Seminar Semantic Grid

Ideen und Prinzipien des Semantik Ideen und Prinzipien des Semantik GridGrid

Sascha StummSascha StummWS 2004 / 2005WS 2004 / 2005

University of KoblenzUniversity of Koblenz

AufbauAufbauZusammensetzung des Semantic GridZusammensetzung des Semantic Grid

Ressourcen im Semantik WebRessourcen im Semantik Web

RRüückblick Grid ckblick Grid ComputingComputing

Integration von Semantik Web TechnologienIntegration von Semantik Web Technologien

Service Orientierte SichtweiseService Orientierte Sichtweise

Agentenbasierte SichtweiseAgentenbasierte Sichtweise

SemanitcSemanitc grid Architekturgrid Architektur

MyGridMyGrid

Aktueller StatusAktueller Status

AnsichtenAnsichtenKein komplette Kein komplette ÜÜbereinkunft darbereinkunft darüüber, was Semantic Grid ber, was Semantic Grid genau aussagtgenau aussagt

Einige legen Schwerpunkt auf Konvergenz von Semantic Einige legen Schwerpunkt auf Konvergenz von Semantic Web und Grid TechnologienWeb und Grid Technologien

Einige fassen den Begriff breiter und binden Techniken von Einige fassen den Begriff breiter und binden Techniken von Web Services mit einWeb Services mit ein

Trotz der verschiedenen Sichtweisen haben alle Sichten das Trotz der verschiedenen Sichtweisen haben alle Sichten das Ziel dem Grid eine Bedeutung zuzuordnenZiel dem Grid eine Bedeutung zuzuordnen

Entstehung des BegriffesEntstehung des BegriffesBegriff eingefBegriff eingefüührt 2001hrt 2001

•• David De David De RoureRoure N. R. Jennings N. R. N. R. Jennings N. R. ShadboltShadbolt

„„Research Agenda Research Agenda forfor thethe Semantic GridSemantic Grid““„The Semantic Grid: A Future e-Science Infrastructure“

Semantic Grid Semantic Grid -- Teil der Vision des Teil der Vision des EE--ScienceScience

e-Science biete eine Vision , wie Computer und Kommunikationstechnologie den wissenschaftlichen Prozess unterstützen und steigern

Kluft zwischen Anstrengungen und Vision des e-Science• Nahtlose Atomatisierung• flexible Kollaborationen• Menge an Berechnungsressourcen

Semantic Grid

Teil des Teil des •• 500 Millionen $500 Millionen $•• 5 Jahres 5 Jahres ProgrammesProgrammesUK EUK E--Science Programm, welches Science Programm, welches üüber 100 separate Projekte ber 100 separate Projekte

finanziertfinanziert

Entstehung von Semantic Grid 1/2Entstehung von Semantic Grid 1/2

Forschung an den Schnittpunkten zwischen den Forschung an den Schnittpunkten zwischen den TeilbereichenTeilbereichen

Entstehung von Semantic Grid 2/2Entstehung von Semantic Grid 2/2

Entstehung des neuen Konzeptes Entstehung des neuen Konzeptes SemanitcSemanitc GridGrid

Bedeutung des BegriffesBedeutung des BegriffesTheThe Semantic Grid Semantic Grid isis an an extensionextension of of thethe currentcurrent Grid in Grid in whichwhich informationinformation and and servicesservices areare givengiven wellwell--defineddefinedmeaningmeaning, , betterbetter enablingenabling computerscomputers and and peoplepeople to to workwork in in cooperationcooperation

Existenz Informationen und Services DienstleistungenExistenz Informationen und Services Dienstleistungen

AbsichtAbsicht•• Besseren, effektiveren Zusammenarbeit von Computer und Besseren, effektiveren Zusammenarbeit von Computer und

PersonenPersonen

Ressourcen im Semantic GridRessourcen im Semantic Grid

ein offenes Systemein offenes System

•• UsernUsern•• SoftwarekomponentenSoftwarekomponenten•• RessourcenRessourcen

kommen und gehen auf einer auf kontinuierlichen kommen und gehen auf einer auf kontinuierlichen BasisBasis

Grid Grid ComputingComputing RRüückblickckblickRiesige Menge von Computern.Riesige Menge von Computern.

