Zusammenfassung :
Natürliche Systeme, das sind Systeme aus der Natur, stellen einerseits eine potentielle Quelle für neuartige Algorithmen bzw. Anwendungen in der Technik dar, andererseits ist ein Erforschen dieser Systeme notwendig, um die Folgen von Eingriffen abschätzen zu können. Für das Erforschen werden Simulationssysteme, die auf Multi-Agenten-Technik bzw. Methoden der Verteilten Künstlichen Intelligenz basieren, verwendet, um die Zugangsschwelle zu senken und somit einen erweiterten Anwenderkreis zu erreichen. Verfügbare Simulationssysteme können hinsichtlich des Simulationsmodells verbessert werden, so dass diese früh im Kontext schulischer Anwendung zur Förderung des systemischen Denkens anwendbar wären.

Im Rahmen dieser Dissertation wird zunächst ein zustandsbasiertes Objektmodell entworfen, welches eine einfachere Abbildung bestehender biologischer Modelle in ein Simulationsmodell ermöglicht. Weiterhin erlaubt das Objektmodell für den Anwender eine einfachere Änderung des Objektverhaltens durch eine übergeordnete Strukturierung sowie der Reduzierung des Verwaltungsaufwands.

Die Objektprogrammierung erfolgt mittels einer objektflussorientierten
Programmiersprache, ähnlich einer Datenflussprogrammierung. Die in flussorientierten Programmiersprachen schwierige Abbildung von Kontrollflussstrukturen wird mit Hilfe des entwickelten Objektmodells auf einfache Weise realisiert. Konzeptionell ist das Programmiermodell kompakt und selbstbezüglich, d.h. für die Modellierung der Simulationsobjekte werden stets gleiche bzw. ähnliche Prinzipien wie für die Programmierung der Objekte selbst verwendet.

Das Programmiermodell wurde prototypisch in Form einer visuellen Programmiersprache und
-umgebung unter Verwendung spezieller Visualisierungstechniken implementiert.


Title:
A state-inherent object and programming model for the simulation of natural emergent
processes: The potential in using multi-agent technology for school education

Abstract:
Natural systems, that are systems from nature, represent a potential source for new algorithms and/or applications in the technology; however, an investigation of these systems is necessary, in order to measure the consequences of interferences. For the investigation of natural systems, multi-agent technology based simulation tools are used to lower the entrance threshold, and to thus reach an extended group of users. The simulation model of available tools can be improved to promote system thinking in the context of school application. In the context of this thesis, firstly a state-based object model is developed, which allows a simpler transformation of existing biological models into simulation models. Further, the state-based object model permits the user a simpler change of the object behavior by super-ordinate structuring, as well as the reduction of the administration efforts. Object programming takes place by means of an object-orientated-flow programming language, similar to a data flow programming. The implementation of control structures, difficult to represent in data flow oriented programming languages, is realized in a simple manner using the developed state-based object model. The programming model was implemented prototypically in form of a visual programming language and environment, using special visualization techniques.