004 Datenverarbeitung; Informatik
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Institut
Die Verwendung von Multi-Agenten-Systemen in Verbindung mit Agenten-orientiertem Software Engineering stellt mittlerweile einen ausgereiften Ansatz zur Modellierung komplexer Systeme dar. Allerdings finden Multi-Agenten-Systeme im weiteren Feld der Softwareentwicklung bisher nur schwachen Anklang. Im Kontrast dazu erregt die Anerkennung des interdisziplinären Feldes der sozialwissenschaftlichen Simulation über akademische Grenzen hinaus zunehmend die Aufmerksamkeit des 'Mainstream' der Agentenforscher. Dies nimmt sich diese Arbeit zum Anlass, die Verwendung von Multi-Agenten-Systemen im weiteren Feld der Software-Entwicklung voranzutreiben und gleichzeitig die unterschiedlichen Schwerpunkte von sozialwissenschaftlicher Simulation und Multi-Agenten-Systemen zu analysieren. Im Zuge dessen bietet sich die Reimplementierung des effizienzorientierten Micro-Agenten-Konzepts, welches den Kern der Otago Agent Platform (OPAL) bildet, an. Ergebnis ist eine eigenständige Micro-Agenten-Plattform, µ², die zahlreiche konzeptionelle wie technische Innovationen bietet. Dazu gehören die Integration der funktional orientierten Programmiersprache Clojure sowie die Implementation asynchroner Nachrichtenübermittlung. Als weiterer Aspekt wird die zunehmend populäre mobile Anwendungsplattform Android berücksichtigt. Über die reine Portierung der Agentenplattform hinaus weist Android Merkmale von Multi-Agenten-Systemen auf. Die Verbindung der Kommunikationsmechanismen von Android und Micro-Agenten-Plattform erweitert das Funktionsspektrum auf beiden Seiten: Micro-Agenten können unmittelbar auf beliebige Android-Funktionalität zugreifen, während Android die Micro-Agenten-Plattform als netzwerkweite Kommunikationsmiddleware verwenden kann. Potentiale dieser symbiotischen Beziehung erstrecken sich darüber hinaus in die Bereiche der Entwicklung 'intelligenter' mobiler Anwendungen sowie Robotik. Weiteres Ziel der Arbeit ist die Bereitstellung von Erweiterungen der Plattform, die eine Verwendung im Kontext sozialwissenschaftlicher Simulation ermöglichen. Das aus Softwareentwicklungssicht schwache, jedoch aus Simulationssicht relativ mächtige Micro-Agenten-Konzept zeigt seine Qualitäten im Kontext kommunikationsintensiver Szenarien. Um dies zu realisieren, wird ein Simulationszenario basierend auf Hofstede's Cultural Dimensions konstruiert, welches die Gruppenbildung interkultureller Individuen simuliert. Neben dem Nachweis der Anwendbarkeit der Plattform für Simulationsszenarien zeigen sich interessante Muster in und außerhalb der gebildeten Gruppen. Insgesamt zeigt diese explorative Arbeit ein breites Potential zur Verwendung von Agenten- respektive Micro-Agenten-Prinzipien auf. Dies reicht von Agentenorientierter Modellierung bis zum Potential, die Konvergenz mobiler und stationärer Anwendungen voranzutreiben. Darüber hinaus bieten sich weitere Verbesserungspotentiale am Micro-Agenten-Konzept sowie der Plattform selbst, ebenso wie eine intensivere Untersuchung der direkten Interaktion von Micro-Agenten mit mobilen Umgebungen an. Unabhängig davon bietet das entwickelte Simulationsmodell einen Ansatz für die Verwendung kultureller Aspekte im Kontext intelligenter Agenten.
Knowledge compilation is a common technique for propositional logic knowledge bases. A given knowledge base is transformed into a normal form, for which queries can be answered efficiently. This precompilation step is expensive, but it only has to be performed once. We apply this technique to concepts defined in the Description Logic ALC. We introduce a normal form called linkless normal form for ALC concepts and discuss an efficient satisability test for concepts given in this normal form. Furthermore, we will show how to efficiently calculate uniform interpolants of precompiled concepts w.r.t. a given signature.
