Modularitybasiert

Modularitybasiert bezeichnet einen Ansatz oder eine Methode, die auf dem Konzept der Modularität basiert. Modularität beschreibt die Unterteilung eines Systems in unabhängige, gut abgegrenzte Einheiten (Module), die intern stark vernetzt sind, aber nur schwach mit anderen Modulen kommunizieren. Ziel modularer Gestaltungen ist es, Komplexität zu beherrschen, Wiederverwendbarkeit zu erhöhen und Anpassungsfähigkeit zu erleichtern.

Im Kontext von Netzwerken wird Modularitybasiert oft durch die Optimierung der Modularity-Qualität Q realisiert. Der Begriff stammt aus der Netzwerkanalyse; das Modularity-Konzept wurde von Mark Newman und Michelle Girvan 2004 eingeführt. Q misst, wie gut ein Netzwerk in Module zerlegt ist, verglichen mit einem zufällig erzeugten Referenznetz. Höhere Werte deuten auf stärkere intra-modulare Verbindungen und schwächere inter-modulare Verbindungen hin. Der Modulationsansatz sucht Partitionen, die Q maximieren.

Anwendungsfelder sind unter anderem die Netzwerkanalyse (Community Detection), Softwarearchitektur (Modulare Strukturen), Produkt- und Systemdesign (bausteinbasierte Konstruktion) sowie Geschäftsprozesse, in denen Funktionen in Module gegliedert werden, um Flexibilität und Skalierbarkeit zu erhöhen.

Typische Algorithmen sind modifizierte greedy-Methoden, der Louvain-Algorithmus und seine Weiterentwicklung Leiden-Algorithmus, die darauf abzielen, die Modularity schnell zu erhöhen. In der Praxis können sich verschiedene Partitionen als äquivalent erwiesen oder eine Überschneidung der Module auftreten. Zudem kann die sogenannte Auflösungsschwelle die Entdeckung kleiner Module erschweren.

Zu den Vorteilen gehören bessere Wartbarkeit, Skalierbarkeit und Verständlichkeit von Systemen. Einschränkungen ergeben sich aus der Abhängigkeit vom gewählten Graph- oder Modell-Darstellung sowie aus der möglichen Nicht-Eindeutigkeit der gefundenen Modularitätspartitionen.