Was ist MARS?

Die MARS-Gruppe beschäftigt sich mit komplexen Fragestellungen und Problemfeldern des Alltags, z.B. Auswirkungen der globalen Klimaveränderung, Ausbreitung von Infektionskrankheiten oder dem menschlichen Verhalten in Extremsituationen.
Zielsetzung ist es, gemeinsam mit den jeweiligen Fachexperten, effiziente Software-Werkzeuge für die Modellbildung, die Simulation, die Auswertung und Visualisierung zu entwickeln. Dabei stehen der Praxisbezug sowie eine exzellente wissenschaftliche Ausrichtung im Fokus.

Die agentenbasierte Modellierung

Im Kontrast zu gewöhnlichen Vorhersagemodellen liegt bei der agentenbasierten Modellierung (ABM) der Fokus auf der Abbildung der einzelnen Individuen. Ein solches Individuum – beispielsweise eine Person in einem Evakuierungsszenario oder ein Baum in einer Ökologiesimulation – wird dann möglichst detailliert in Bezug auf die zu untersuchende Fragestellung modelliert. Hierfür gilt es zunächst, Einflussfaktoren (z.B. soziale Gefüge und Panikreaktionen bei der Evakuierung, Wachstumszyklen bei dem Baum) zu untersuchen und in Form eines fachlichen Modells abzubilden. In der Simulation lassen sich dann beliebig viele „Agenten“ (autonome Software-Einheiten, die gemäß einem solchen Handlungsmodell agieren) erzeugen. Aus diesem Zusammenspiel der Individuen entsteht dann das Simulationsergebnis.

MSaaS – “Modeling and Simulation as a Service”

Aktuell erfolgt die Simulationserstellung in einem „Tandem-Konzept“, bei dem ein Fachexperte das Modell entwickelt, welchen dann von einem MARSianer in Programmcode übersetzt wird. MARS stellt hierfür eine Vielzahl an Werkzeugen bereit, die alle über eine gemeinsame Web-Oberfläche verwendet werden und die gemeinsame Nutzung von überall ermöglichen. Die Vision sieht vor, den kompletten Zyklus – von der Datenauswahl über die Modellierung und Kalibrierung bis hin zur Ergebnisanalyse und Visualisierung – in der MARS-Anwendungslandschaft abzubilden und später einmal grafische Werkzeuge zur Erstellung der Agentenlogik anzubieten, so dass immer mehr Facetten des Systems für die fachlichen Experten intuitiv bedienbar werden.

Vision: 3D-Visualisierung der Simulationsergebnisse im Browser

Geeignet für beliebig große Modelle

Neben dem Dienstleistungsgedanken ist ein weiteres Alleinstellungsmerkmal die Eignung für beliebig große Simulationen. Beispielsweise wird im Rahmen der internationalen Forschungskooperation ARS AfricaE an einem Modell des Krüger-Nationalparks in Südafrika entwickelt, welches den Einfluss von Elefantenherden auf die dortigen Baumbestände untersuchen soll. Der Umfang dieses Modells beträgt knapp fünfeinhalb Millionen Agenten, welche über eine Fläche von zwanzigtausend Quadratkilometern verteilt sind. Zur Unterstützung von Modellen dieser Dimensionen betreibt die MARS-Gruppe einen Cluster von Hochleistungsservern und hat einen ausgeklügelten Mechanismus zur Verteilung der Simulation über mehrere Rechenknoten entwickelt.