Komponentenbasierte, multiskalierte Funktions-Struktur-Modellierung von Pflanzen in der Sprache XL

• Antragsteller: Professor Dr. Winfried Kurth
• Fachliche Zuordnung: Softwaretechnik und Programmiersprachen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 165935961

Der am häufigsten genutzte Ansatz für Funktions-Struktur-Modelle von Pflanzen (FSPMs) beruht auf Lindenmayer-Systemen (L-Systemen). Die Programmiersprache XL (eXtended L-system language) kombiniert L-Systeme (oder, allgemeiner, Graph-Grammatiken) mit der Mächtigkeit der universellen, objektorientierten Sprache Java und unterstützt so die Verknüpfung von prozessbasierten und regelbasierten Teilmodellen. Bei Anwendung auf komplexe Modellierungsaufgaben, die mehrere Skalenebenen umfassen, tendieren jedoch in XL geschriebene Modelle immer noch dazu, auf intransparente Weise anzuwachsen. Methoden und Werkzeuge, die in der Softwaretechnik gängig sind (z.B. komponentenbasiertes Programmieren, Versionskontrolle, grafische Software-Visualisierung) werden noch nicht unterstützt. Als weiteren Schritt hin zu einem transparenteren und flexibleren Modellierungsprozess für FSPMs wollen wir die Sprache XL und die Open-source-Entwicklungsplattform GroIMP erweitern durch Werkzeuge, die die Schaffung voneinander unabhängiger Komponenten unterstützen, wodurch auch die Austauschbarkeit und Vergleichbarkeit von Submodellen (z.B. für Photosynthese, Strukturbildung, genetische Prozesse etc.) gefördert werden. Interaktive, auf Graphen basierende Visualisierungswerkzeuge werden diesen Ansatz auch für Nicht-Informatiker zugänglich machen. Als Nachweis seiner erfolgreichen Einsetzbarkeit wird der komponentenbasierte Ansatz in internationaler Zusammenarbeit getestet werden an Neuimplementierungen der bereits etablierten, komplexen FSPMs LIGNUM (METLA, Finnland) und GreenLab (INRIA / Ecole Centrale de Paris, Frankreich).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen