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Best Practices für rechenintensive und datalastige Anwendungen

Lerne die besten Praktiken, um die Entwicklung in datengestützten Forschungsprojekten zu verbessern.

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Inhaltsverzeichnis

Rechenintensive und datenschwere Anwendungen sind mega wichtig für die Forschung in verschiedenen Bereichen. Diese Anwendungen helfen den Forschern, grosse Datenmengen zu handeln und komplexe Berechnungen durchzuführen. Aber es gibt irgendwie nicht wirklich klare Richtlinien, wie man diese Anwendungen effektiv entwickeln kann. Der Artikel beschreibt ein paar Best Practices, die den Entwicklungsprozess verbessern und das Teamwork zwischen Experten aus verschiedenen Bereichen fördern können.

Warum Best Practices wichtig sind

Best Practices sind wichtig, weil sie den Entwicklern einen Rahmen geben. Sie helfen sicherzustellen, dass Anwendungen effizient gebaut werden, von hoher Qualität sind und die Bedürfnisse der Nutzer erfüllen. In Bezug auf rechenintensive und datenschwere Projekte werden diese Praktiken noch wichtiger, weil es einzigartige Herausforderungen gibt, wie die Verarbeitung grosser Datenmengen und die Notwendigkeit zur Zusammenarbeit über verschiedene wissenschaftliche Disziplinen hinweg.

Wichtige Merkmale der CDI-Forschung

  1. Komplexe Problemfelder: Diese Forschungsprojekte beschäftigen sich oft mit spezialisierten Herausforderungen, die spezifisches Wissen erfordern.

  2. Interdisziplinäre Zusammenarbeit: Die Teams bestehen normalerweise aus Experten aus verschiedenen Bereichen, nicht nur aus der Informatik.

  3. Datenintensiv: Grosse Datensätze sind üblich, was robuste Techniken zur Datenverwaltung und -verarbeitung nötig macht.

  4. Hoher Rechenaufwand: Projekte benötigen oft viel Rechenleistung, um Simulationen durchzuführen oder Daten zu analysieren.

Zusammenarbeit ist entscheidend

In der CDI-Forschung ist es wichtig, dass Fachexperten und technische Experten, oft als Xperts bezeichnet, eng zusammenarbeiten. Diese Zusammenarbeit unterscheidet sich von der traditionellen Softwareentwicklung, wo der Fokus hauptsächlich auf dem Programmieren liegt. Stattdessen erfordern CDI-Anwendungen ständige Kommunikation, um Probleme in Echtzeit zu lösen und sicherzustellen, dass alle im Einklang mit den Projektzielen und -bedürfnissen arbeiten.

Best Practices identifizieren

Nach dem Sammeln von Einblicken von einer Vielzahl von Fachleuten wurden siebzehn Best Practices für die Entwicklung von rechenintensiven und datenschweren Anwendungen identifiziert. Diese Praktiken sollen Entwicklern, Forschern und Xperts bei ihrer Arbeit helfen.

Best Practice 1: Individuelles Onboarding für Experten

Entwickle einen massgeschneiderten Einarbeitungsprozess für neue Teammitglieder, der ihre Hintergründe berücksichtigt. Das hilft, dass sie schneller produktiv werden. Es ist wichtig, die Fähigkeiten jeder Person zu bewerten und Schulungsprogramme zu erstellen, die sich auf Bereiche konzentrieren, in denen sie Verbesserungen brauchen, um Wissenslücken zu schliessen.

Best Practice 2: Das akademische Umfeld verstehen

Mache die Teammitglieder mit dem akademischen Umfeld vertraut. Zu wissen, wie Forschungsförderung funktioniert, wie wichtig das Veröffentlichen ist und die Dynamik innerhalb akademischer Teams kann technischen Experten helfen, ihre Arbeit mit den Zielen der Fachexperten aufeinander abzustimmen.

Best Practice 3: Eine breite Palette an Fähigkeiten aufbauen

Ermutige zur Zusammenarbeit mit externen Experten, um sicherzustellen, dass alle notwendigen Fähigkeiten abgedeckt sind. Das kann bedeuten, an Workshops, Konferenzen oder Networking-Events teilzunehmen. Es ist wichtig, dass die Teams Zugang zu einem breiten Skillset haben, um die vielfältigen Herausforderungen zu bewältigen, die sie antreffen können.

Best Practice 4: Kollaborative Unterstützung

Erleichtere kurzfristige Kooperationen, wo Experten eng mit Fachexperten zusammenarbeiten. Dieser praktische Ansatz erlaubt es den Teams, Probleme gemeinsam zu lösen und führt zu einem besseren Verständnis der Arbeit des anderen. Es ist für beide Seiten vorteilhaft, Wissen aufzubauen und die Kommunikation zu verbessern.

Best Practice 5: Die Terminologielücke schliessen

Arbeite daran, Verwirrung zu beseitigen, die durch unterschiedliche Terminologien in der Informatik und in den Fachdisziplinen entstehen kann. Eine Vereinfachung der Sprache und eine Klärung wichtiger Begriffe können Missverständnisse verhindern und sicherstellen, dass alle auf dem gleichen Stand sind.

Best Practice 6: Das Fachproblem verstehen

Nimm dir Zeit, um das Fachproblem gründlich zu verstehen. Das bedeutet, einen klaren Projektplan basierend auf gut definierten Anforderungen zu entwickeln. Überprüfe diese Anforderungen regelmässig, während das Projekt voranschreitet, um sicherzustellen, dass sie relevant bleiben.