This thesis introduces fnnlib, a C++ library for recurrent neural network simulations that I developed between October 2009 and March 2010 at Osaka University's Graduate School of Engineering. After covering the theory behind recurrent neural networks, backpropagation through time, recurrent neural networks with parametric bias, continuous-time recurrent neural networks, and echo state networks, the design of the library is explained. All of the classes as well as their interrelationships are presented along with reasons as to why certain design decisions were made. Towards the end of the thesis, a small practical example is shown. Also, fnnlib is compared to other neural network libraries.
Diese Arbeit behandelt verschiedene Ansätze zur Ermittlung einer Heuristik, welche zur Bestimmung einer optimalen Konfiguration des Theorembeweisers E-KRHyper eingesetzt werden soll. Es wird erläutert, wie der Beweiser durch eine angepasste Voreinstellung optimiert werden kann und die erarbeiteten Ansätze zur Ermittlung dieser Voreinstellung werden vorgestellt. Anhand der erzielten Ergebnisse werden die Ansätze anschließend bewertet und für eines der vorgestellten Verfahren wird außerdem eine Idee zur Implementierung vorgestellt.
Informatik hautnah erleben
(2010)
In vielen Köpfen - sowohl bei Erwachsenen wie auch bei Schülern - geistert der Glaube, dass Informatik die Wissenschaft der "Computerlehre" ist. Schon der berühmte Satz "In der Informatik geht es genauso wenig um Computer wie in der Astronomie um Teleskope", der dem Informatiker Edsger W. Dijkstra (1930 - 2002) zugeschrieben wird, drückt historisch schon früh den Gedanken aus, dass die Informatik den Computer nur als ein Hilfsmittel und Medium nutzt, genauso wie die Mathematik den Taschenrechner. Die Fehlvorstellung, die leider auch häufig in den Schulen vermittelt wird, zeigt, dass hier Aufklärung nötig ist.
Die vorliegende Arbeit stellt eine Methode für die korpusbasierte Analyse der Verwendung von Softwarebibliotheken in Java-Programmen vor. Die meisten größeren Softwareprojekte verwenden Softwarebibliotheken, die als Schnittstelle für den Programmierer sogenannte APIs (application programming interfaces) bereitstellen. Um den Umstieg von einer solchen API auf eine andere zu unterstützen, strebt man Werkzeuge zur automatisierten API-Migration an. Zur Entwicklung solcher Werkzeuge fehlen allerdings noch Basisdaten. Statistiken und Beobachtungen zur Verwendung von APIs in der Praxis wurden bisher nur mit sehr kleinen Korpora von Projekten und APIs durchgeführt. Wir stellen in dieser Arbeit daher eine Analysemethode vor, die für Messungen an großen Korpora geeignet ist. Hierzu erzeugen wir zunächst einen Korpus von auf SourceForge gehosteten Open-Source-Projekten sowie einen Korpus von Softwarebibliotheken. In der Folge werden alle Projekte des Korpus compiliert, wobei ein Compiler-Plugin für den javac detaillierte Informationen über jede einzelne Methode liefert, die der Compiler erstellt. Diese Informationen werden in einer Datenbank gespeichert und analysiert.
