004 Datenverarbeitung; Informatik
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Um Altsysteme beim sogenannten Software-Reengineering an neue Anforderungen mittels Computerunterstützung anpassen zu können, wird eine effiziente Repräsentation der vorliegenden und im Laufe des Prozesses anfallenden Daten und Informationen benötigt. Als geeignete Repräsentationsform haben sich TGraphen herausgestellt, da sowohl Knoten als auch gerichtete Kanten typisiert sind und über Attribute verfügen können. Darüber hinaus besteht eine globale Anordnung aller Elemente des Graphen sowie eine Reihenfolge der Inzidenzen jedes Knoten. In dieser Arbeit wurde die "Extractor Description Language" (EDL) entwickelt, um die Syntax der Eingabedaten zu beschreiben und mittels frei definierbarer semantischer Aktionen einen TGraphen aufzubauen. Im Gegensatz zu klassischen Parsergeneratoren wie ANTLR werden mehrdeutige Grammatiken, Modularisierung, Inselgrammatiken und Symboltabellen-Stacks von EDL unterstützt, wodurch die Erstellung der Syntaxbeschreibung vereinfacht wird. Nach der Erhebung der Anforderungen an EDL, werden zunächst die existierenden Parsergeneratoren daraufhin untersucht, welcher zur Realisierung der Anforderungen am geeignetsten ist.
Im Anschluss wird die Syntax sowie die Semantik von EDL beschrieben und unter Nutzung des geeigneten Parsergenerators implementiert. Anhand von zwei mittels EDL generierten exemplarischen Extraktoren für XML und Java wird der zeitliche Aufwand zum Verarbeiten der Eingabe gemessen.
Im Rahmen dieser Masterarbeit wird der Spanning Tree Simulator um diverse Funktionalitäten erweitert. Dieser wurde in der Bachelorarbeit [Jan10b] von Andreas Sebastian Janke im Jahr 2010 entwickelt. Mithilfe eines Conguration-Files kann ein beliebiges Netzwerk ins Programm geladen und grafisch dargestellt werden. Solch ein Configuration-File muss in XML geschrieben werden und repräsentiert ein Netzwerk bestehend aus Switches und Hosts. Anschließend kann auf diesem Netzwerk der Spanning Tree Algorithmus IEEE 802.1D laufen gelassen werden. Anders als in der Bachelorarbeit sind jetzt nur noch die Switches als Threads realisiert, um weniger Systemressourcen zu benötigen. Nach Abschluss des Algorithmus entsteht ein Spannbaum, der die Schleifen im vorliegenden Netzwerk aufbricht. Dies ist notwendig, da diese beim Verschicken von Nachrichten zu einer stetig steigenden Auslastung des Netzes führen können.
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Evaluierung eines Konzepts zur neuartigen Interaktion mit ubiquitären, also allgegenwärtigen, User-Interfaces. Für die Durchführung der Evaluierung dieses Interaktionskonzeptes wurde darüber hinaus eine prototypische Umsetzung einer Augmented Reality-Anwendung mit Hilfe einer bestehenden Head-Mounted-Display-Lösung und einem Android-Smartphone realisiert.
Zudem wurde im Rahmen dieser Arbeit ein konkreter Anwendungsfall für diesen Prototyp " das Navigieren durch einen Stadtteil mittels elektronischer Übersichtskarte " entwickelt und als lauffähige Anwendung implementiert, um die Qualität des Interaktionskonzeptes evaluieren zu können. Auf Grundlage dessen wurden sodann wesentliche Forschungserkenntnisse gewonnen.
Das World Wide Web (WWW) ist heute zu einem sehr wichtigen Kommunikationskanal geworden, dessen Nutzung in der Vergangenheit stetig gestiegen ist. Websitebesitzer haben schon seit der Entwicklung des ersten Web Browser von Tim Berners-Lee im Jahre 1990 Interesse daran, das Verhalten von Benutzern zu erkennen und zu verstehen. Durch den Einfluss, den der Onlinekanal heute erzielt und welcher alle anderen Medien übersteigt, ist auch das Interesse im Beobachten von Website-Benutzungen und Benutzeraktivitäten noch weiter gestiegen. Das Sammeln und Analysieren von Daten über die Benutzung von Websites kann helfen, Benutzerverhalten zu verstehen, Services zu verbessern und Gewinn zu steigern.
Darüber hinaus ist es Voraussetzung für effektives Website Design und Management, effektive Mass Customization und effektives Marketing. Das Themengebiet, welches diese Aspekte betrachtet, heißt Web Analytics (WA).rnAllerdings führen sich ändernde Technologien und sich entwickelnde Web Analytics Methoden und Prozesse zu großen Herausforderungen für Unternehmen, die Web Analytic Programme durchführen. Aufgrund fehlender Ressourcen in den verschiedensten Bereichen, sowie einer hier oft aufzufindenden anderen Art von Websites, ist es vor allem für Klein- und Mittelständige Unternehmen (KMU) sowie Non-Profit Organisationen schwer, Web Analytics in einer effektiven Weise zu betreiben.
Dieses Forschungsvorhaben zielt daher darauf ab, die vorhandene Lücke zwischen der Theorie, den Möglichkeiten die Tools bieten und den betrieblichen Anforderungen zu identifizieren. Hierfür wird das Thema von drei verschiedenen, jedoch aufeinander aufbauenden Richtungen betrachtet: der akademischen Literatur, Web Analytic Programmen und einer Fallstudie. Mit Hilfe eines Action Research Ansatzes war es möglich, einen ganzheitlichen Überblick des Themengebiets Web Analytics zu erhalten und bestehende Lücken aufzudecken. Das Ergebnis dieser wissenschaftlichen Arbeit ist ein Framework, welches KMUs die Informations-Websites betreiben dabei hilft, Web Analytic Initiativen durch zu führen.
In der vorliegenden Arbeit wird eine prototypische Anwendung für die Logopädie entworfen, die als therapeutisches Werkzeug dient, mit dem die Artikulation deutscher Laute und der Schluckvorgang simuliert werden können. Besonderer Fokus liegt dabei auf der dreidimensionalen Visualisierung der anatomischen Modelle der oro-pharyngolaryngealen Region, die vom Logopäden interaktiv bedient werden kann. Unter Berücksichtigung therapeutischer Anforderungen wird die Frage untersucht, ob eine solche Anwendung im Therapie-Alltag eingesetzt werden und einen Mehrwert zu den üblichen Hilfsmittel der Sprechtherapie bieten kann.
Zur Planung von Veranstaltungen werden Menschenmengen-Simulationen eingesetzt, die die Evakuierung der Menschenmenge simulieren, um eventuelle Gefahren einschätzen und vermeiden zu können. Diese Menschenmengen-Simulationen analysieren zum größten Teil nur den Bewegungsfluss einer Menschenmenge. Oft werden physische und psychische Faktoren in diesen Simulationen nicht bedacht und verhindern dadurch, Kollisionen zwischen Agenten abzubilden wie deren Umfallen und das sich verändernde Verhalten auf äußere Einflüsse.
Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Arbeit das Ziel verfolgt, das psychische Verhalten und die physischen Krafteinwirkungen der Menschenmenge zu untersuchen. Dazu wurde eine echtzeitfähige Menschenmengen-Simulation entwickelt, die zum einen Verfahren für Videospiele und zum anderen eine Verhaltens-KI für die Agenten der Simulation beinhaltet. Mit Rigid Bodies aus einer Physik-Engine wurde die physikalische Repräsentation der Agenten realisiert, um physische Interaktionen der Agenten untereinander und mit der Umwelt sowie die Fortbewegung der Agenten physikalisch plausibel umzusetzen. Zur Fortbewegung der Agenten wurde zusätzlich das Verfahren von Navigationmeshes und ein geeigneter Algorithmus zur Kollisionsvermeidung realisiert.
Mit der Entwicklung einer Verhaltens-KI wurde ein physisch-psychischer Zustand entworfen, der sich aus einem Stressniveau als psychischer und aus einem Gesundheitswert als physischer Zustand zusammensetzt. Die entwickelte Simulation kann physische Faktoren wie das Gedränge von Agenten oder das Erdrücken eines Agenten sowie die Interaktion der Agenten mit ihrer Umwelt darstellen und psychische Faktoren wie Stress visuell abbilden.
Anhand einer Evaluation von durchgeführten Testszenarien der Simulation wurde untersucht, ob eine Kombination von physischen und psychischen Faktoren in einer Simulation erfolgreich umsetzbar ist und einen Aufschluss über das Verhalten der Agenten in gefährlichen oder stressbehafteten Situationen gibt. Zusätzlich wurde der Nutzen der Komplexität der physikalischen Repräsentation analysiert.
Diese Masterarbeit beschreibt und evaluiert die im Rahmen der Arbeit entwickelten Erweiterungen zur Schellings Segregationsimulation. Der Nobelpreisträger Thomas C. Schelling simulierte als erster ab 1969 die Segregation. Die dabei entstandenen Ergebnisse erlaubten eine genauere Analyse der auftretenden Phänomene. Uri Wilensky, Mitarbeiter der "Northwestern University", entwickelte seit 1999 eine Segregationssimulation in NetLogo.
Im Rahmen meiner Masterarbeit habe ich das NetLogo-Model von Uri Wilensky in sechs unterschiedlichen Szenarien weiterentwickelt.
In dieser Arbeit werden die Möglichkeiten der Echtzeitvisualisierung von
OpenVDB-Dateien untersucht. Die Grundlagen von OpenVDB, dessen
Möglichkeiten, und NanoVDB, der GPU-Schnittstelle, werden erforscht.
Es wird ein System entwickelt, welches PNanoVDB, die Grafik-APIPortierung
von OpenVDB, verwendet. Außerdem werden Techniken
zur Verbesserung und Beschleunigung eines Einzelstrahlansatzes zur
Strahlenverfolgung getestet und angepasst. Um eine Echtzeitfähigkeit
zu realisieren, werden zwei Einzelstreuungsansätze implementiert, von
denen einer ausgewählt, weiter untersucht und optimiert wird.
Dies ermöglicht potenziellen Nutzern eine direkte Rückmeldung über
ihre Anpassungen zu erhalten, sowie die Möglichkeit, alle Parameter zu
ändern, um einen freien Gestaltungsprozess zu gewährleisten.
Neben dem visuellen Rendering werden auch entsprechende Benchmarks
gesammelt, um verschiedene Verbesserungsansätze zu vergleichen und
deren Relevanz zu beweisen. Um eine optimale Nutzung zu erreichen,
wird auf die Rendering-Zeiten und den Speicherverbrauch auf der GPU
geachtet. Ein besonderes Augenmerk wird auf die Integrierbarkeit und
Erweiterbarkeit des Programms gelegt, um eine einfache Integration in
einen bestehenden Echtzeit-Renderer wie U-Render zu ermöglichen.
Die Identifizierung von wiederverwendbarem Source-Code für die Implementierung von SOA Services ist noch immer ein ungelöstes Problem. Diese Masterarbeit beschreibt einen Ansatz zur Identifizierung von Legacy-Code, der für eine Service-Implementierung geeignet ist. Der Ansatz basiert auf dynamischer Analyse und dem Einsatz von Data Mining Techniken. Im Rahmen des SOAMIG Projekts wurden durch dynamische Analyse Geschäftsprozesse auf Source- Code abgebildet. Der große Umfang der daraus resultierenden Traces macht eine Nachbearbeitung der Ergebnisse notwendig. In dieser Masterarbeit wurde die Anwendbarkeit von Data Mining Techniken zur Nachbearbeitng der dynamischen Traces untersucht. Zwei Data Mining Verfahren, Cluster-Analyse und Link- Analyse, wurden auf die dynamischen Traces einer Java/Swing Beispielsoftware angewendet. Die Ergebnisse deuten auf eine gute Verwendbarkeit der beiden Data Mining Techniken zur Identifizierung von Legacy-Code für die Service-Implementierung hin.
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.