Abstrakt

Beim Suchen nach einer Lösung zur Behebung eines Problems wird oft auf bestehende Ansätze und Ideen zurückgegriffen. Die Denkweise des Verknüpfens von Problemstellungen und Lösungsansätzen tritt in vielen Bereichen auf, zum Beispiel in der Architektur, in den Wirtschaftswissenschaften und in der Software-Technik. Auch im Umgang mit sozialen Problemen wird häufig auf diese Denkweise zurückgegriffen. Die Beschreibung von Problem-Lösungs-Paaren, die auf wiederkehrende Probleme in bestimmten Kontexten ein Lösungsschema bieten, werden Muster genannt.

Speziell bei der Entwicklung von großen Softwaresystemen ist es sinnvoll wiederkehrende Problemstellungen, ganze Softwarearchitekturen und deren Komponenten mit Hilfe von Mustern zu lösen und aufzubauen. In den letzten Jahren ist eine ganze Reihe von Mustern, Mustersprachen und Musterkatalogen vor allem für die Softwareentwicklung entstanden, auf die bei der Softwareerstellung zurückgegriffen werden sollte. Solch ein Musterkatalog stellt eine vernetzte Menge von Mustern dar. Seine Aufbau wird durch eine Mustersprache definiert, die das Modell des Musterkataloges darstellt.

Die Vernetzung und Beziehungen der Muster in Mustersprachen wird immer wichtiger, da sie einen große Informationsgehalt bieten. Durch die Beziehungen der Muster lassen sich zum Beispiel ähnliche Lösungsansätze oder auch andere Lösungsansätze zu verwandten Problemen zuordnen. Eine Mustersprache wie die von Christopher Alexander weist eine hierarchische Struktur auf, die mit der Gliederung eines Buches vergleichbar ist. In der Mustersprache von Christopher Alexander werden Ähnlichkeits-, Spezialisierung- und Einschlussbeziehungen verwendet, die die Vernetzung der Mustersprache zusätzlich ausprägen. Die Vernetzung und die Beziehungen der Muster ermöglichen und vereinfachen das Kombinieren der Muster. Muster werden oft in mehrere Teile unterteilt, die wiederum von Muster beschrieben werden. Um einen Lösungsansatz zu finden, der vollständig mit Muster beschrieben werden kann, ist es wichtig die Beziehungen und Verbindungen zwischen den Mustern zu kennen.

Durch mustersprachenübergreifende Vernetzungen und Beziehungen kann beispielsweise die Lösung eines Problems in eine andere Richtung gelenkt werden oder die Betrachtung von anderen Lösungsideen für das bestehende Probleme entdeckt werden. Dies kann das Finden von Lösungen in einer fachfremden Mustersprache beinhalten. Zum Beispiel fanden Dorigo und Caro einen Ansatz zur Lösung verschiedener diskreter Optimierungsprobleme, indem sie durch das Futtersuchverhalten von Ameisenkolonien inspiriert wurden. Das Verhalten der Ameisen lieferte die Grundlage für ihre Algorithmen. Sie entwickelten ein Framework, das auf ihrem Algorithmus basiert und mit dem Lösungen von diskreten Optimierungsproblemen berechnet werden können. Mit dem Framework lassen sich viele bekannte Probleme lösen, unter anderem die Berechnung des Travelling-Salesman-Problems oder das Finden von kurzen Wegen in verbindungslosen Netzwerken unter der Berücksichtigung der Netzauslastung.