Kopplung und Koordination multipler Sichten in einer Service-orientierten Architektur für Informationsvisualisierung

Diplomarbeit des Lehrgebietes Multimedia und Internetanwendungen der FernUniversität in Hagen

Hintergrund

Das Lehrgebiet Multimedia und Internetanwendungen entwickelt und implementiert ein Service-orientiertes Rahmenwerk (SOA-IVIS), welches die Erstellung und Anwendung von Informationsvisualisierungstechniken unterstützt.

Informationsvisualisierung (IVIS) wird gemeinhin definiert als die Verwendung Computer-gestützter, interaktiver, visueller Repräsentationen von abstrakten Daten um deren Wahrnehmung zu erleichtern. Informationsvisualisierung kann Menschen wesentlich darin unterstützen, den Umfang von Informationsräumen zu erfassen, deren Beschaffenheit zu verstehen und darin enthaltene relevante Informationen zu erkennen. Allzu oft verlässt man sich hierbei auf einzelne, allein stehende Visualisierungen. Doch gerade mehrere, unterschiedliche Sichten auf einen Sachverhalt können zu einem tieferen Verständnis führen. Derartige Sichten mit mannigfaltigen Visualisierungsformen fördern den Vergleich und bieten kontrastierende Auffassungen. Interaktion ist ein bedeutendes Hilfsmittel, welches den Betrachter in die Lage versetzt, Visualisierungen direkt zu manipulieren und vorher verdeckte Aspekte der dargestellten Information offen zu legen. Kopplung verbindet mehrere Sichten zu einem gemeinsam agierenden Verbund innerhalb der Interaktion. Deren koordiniertes Zusammenwirken führt zu Aktualisierungen und Anpassungen abhängiger Sichten bei Interaktion in einer Sicht. Als Beispiel ist hier das Brushing zu nennen: Die Auswahl von Informationsobjekten in einer Sicht führt zur visuellen Hervorhebung desselben Objektes in allen abhängigen Sichten, welche dieses Objekt anzeigen.

Inhalt

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Realisierung einer Erweiterung des SOA-IVIS Rahmenwerks um die Verwaltung und Koordination multipler Sichten.

SOA-IVIS bietet die Erstellung von Informationsvisualisierungen als Dienstleistung an. Das Rahmenwerk folgt dabei einer Service-orientierten Architektur (SOA): Visualisierungen werden von einer Server-Komponente erstellt, ausgeliefert und von einer Client-Komponente ausgewertet und dargestellt.

Eine Erweiterung des Rahmenwerkes erfordert Arbeiten an drei Abschnitten der Architektur: Sowohl Service- als auch Client-Komponente müssen um die Fähigkeit zur Koordination multipler Sichten erweitert werden. Zusätzlich gilt es, das Kommunikationsprotokoll zwischen Serviceleister und Servicekonsumenten, um Sprachmittel zur Formulierung von Zuständen und Prozessen koordinierter Sichten bei deren Anwendung zu ergänzen. Die Sprachkonstrukte sind auf hoher funktionaler Ebene anzusiedeln und erlauben die Formulierung anhand der Konzepte koordinierter Sichten, wobei sie von Details der technischen Realisierung abstrahieren.

Zur Bewältigung dieser Zielstellung sind zunächst die Grundlagen der Informationsvisualisierung mit Schwerpunkt auf die Konzepte und Abläufe von koordinierten Sichten zu erarbeiten.

Der sich anschließende konzeptuelle Entwurf erarbeitet einen Lösungsvorschlag für ein deskriptives Format zur Beschreibung von Aufbau und von Koordination mehrerer Sichten. Dieses deskriptive Format muss darauf ausgerichtet sein, als Bestandteil eines Kommunikationsprotokolls in einer Service-orientierten Architektur verwendet zu werden; es ergänzt bestehende Sprachmittel des Protokolls.

Nach Methoden des Software-Engineering ist der konzeptuelle Entwurf in eine Spezifikation zu überführen und praktisch als Softwaremodule umzusetzen.

Die zu erstellenden Komponenten fügen sich nahtlos in das bestehende SOA-IVIS Rahmenwerk ein. Die Softwaremodule nutzen dabei dessen Daten- und Sitzungsverwaltung, Kommunikationsabwicklung und grafische Ausgabe.

Die Softwaremodule sind sowohl in der Spezifikation als auch im Quelltext zu dokumentieren.

Anforderungen

Kenntnisse der objektorientierten Programmierung mit Java sowie den Techniken und Protokollen von Web Services. Kenntnisse in der Gestaltung von Mensch-Maschine-Schnittstellen, insbesondere unter Verwendung von Informationsvisualisierungstechniken.

Innerhalb dieser Arbeit werden Modelle und Konzepte der Informationsvisualisierung vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt dabei zum einen auf dem Referenzmodell der Visualisierung sowie dessen Erweiterungen und zum anderen auf multiplen Visualisierungen. Den Kern der Arbeit bilden die Anforderungsanalyse und die Konzeption eines Mengenmodells für die Kopplung und Interaktion multipler Sichten. Dabei wird analysiert, wie verschiedenste Interaktionstechniken in das Referenzmodell der Visualisierung eingeordnet werden können und welche gemeinsamen Datenmengen für die Koordination von multiplen Sichten von Bedeutung sind. Die gemeinsamen Datenmengen werden mit Interaktionselementen von Benutzeroberflächen in Verbindung gebracht, so dass ein Kreislauf zwischen Benutzerinteraktion und Aktualisierung eines Sichtverbundes entsteht. Für dieses Koordinationsmodell wird analysiert, wie es nach dem Paradigma der serviceorientierten Architekturen (SOA) funktionsorientiert zerlegt, interaktionsabhängig koordiniert und bestehende Komponenten eingebunden werden können. Es werden Klassen von Services innerhalb einer SOA benannt und charakterisiert. Für die Programmierung von Services und die Entwicklung eines Kommunikationsprotokolls werden durch die konzeptionellen Betrachtungen Grundsatzfragen erläutert. Für die Programmierung von Visualisierungsclients werden Entwurfsansätze diskutiert. Im Zuge dieser Arbeit wurde eine XML-Anwendung entworfen, welche ein deskriptives Format für Informationsvisualisierungen definiert. Dieses Format beschreibt explizit die Kopplung und Koordination von multiplen Sichten über die Verknüpfung von Mengen und Operatoren. Es kann z. B. als Ausgangpunkt für die Entwicklung eines Kommunikationsprotokolls innerhalb einer SOA dienen.

Ausgangsliteratur