Verbunden Verbunden üüber das Internetber das Internet

Teilen vonTeilen von•• InformationenInformationen•• RechenleistungRechenleistung•• RessourcenRessourcen

OnOn--DemandDemand ComputingComputing•• Dienstleistungen lokal nicht VerfDienstleistungen lokal nicht Verfüügbargbar•• Deckung mittels Deckung mittels

Dienstleitungen eines Service Dienstleitungen eines Service GridsGrids

Probleme im Grid Probleme im Grid ComputingComputingRasante Entwicklung von Grid TechnologienRasante Entwicklung von Grid Technologien•• reduzierter Transparenz freduzierter Transparenz füür den Benutzerr den Benutzer•• Schwere InterpretationSchwere Interpretation

Riesige Menge an RessourcenRiesige Menge an Ressourcen

Koordination der RessourcenteilungKoordination der Ressourcenteilung

ProblemlProblemlöösung Integration von Semantiksung Integration von Semantik

Warum SemanticWarum Semantic--GridGridÜÜbernahme der Interpretation von Ressourcen bernahme der Interpretation von Ressourcen durch das Grid selberdurch das Grid selber

Automatisiertes findenAutomatisiertes finden•• RessourcenRessourcen•• ServicesServices

menschlicher Aufwand wird reduziertmenschlicher Aufwand wird reduziert

effektivere Verwendung der Ressourceneffektivere Verwendung der Ressourcen

Realisierung mittels Semantic Web Realisierung mittels Semantic Web TechnologieTechnologie

Nutzung von Semantic Web TechnologienNutzung von Semantic Web Technologien•• RDFRDF•• OWL, OWLOWL, OWL--SS

myGrid nutzt RDFmyGrid nutzt RDF

GridGrid--ResearchResearch--GroupGroup

Nutzung von Semantic Web Services fNutzung von Semantic Web Services füürr•• die Klassifikation von Berechnungsdie Klassifikation von Berechnungs-- und Datenressourcenund Datenressourcen•• Job Job ControlControl•• WorkflowWorkflow BeschreibungBeschreibung•• AuthentificationAuthentification•• AccoutingAccouting•• AccessAccess--ManagementManagement

Bisherige ZusammenfassungBisherige Zusammenfassung

Die bisherigen ErgebnisseDie bisherigen Ergebnisse•• semisemi –– automatisiertautomatisiert

NutzungNutzungAushandlung von Aushandlung von DiestleistungenDiestleistungenKomposition Komposition DienstleisstungenDienstleisstungen

meist manuell oder teilweise automatisiertmeist manuell oder teilweise automatisiert

Service orientierte SichtweiseService orientierte Sichtweise

Semantic Grid as a Semantic Grid as a serviceservice--orientedorientedarchitecturearchitecture in in whichwhich entitiesentities provideprovideservicesservices to to oneone anotheranother underunder variousvariousformsforms of of contractcontract..Was noch fehlt ist ein Zustandsmodell fWas noch fehlt ist ein Zustandsmodell füürr•• DienstleitungenDienstleitungen•• RessourcenRessourcen

•• im Grid im Grid WSRFWSRF

Web ServicesWeb ServicesWeb Services implementieren ApplikationenWeb Services implementieren Applikationen•• Status managenStatus managen

Applikationen / DienstleitungenApplikationen / Dienstleitungenfindenfindenuntersuchen untersuchen InteragierenInteragieren

StatefulStateful RessourcenRessourcen

dies erfdies erfüüllt WSRF

Grid Services

Semanitcs for the Grid

Semantic Web

Services

llt WSRF

Service orientierte SichtweiseService orientierte Sichtweise

Agentenbasierte SichtweiseAgentenbasierte SichtweiseAgenten werden als BevollmAgenten werden als Bevollmäächtigte angesehenchtigte angesehen•• MenschenMenschen•• AIAI

managen Zugriffmanagen Zugriff

Senden InformationenSenden Informationen

Resource Resource EigenschaftenEigenschaften•• ModellierungModellierung des des StatusStatus alsals XML XML DokumentDokument..•• ZugriffZugriff auf auf StatusStatus durchdurch einein in WSDL in WSDL definiertesdefiniertes Interface.Interface.

Finden vonFinden von•• ServicesServices•• DienstleistungenDienstleistungen•• ApplikationenApplikationen

Interagieren zwischen mehreren ServicesInteragieren zwischen mehreren Services

Semantik Grid ArchitekturSemantik Grid Architektur

MyGridMyGridIm Bereich von Life Science verbinden Forscher Im Bereich von Life Science verbinden Forscher traditionsgemtraditionsgemäßäß Datenbanksuche und analytischen Datenbanksuche und analytischen Werkzeuge mittels komplizierten Indexen Werkzeuge mittels komplizierten Indexen

"in "in silicosilico " Experimenten normalerweise ohne eine " Experimenten normalerweise ohne eine WiederverwendbarkeitWiederverwendbarkeit•• der Resultateder Resultate•• ihrer Herkunftihrer Herkunft•• ihrererihrerer MethodenMethoden

durchgefdurchgefüührthrt

myGrid Projekt myGrid Projekt –– MiddlewareMiddleware entwickeltentwickelt

MyGrid In MyGrid In silicosilico biologybiology

Discovering and reusing

experiments and resources

Managing lifecycle, provenance and

results of experiments

Sharingservices &

experiments

Personalisation

Forming experiments

Executing and monitoring

experiments

Soaplab

ZusammensetzenZusammensetzen in in silicosilicoExperimentenExperimenten

FindenFinden und und anpassenanpassen von von anderenanderen

SteuerungSteuerung des des ExperimentellenExperimentellen AblaufesAblaufes

Application workflows und Application workflows und web services web services

SemantischesSemantisches suchensuchen

Semantic workflow Semantic workflow KompositionenKompositionen

SemantischeSemantische Integration von Integration von ErkenntnissenErkenntnissen

2 2 WochenWochen --> 2 > 2 StundenStunden

Aktueller Status des Semantik GridAktueller Status des Semantik GridBeide Gebiete Beide Gebiete SemanitcSemanitc Web / Grid im EntwicklungsstadiumWeb / Grid im Entwicklungsstadium•• Nicht voll ausgereiftNicht voll ausgereift

Aktueller Status des Grid ist der des Web vor 3Aktueller Status des Grid ist der des Web vor 3--4 Jahren4 Jahren

Nach Jim Nach Jim HendlerHendler istist•• US US SemanitcSemanitc Grid Grid communitycommunity•• hinter ihrem Gegensthinter ihrem Gegenstüück im UKck im UK

Besonders im Bezug auf der AnsichtBesonders im Bezug auf der Ansicht•• des des GridsGrids als Service orientierte Umgebungals Service orientierte Umgebung

UK UK -- Semantic Grid Projekte werden innerhalb des ESemantic Grid Projekte werden innerhalb des E--Science Science ProgrammesProgrammes finanziertfinanziert

China arbeitet an einem eigenen Semantic Grid ForschungsplanChina arbeitet an einem eigenen Semantic Grid Forschungsplan

Aktueller StatusAktueller StatusGib nur wenige Personen die beide Wissenschaftsgebiete Gib nur wenige Personen die beide Wissenschaftsgebiete abdecken abdecken •• Bridge Bridge BuildingBuilding

Um Personen und Industrie die Wichtigkeit dieser Technologie zu Um Personen und Industrie die Wichtigkeit dieser Technologie zu zeigenzeigen

Erste Applikationen werden im Bereich von Erste Applikationen werden im Bereich von LifescienceLifesciencebiologischen Bereiche erwartetbiologischen Bereiche erwartet

wo wo RescourcenRescourcen zusammenfzusammenfüühren hren mumußß,,•• wo eine Zusammenarbeit gefordert wirdwo eine Zusammenarbeit gefordert wird•• und spund spääter wieder aufgelter wieder aufgelööst wird.st wird.

Wo Sensoren Wo Sensoren MircoskopeMircoskope Computer bereitgestellt werdenComputer bereitgestellt werdenPlanungstechnikPlanungstechnik

ÜÜbersichtbersicht

Building Bridges Building Bridges

The WebTim Berners-Lee

The Grid

The Semantic WebA.I. Jim Hendler

WWW2002 Waikiki, Hawaii

QuellenverzeichnisQuellenverzeichnis• D. De Roure, N.R. Jennings, N.R. Shadbolt. The Semantic Grid: A

future e-Science infrastructure. In: F. Berman, G. Fox, A.J.G. Hey.

• Grid Computing – Making the Global Infrastructure Reality. John Wiley and Sons Ltd., 2003.

• D. De Roure, N.R. Jennings, N.R. Shadbolt. The Semantic Grid: Past, Present and Future. Preprint - to appear in IEEE Proceedings March2005

• C. Goble, D. De Roure. The Semantic Grid: Myth Busting and Bridge Building. In: Proceedings of the 16th European Conference on ArtificialIntelligence (ECAI-2004), Valencia, Spain, 2004.