Die Beschreibung des Verhaltens eines Multi-Agenten-Systems (MAS) ist eine fordernde Aufgabe, besonders dann, wenn es in sicherheitskritischen Umgebungen eingesetzt werden soll. Denn in solchen Umgebungen muss die Beschreibung besonders sorgfältig ausgeführt werden um Seiteneffekte zu vermeiden, die ungewünschte oder sogar zerstörerische Folgen haben könnten. Deshalb sind formale Methoden nützlich, die auf mathematischen Modellen des zu entwerfenden Systems basieren. Sie erlauben es nicht nur das System formal auf verschiedenen Abstraktionsebenen zu spezifizieren, sondern auch seine Konsistenz noch vor der Implementierung zu verifizieren. Das Ziel der formalen Spezifikation ist eine präzise und eindeutige Beschreibung des Verhaltens des Multi-Agenten-Systems, während die Verifikation darauf abzielt, geforderte Eigenschaften dieses Systems zu beweisen. Üblicherweise wird das Verhalten eines Agenten als diskrete Änderung seines Zustands im Bezug auf externe oder interne Aktionen aufgefasst. Jedes mal, wenn eine Aktion auftritt, ändert sich der Zustand des Agenten. Deshalb sind Zustandsübergangsdiagramme bzw. endliche Automaten ein naheliegender Ansatz das Verhalten zu modellieren. Ein weiterer Vorteil einer solchen Beschreibung ist, dass sie sich für das sogenannte Model Checking eignet. Dabei handelt es sich um eine automatische Analysetechnik, die bestimmt, ob das Modell des Systems spezifizierten Eigenschaften genügt. Allerdings muss in realistischen, physikalischen Umgebungen neben dem diskreten auch das kontinuierliche Verhalten des Multi-Agenten-Systems betrachtet werden. Dabei könnte es sich beispielsweise um die Schussbewegung eines Fußballspieler-Agenten, den Prozess des Löschens durch einen Feuerwehr-Agenten oder jedes andere Verhalten handeln, das auf zeitlichen physikalischen Gesetzen basiert. Die üblichen Zustandsübergangsdiagramme sind nicht ausreichend, um diese beiden Verhaltensarten zu kombinieren. Hybride Automaten stellen jedoch eine elegante Lösung dar. Im Wesentlichen erweitern sie die üblichen Zustandsübergangsdiagramme durch Methoden, die sich mit kontinuierlichen Aktionen befassen. Die Zustandsübergänge modellieren weiterhin die diskreten Verhaltenswechsel, während Differentialgleichungen verwendet werden um das kontinuierliche Verhalten zu beschreiben. Besonders geeignet erscheinen Hybride Automaten, weil ihre formale Semantik die Verifikation durch Model Checking erlaubt. Deshalb ist das Hauptziel dieser Arbeit, Hybride Automaten für die Modellierung und die Verifikation des Verhaltens von Multi-Agenten-Systemen einzusetzen. Jedoch bringt ihr Einsatz mehrere Probleme mit sich, die betrachtet werden sollten. Zu diesen Problemfeldern zählen Komplexität, Modularität und die Aussagestärke der Modelle. Diese Arbeit befasst sich mit diesen Problemen und liefert mögliche Lösungen.
Obwohl E-Partizipation immer mehr an Bedeutung gewinnt, werden Sicherheitsrisiken und -anforderungen bisher nur oberflächlich betrachtet. Diese Masterarbeit soll einen Beitrag zur Sicherheit und zum Datenschutz von E-Partizipationsanwendungen leisten. Dabei befasst sich die Arbeit mit dem Nutzer von elektronischen Beteiligungsformen. Da dieser im E-Partizipationsprozess seine persönlichen Daten bereitstellt, müssen Vertrauenswürdigkeit, Vertraulichkeit, Transparenz, Verfügbarkeit und Rechtssicherheit zwischen öffentlicher Verwaltung und Nutzer geschaffen werden. Eine der wichtigsten Maßnahmen hierbei ist es, einen möglichst hohen Sicherheits- und Datenschutzstandard in der Informations- und Kommunikationstechnologie durch die Verwaltung zu gewährleisten und dem Bürger Sicherheit im Umgang mit E-Partizipationsanwendungen zu geben. Die Masterarbeit untersucht verschiedene E-Partizipationsangebote der Bereiche Bürgerhaushalte, E-Konsultationen, Parteiwebseiten und E-Petitionen und beleuchtet zunächst, welchen Einfluss sicherheitskritische E-Partizipationssysteme auf das politische System haben können. Anschließend wird der derzeitige Sicherheitsstandard der E-Partizipationsangebote erfasst. Hierzu wird ein Analyse-Framework verwendet, das für E-Partizipation relevante Sicherheits- und Datenschutzaspekte betrachtet. Darauf aufbauend werden Sicherheitslevels für verschiedenen Typen von E-Partizipationsanwendungen abgeleitet und Empfehlungen für die Gestaltung von E-Partizipation gegeben. Auf Grundlage dessen werden Handlungsempfehlungen gegeben, die helfen können, E-Partizipationsanwendungen zukünftig sicherer zu gestalten. Weiterhin werden zukünftige Technologien vorgestellt, die das Potential haben, die Sicherheit bei der Nutzung von Systemen zur elektronischen Bürgerbeteiligung zu erhöhen.
