
FG4: (Selbst-) adaptierende und garantierte (vorhersagbare) Qualitätseigenschaften
Dynamische Verifikation (Selbstüberwachung mit formalen Methoden) für funktionale, nicht-funktionale und „Self-X“-Eigenschaften, wie zum Beispiel Sicherheit, Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Benutzbarkeit als neue Indikatoren für die „Systemgesundheit“ und ihre Messung müssen in IT-Ökosystemen verankert werden.
FG5: Beherrschen semantischer Diversität
Neue Modelle und Methoden für Interoperabilität heterogener Systeme (mit unterschiedlichen Sprachen, Abstraktionen und semantischen Strukturen) werden benötigt, damit die verschiedenen heterogenen Teile eines IT-Systems kooperieren können. Hierfür müssen ausdrucksstarke semantische Modelle und Transformationen entwickelt, automatische Prognose und Validierung des Verhaltens komponierter Systeme ermöglicht und Verfahren zur Spezifikation und Realisierung garantierter Eigenschaften in evolvierenden Systemen bereit gestellt werden.
FG6: Erweiterte Mensch-Umwelt-Maschine-Interaktion
Der Mensch wird als Teil des IT-Ökosystems verstanden. Deshalb sind neue Konzepte zur Umwelterkennung, -adaption und Umweltmodellierung verbunden mit einer kontinuierlichen Nutzermodellierung, neue kontextbewusste Nutzer- und Interaktions­paradigmen notwendig. Aufbauend können Methoden für Design und Evolution von sozio-technischer Systemen, wie zum Beispiel Servicerobotik, bereit gestellt werden.