Organic Computing — A Paradigm Shift for Complex Systems

محاسبات ارگانیک به عنوان یک چشم انداز چالش برانگیز برای سیستم های پردازش اطلاعات آینده ظهور کرده است. اساس آن این بینش است که ما به طور فزاینده‌ای توسط مجموعه‌های بزرگی از سیستم‌های خودمختار که مجهز به حسگرها و محرک‌ها هستند، از محیط خود آگاه هستند، آزادانه با هم ارتباط برقرار می‌کنند و خود را سازماندهی می‌کنند تا اقدامات و خدمات مورد نیاز توسط سیستم‌های مستقل را انجام دهند، احاطه شده و به آنها وابسته خواهیم شد. کاربران.

این شبکه‌های سیستم‌های هوشمند که ما را احاطه کرده‌اند، حوزه‌های کاربردی جذابی را باز می‌کنند و در عین حال مشکل کنترل‌پذیری خود را نیز تحمل می‌کنند. از این رو، ما باید چنین سیستم هایی را تا حد امکان قوی، ایمن، انعطاف پذیر و قابل اعتماد بسازیم. به ویژه، یک جهت گیری قوی نسبت به نیازهای انسانی در مقابل اجرای محض فن آوری ممکن، کاملاً محوری به نظر می رسد. سیستم‌های فنی که می‌توانند به این اهداف دست یابند باید ویژگی‌های حیاتی یا «ارگانیک» را از خود نشان دهند. \"سیستم های محاسبات ارگانیک\" به صورت پویا با شرایط محیطی فعلی خود سازگار می شوند. برای رویارویی با رویدادهای غیرمنتظره یا ناخواسته، آنها خودسازماندهی، خود پیکربندی، خودبهینه سازی، خود درمانی، محافظت از خود، خود توضیح دهنده و آگاه به زمینه هستند، در حالی که رابط های مکملی را برای دستورالعمل های سطح بالاتر ارائه می دهند. احترام به رفتار مطلوب اولین گام‌ها به سوی سیستم‌های رایانه‌ای سازگار و خودسازمان‌دهنده در حال انجام است. سازگاری، پیکربندی مجدد، ظهور ویژگی‌های جدید و خود سازمان‌دهی موضوعات داغ در انواع گروه‌های تحقیقاتی در سراسر جهان هستند.

این کتاب نتایج یک تحقیق اولویت‌دار ۶ ساله را خلاصه می‌کند. برنامه (SPP) بنیاد تحقیقات آلمان (DFG) که به این چالش های اساسی در طراحی سیستم های محاسباتی ارگانیک پرداخته است. مبانی نظری محاسبات ارگانیک، روش‌ها و ابزارهای اساسی، تکنیک‌های یادگیری مورد استفاده در این زمینه، الگوهای معماری و بسیاری از کاربردها را ارائه و مورد بحث قرار می‌دهد. چشم‌انداز نهایی نشان می‌دهد که در این مدت، ایده‌های محاسبات ارگانیک باعث ایجاد انواع پروژه‌های نویدبخش جدید شده است.

Organic Computing has emerged as a challenging vision for future information processing systems. Its basis is the insight that we will increasingly be surrounded by and depend on large collections of autonomous systems, which are equipped with sensors and actuators, aware of their environment, communicating freely, and organising themselves in order to perform actions and services required by the users.

These networks of intelligent systems surrounding us open fascinating application areas and at the same time bear the problem of their controllability. Hence, we have to construct such systems as robust, safe, flexible, and trustworthy as possible. In particular, a strong orientation towards human needs as opposed to a pure implementation of the technologically possible seems absolutely central. The technical systems, which can achieve these goals will have to exhibit life-like or "organic" properties. "Organic Computing Systems" adapt dynamically to their current environmental conditions. In order to cope with unexpected or undesired events they are self-organising, self-configuring, self-optimising, self-healing, self-protecting, self-explaining, and context-aware, while offering complementary interfaces for higher-level directives with respect to the desired behaviour. First steps towards adaptive and self-organising computer systems are being undertaken. Adaptivity, reconfigurability, emergence of new properties, and self-organisation are hot topics in a variety of research groups worldwide.

This book summarises the results of a 6-year priority research program (SPP) of the German Research Foundation (DFG) addressing these fundamental challenges in the design of Organic Computing systems. It presents and discusses the theoretical foundations of Organic Computing, basic methods and tools, learning techniques used in this context, architectural patterns and many applications. The final outlook shows that in the mean-time Organic Computing ideas have spawned a variety of promising new projects.