Texture-based text detection in digital images using wavelet features and support vector machines
(2010)
In dieser Bachelorarbeit wird ein neues texturbasiertes Verfahren zur Detektion von Texten in digitalen Bildern vorgestellt. Das Verfahren kann im wesentlichen in zwei Hauptaufgaben unterteilt werden, in Detektion von Textblöcken und Detektion von einzelnen Wörtern, wobei die einzelnen Wörter aus den detektierten Textblöcken extrahiert werden. Im Groben agiert das entwickelte Verfahren mit mehreren Support Vector Machines, die mit Hilfe von waveletbasierten Merkmalen mögliche Textregionen eines Bildes zu wirklichen Textregionen klassiffzieren. Die möglichen Textregionen werden dabei durch unterschiedlich ausgerichtete Kantenprojektionen bestimmt. Das Resultat des Verfahrens sind X/Y Koordinaten, Breite und Höhe von rechteckigen Regionen eines Bildes, die einzelne Wörter enthalten. Dieses Wissen kann weiterverarbeitet werden, beispielsweise durch eine Texterkennungssoftware, um an die wichtigen und sehr nützlichen Textinformationrneines Bildes zu gelangen.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Abbildung von Ecore nach grUML. Dabei wird sowohl die Transformation von in Ecore modellierten Modellen nach Graphen in grUML als auch die Konvertierung von Ecore-Metamodellen nach grUML-Schemas betrachtet. Zunächst werden die beiden Modellierungssprachen Ecore und grUML einzeln beschrieben. Dabei werden die Metamodelle der Sprachen erklärt und die Programmierschnittstellen vorgestellt. Im Anschluss werden Unterschiede und Gemeinsamkeiten von grUML und Ecore erläutert und auf dieser Grundlage eine Abbildung definiert. Außerdem werden Anforderungen an die Implementierung der Transformation festgehalten. Danach folgen verschiedene Details zur Realisierung. Zum Schluss wird mit Hilfe einiger Beispiele gezeigt, welche Ergebnisse durch die Transformation entstehen.
In der vorliegenden Arbeit wird dem Leser aufgezeigt, welche Methoden zur Kurvenskelettierung von 3D-Modellen existieren und welche Ansätze bei bisherigen Forschungsergebnissen von Skelettierungsmethoden in der Bildverarbeitung verfolgt werden. Der Autor geht im weiteren Verlauf auf einen aktuellen Kurvenskelettierungsansatz ein. Die Implementierung dieses Ansatzes wird detailliert analysiert und ein algorithmisches Verfahren entwickelt, um die Kurvenskelette der analysierten Methode hin zu 3D-Skeletten einer eigenen Kurvenskelettdefinition zu modifizieren, mit der es möglich ist, Merkmalsvektoren für Ähnlichkeitsvergleiche zwischen 3D-Objekten zu berechnen. Es wird eine Ground Truth durch menschliche Ähnlichkeitsbestimmung gebildet. Des Weiteren wird auf Grundlage der modifizierten Skelette eine Ähnlichkeitsberechnung durchgeführt. Danach wird die menschliche Ähnlichkeitsbestimmung der algorithmisch berechneten Ähnlichkeitsberechnung gegenüber gestellt und nach bekannten Verfahren aus dem Information Retrieval ausgewertet.