Best Practice 7: Kernanforderungen priorisieren

Konzentriere dich auf die wesentlichen Funktionen, die mit den Projektzielen übereinstimmen. Sei bereit, die Prioritäten zu überarbeiten, um sich an die sich ändernden Bedürfnisse der Stakeholder anzupassen, wenn neue Erkenntnisse gewonnen werden.

Best Practice 8: Probleme effizient verfolgen

Implementiere ein System zur Verfolgung der Projektanforderungen und etwaiger Fehlermeldungen. Das hilft sicherzustellen, dass jede Anfrage vermerkt und effektiv verwaltet wird, um Klarheit während der Entwicklungsphase zu bewahren.

Best Practice 9: Quellcode effektiv verwalten

Nutze Versionskontrollsysteme, um Änderungen in der Software nachzuvollziehen. Diese Praxis ist entscheidend, um eine Historie des Projekts zu bewahren und die Zusammenarbeit zwischen den Teammitgliedern zu fördern.

Best Practice 10: Code-Reviews durchführen

Ermutige jedes Teammitglied, den Code von anderen zu überprüfen. Diese Praxis verbessert die Qualität der Software und fördert ein gemeinsames Verständnis der Projektanforderungen zwischen Experten.

Best Practice 11: Testgetriebene Entwicklung annehmen

Definiere Testfälle, bevor du den Anwendungs-Code schreibst. Diese Strategie hilft, die Projektanforderungen zu klären und führt zu sauberem, wartbarem Code.

Best Practice 12: Dokumentation pflegen

Erstelle umfassende Projektdokumentationen, die leicht zugänglich und verständlich sind. Das sichert langfristigen Erfolg, indem es anderen ermöglicht, an dem Projekt weiterzuarbeiten, auch nachdem die ursprünglichen Entwickler weitergezogen sind.

Best Practice 13: Kontinuierliche Integration umsetzen

Integriere regelmässig neuen Code in die Hauptanwendung. Das hilft, Probleme frühzeitig zu erkennen und sicherzustellen, dass neue Funktionen anderen Teammitgliedern so schnell wie möglich zur Verfügung stehen.

Best Practice 14: Reproduzierbarkeit sicherstellen

Dokumentiere und teile die Methoden und Abläufe von Experimenten. Andere in die Lage zu versetzen, Ergebnisse zu replizieren, stärkt das Vertrauen in die Forschungsergebnisse und ermöglicht eine weitere Erforschung des Themas.

Best Practice 15: Parallelisierung nutzen

Starte mit gut getesteten seriellen Codes, bevor du parallele Möglichkeiten hinzufügst. Dieser Ansatz minimiert die Komplexität und hilft den Entwicklern, die Feinheiten der parallelen Programmierung zu managen, was für die Leistung in datenschweren Anwendungen entscheidend ist.

Best Practice 16: Auf Nachhaltigkeit achten

Entwerfe Anwendungen mit Blick auf Nachhaltigkeit. Das bedeutet, zu überlegen, wie die Software über die Zeit gewartet werden kann und sicherzustellen, dass sie nicht veraltet, während sich die Technologien weiterentwickeln.

Best Practice 17: Mit Nutzer-Communities interagieren

Hole regelmässig Feedback von Nutzern ein. Mit den Nutzern in Kontakt zu treten hilft Entwicklern, ihre Anwendungen zu verfeinern, um besser auf die Bedürfnisse einzugehen, was die Akzeptanz fördert und die Zufriedenheit mit dem Endprodukt sicherstellt.

Daten sammeln

Um diese Best Practices zu bewerten, wurde Feedback mit verschiedenen Methoden gesammelt, darunter Umfragen, die sich an Forscher und Experten richteten. Die Ergebnisse zeigen konstant, dass diese Praktiken einen positiven Einfluss auf den Entwicklungsprozess haben.

Fazit

Durch die Umsetzung dieser Best Practices können Entwickler ihre Arbeit bei rechenintensiven und datenschweren Anwendungen erheblich verbessern. Sie können eine effektive Zusammenarbeit zwischen Fachexperten und technischen Spezialisten fördern, was zu qualitativ besseren Anwendungen und schnelleren Fortschritten in der Forschung führt. Das fortwährende Engagement mit der Community wird helfen, diese Praktiken zu verfeinern, während sich die Technologie weiterentwickelt und neue Herausforderungen im Bereich auftauchen.

Originalquelle

Titel: Best Practices for Developing Computational and Data-Intensive (CDI) Applications

Zusammenfassung: High-quality computational and data-intensive (CDI) applications are critical for advancing research frontiers in almost all disciplines. Despite their importance, there is a significant gap due to the lack of comprehensive best practices for developing such applications. CDI projects, characterized by specialized computational needs, high data volumes, and the necessity for cross-disciplinary collaboration, often involve intricate scientific software engineering processes. The interdisciplinary nature necessitates collaboration between domain scientists and CDI professionals (Xperts), who may come from diverse backgrounds. This paper aims to close the above gap by describing practices specifically applicable to CDI applications. They include general software engineering practices to the extent that they exhibit substantial differences from those already described in the literature as well as practices that have been called pivotal by Xperts in the field. The practices were evaluated using three main metrics: (1) participants' experience with each practice, (2) their perceived impact, and (3) their ease of application during development. The evaluations involved participants with varying levels of experience in adopting these practices. Despite differing experience levels, the evaluation results consistently showed high impact and usability for all practices. By establishing a best-practices guide for CDI research, the ultimate aim of this paper is to enhance CDI software quality, improve approaches to computational and data-intensive challenges, foster interdisciplinary collaboration, and thus accelerate scientific innovation and discovery.

Autoren: Parinaz Barakhshan, Rudolf Eigenmann

Letzte Aktualisierung: 2024-06-03 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2406.01780

Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2406.01780

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

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