Moderne Groupware- und Social Software Systeme nehmen nicht nur im privaten Nutzerbereich eine immer stärkere Rolle ein, sondern bergen vor allem für Unternehmen einen noch nicht vollständig erfassten Mehrwert. Erkenntnisse und Erfahrungen aus Praxis und Forschung zeigen, dass Web 2.0 Tools im Unternehmenseinsatz zu einem Mehrwert führen können, wenn sie im richtigen Kontext eingesetzt und in der entsprechenden Kultur eingebettet sind. Sie unterstützen insbesondere bei der Meinungsäußerung, Kollaboration und Selbstorganisation. Vor allem Social Software und Social Networking werden von der Gartner Group, einem der weltweit führenden Marktanalysten von Business Software, im Jahr 2009 unter den zehn für Unternehmen strategisch relevanten Technologien geführt. Trotzdem gibt es gegenwärtig kaum Systeme, die alle erforderlichen Funktionalitäten von Groupware und Social Software in einer Lösung vereinen. Eine der erfolgreichsten Softwaresuiten im Bereich Groupware stellt die Lotus Notes/Domino Lösung von IBM dar. Anhand dieser Softwaresuite wird in der vorliegenden Arbeit gezeigt, wie am Beispiel einer universitären Forschungsgruppe Groupware-Systeme in Kombination mit Social Software in eine Enterprise 2.0 Arbeitsumgebung überführt werden können. Dabei werden "ältere" Groupware Anwendungen, wie E-Mail und Kalenderfunktionen, mit neueren Werkzeugen wie Blogs, Wikis oder Social Bookmarking verknüpft. Das Ergebnis zeigt, dass technische Veränderungen zwar schnell umzusetzen sind, Veränderungen im Kommunikations- und Arbeitsalltag von Menschen allerdings nur langsam erreicht werden. Die Forschungsgruppe für Betriebliche Anwendungssysteme in Koblenz untersucht und evaluiert neue Werkzeuge für die CSCW-Forschung, nutzt intern Groupware zur Arbeitsunterstützung und setzt den ihr übertragenen Lehrauftrag um. Von den an der Lehre beteiligten Parteien, z.B. Studierende und Dozenten, werden die gleiche Flexibilität und das Wissen um moderne Arbeitsformen verlangt, die auch Unternehmen aktuell an ihre Mitarbeiter stellen. Für den Umgang mit modernen Arbeitsformen, Werkzeugen und verschieden Endgeräten bedarf es Erfahrungen und Kompetenzen. Diese Kompetenzen sind sowohl in Bildungseinrichtungen wie auch in Unternehmen über alle Altersschichten aufzubauen. Für den Aufbau und die Schulung solcher Kompetenzen wurde am Standort Koblenz ein Hochschul Competence Center gegründet. Die Notwendigkeit und das Angebot der Schulung bezieht sich dabei nicht nur auf ältere Generationen, sondern auch auf die gerne als "Digital Natives" oder nach 1980 geborenen Generationen, da diese entgegen anders lautender Annahmen nicht automatisch über die geforderten Kompetenzen verfügen. Enterprise 2.0 einzuführen bedarf einer klaren Managemententscheidung. Die Schulung der Kompetenzen sowie die Nutzung von Enterprise 2.0 bedarf der Akzeptanz und somit einer partizipativen Beteiligung.
In dieser Arbeit wird ein Datenmodell für Shared Annotations vorgestellt. Basierend auf einem bereits existierenden Datenmodell für Annotationen, wird dieses erweitert um die Möglichkeit der Modellierung von Shared Annotations. Daraufhin werden Funktionen von Shared Annotations erläutert, die über das neue Annotationsmodell möglich sind.
Ontologies play an important role in knowledge representation for sharing information and collaboratively developing knowledge bases. They are changed, adapted and reused in different applications and domains resulting in multiple versions of an ontology. The comparison of different versions and the analysis of changes at a higher level of abstraction may be insightful to understand the changes that were applied to an ontology. While there is existing work on detecting (syntactical) differences and changes in ontologies, there is still a need in analyzing ontology changes at a higher level of abstraction like ontology evolution or refactoring pattern. In our approach we start from a classification of model refactoring patterns found in software engineering for identifying such refactoring patterns in OWL ontologies using DL reasoning to recognize these patterns.
Mobile payment has been a payment option in the market for a long time now and was predicted to become a widely used payment method. However, over the years, the market penetration rate of mPayments has been relatively low, despite it having all characteristics required of a convenient payment method. The primaryrnreason for this has been cited as a lack of customer acceptance mainly caused due to the lack of perceived security by the end-user. Although biometric authentication is not a new technology, it is experiencing a revival in the light of the present day terror threats and increased security requirements in various industries. The application of biometric authentication in mPayments is analysed here and a suitable biometric authentication method for use with mPayments is recommended. The issue of enrolment, human and technical factors to be considered are discussed and the STOF business model is applied to a BiMoP (biometric mPayment) application.
Femto ist eine Programmierumgebung, die auf einem ATmega-basierten Einchip-Computer mit VGA-Ausgang und PS/2-Tastaturschnittstelle ausgeführt wird und aus einem einfachen Texteditor sowie einem Interpreter besteht. Dadurch wird es möglich, direkt auf dem Mikrocontroller kleine Programme zu entwickeln und auszuführen. Die interpretierte Sprache mit dem Namen Femtoscript wurde im Rahmen dieser Arbeit entwickelt und ähnelt Javascript. Der Interpreter ist in C geschrieben und kann mit geringem Aufwand auf andere Plattformen portiert werden.
Bislang wurde VNUML (Virtual Network User Mode Linux) innerhalb der AG Rechnernetze der Uni Koblenz dazu verwendet, um die eigene Protokollerweiterung zu RIP, RIP/MIT (RIP with minimal topology information), auf Stärken und Schwächen zu testen. Hauptsächlich wurden dafür spezielle Testszenarien verwendet, um zu untersuchen, ob ein Count-to-Infinity-Problem (CTI) erfolgreich verhindert wird und wie schnell das Netz nach Ausfall einer Route konvergiert. Diese Arbeit wird untersuchen, ob die MTI-Erweiterung auch Performance-Vorteile in größeren Netzwerken bietet, ob sich der Einsatz des Script-Tools EDIV (spanisch: Escenarios DIstribuidos con VNUML, englisch: Distributed Scenarios using VNUML) aufgrund der besseren Skalierbarkeit lohnt und ob sich durch die Verteilung eines XML-Szenarios auf mehrere Rechner signifikant auf die Konvergenzzeit auswirkt. Dazu werden neben Simulationen auch Testszenarien entworfen und umfangreichen Tests unterzogen, um Erkenntnisse zur Effizienz und Skalierbarkeit des Distance Vector Routing Protokolls RIP/MTI zu ziehen.
In einer Welt, die immer mehr durch den Einsatz von Technik geprägt wird, gewinnen Systeme, welche eigenständig Aufgaben in einem vorgegebenen Kontext übernehmen können, mehr und mehr an Bedeutung. Solche Systeme werden als autonome Systeme bezeichnet, die ein eigenständiges Verhalten und Interaktionen mit ihrer Umwelt und anderen Systemen beinhalten. Zu diesen Systemen zählen auch autonome mobile Roboter. Sie sind sozusagen intelligente Fahrzeuge, die ihnen übertragene Aufgaben ohne menschliche Unterstützung durchführen können. Um ihre Umwelt wahrzunehmen, mit ihr interagieren und in ihr navigieren zu können benötigen diese Systeme verschiedene Arten von Sensoren. Somit ist die Robotikforschung stark interdisziplinär. Diese Arbeit befasst sich ausschliesslich mit dem Bereich der Navigation, insbesondere mit der Positionsbestimmung, welche für eine gute Navigation die Grundlage bildet. Ein heutzutage häufig benutztes, weltweit verfügbares System zur Positionsbestimmung ist GPS. Ziel dieser Arbeit ist der Anschluss eines GPS-Moduls an einen Mikrocontroller und der Versuch die Positionsgenauigkeit lokal zu präzisieren, um so einem autonomen System die Möglichkeit zur eröffnen, Aufgaben, die eine höhere Genauigkeit erfordern, zu bewerkstelligen.
In recent years ontologies have become common on the WWW to provide high-level descriptions of specific domains. These descriptions could be effectively used to build applications with the ability to find implicit consequences of their represented knowledge. The W3C developed the Resource Description Framework RDF, a language to describe the semantics of the data on the web, and the Ontology Web Language OWL, a family of knowledge representation languages for authoring ontologies. In this thesis we propose an ontology API engineering framework that makes use of the state-of-the-art ontology modeling technologies as well as of software engineering technologies. This system simplifies the design and implementation process of developing dedicated APIs for ontologies. Developers of semantic web applications usually face the problem of mapping entities or complex relations described in the ontology to object-oriented representations. Mapping complex relationship structures that come with complex ontologies to a useful API requires more complicated API representations than does the mere mapping of concepts to classes. The implementation of correct object persistence functions in such class representations also becomes quite complex.