Institut für Informatik
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Modern software projects are composed of several software languages, software technologies and different kind of artifacts. Therefore, the understanding of the software project at hand, including the semantic links between the different parts, becomes a difficult challenge for a developer. One approach to attack this issue is to document the software project with the help of a linguistic architecture. This kind of architecture can be described with the help of the MegaL ontology. A remaining challenge is the creation of it since it requires different kind of skills. Therefore, this paper proposes an approach for the automatic extraction of a linguistic architecture. The open source framework Apache Jena, which is focusing on semantic web technologies like RDF and OWL, is used to define custom rules that are capable to infer new knowledge based on the defined or already extracted RDF triples. The complete approach is tested in a case study on ten different open source projects. The aim of the case study is to extract a linguistic architecture that is describing the use of Hibernate in the selected projects. In the end, the result is evaluated with the help of different metrics. The evaluation is performed with the help of an internal and external approach.
The term “Software Chrestomaty” is defined as a collection of software systems meant to be useful in learning about or gaining insight into software languages, software technologies, software concepts, programming, and software engineering. 101companies software chrestomathy is a community project with the attributes of a Research 2.0 infrastructure for various stakeholders in software languages and technology communities. The core of 101companies combines a semantic wiki and confederated open source repositories. We designed and developed an integrated ontology-based knowledge base about software languages and technologies. The knowledge is created by the community of contributors and supported with a running example and structured documentation. The complete ecosystem is exposed by using Linked Data principles and equipped with the additional metadata about individual artifacts. Within the context of software chrestomathy we explored a new type of software architecture – linguistic architecture that is targeted on the language and technology relationships within a software product and based on the megamodels. Our approach to documentation of the software systems is highly structured and makes use of the concepts of the newly developed megamodeling language MegaL. We “connect” an emerging ontology with the megamodeling artifacts to raise the cognitive value of the linguistic architecture.
Die Forschung im Bereich der modellbasierten Objekterkennung und Objektlokalisierung hat eine vielversprechende Zukunft, insbesondere die Gebäudeerkennung bietet vielfaltige Anwendungsmöglichkeiten. Die Bestimmung der Position und der Orientierung des Beobachters relativ zu einem Gebäude ist ein zentraler Bestandteil der Gebäudeerkennung.
Kern dieser Arbeit ist es, ein System zur modellbasierten Poseschätzung zu entwickeln, das unabhängig von der Anwendungsdomäne agiert. Als Anwendungsdomäne wird die modellbasierte Poseschätzung bei Gebäudeaufnahmen gewählt. Vorbereitend für die Poseschätzung bei Gebäudeaufnahmen wird die modellbasierte Erkennung von Dominosteinen und Pokerkarten realisiert. Eine anwendungsunabhängige Kontrollstrategie interpretiert anwendungsspezifische Modelle, um diese im Bild sowohl zu lokalisieren als auch die Pose mit Hilfe dieser Modelle zu bestimmen. Es wird explizit repräsentiertes Modellwissen verwendet, sodass Modellbestandteilen Bildmerkmale zugeordnet werden können. Diese Korrespondenzen ermöglichen die Kamerapose aus einer monokularen Aufnahme zurückzugewinnen. Das Verfahren ist unabhängig vom Anwendungsfall und kann auch mit Modellen anderer rigider Objekte umgehen, falls diese der definierten Modellrepräsentation entsprechen. Die Bestimmung der Pose eines Modells aus einem einzigen Bild, das Störungen und Verdeckungen aufweisen kann, erfordert einen systematischen Vergleich des Modells mit Bilddaten. Quantitative und qualitative Evaluationen belegen die Genauigkeit der bestimmten Gebäudeposen.
In dieser Arbeit wird zudem ein halbautomatisches Verfahren zur Generierung eines Gebäudemodells vorgestellt. Das verwendete Gebäudemodell, das sowohl semantisches als auch geometrisches Wissen beinhaltet, den Aufgaben der Objekterkennung und Poseschätzung genügt und sich dennoch an den bestehenden Normen orientiert, ist Voraussetzung für das Poseschätzverfahren. Leitgedanke der Repräsentationsform des Modells ist, dass sie für Menschen interpretierbar bleibt. Es wurde ein halbautomatischer Ansatz gewählt, da die automatische Umsetzung dieses Verfahrens schwer die nötige Präzision erzielen kann. Das entwickelte Verfahren erreicht zum einen die nötige Präzision zur Poseschätzung und reduziert zum anderen die Nutzerinteraktionen auf ein Minimum. Eine qualitative Evaluation belegt die erzielte Präzision bei der Generierung des Gebäudemodells.
Skalierbarkeit und garantierte Ausliererung sind essentielle Eigenschaften eines jeden Routingalgorithmus. Beides bietet bei drahtlosen Ad-hoc Netzwerken die Kombination aus Greedy- und Face- Routing, sofern ein planarer Graph zur Verfügung steht. Doch gerade die fehlerfreie Planarisierung bereitet bei realistischen Netzwerken Schwierigkeiten. Daher soll mit dieser Arbeit die Frage beantwortet werden, zu welcher Fehlerrate es führt, wenn der Graph lediglich mit lokalen Methoden teilplanarisiert wird. Dazu wurde eine Simulationsumgebung geschaffen, um unter Anwendung des Log-Normal-Shadowing-Modells zufällige Konnektivitätsgraphen zu generieren. Diese wurden anschließend durch zwei unterschiedliche, lokale Strategien teilplanarisiert. Es wurden neun verschiedene Settings definiert, die sich aus drei unterschiedlichen Graphendichten und drei unterschiedlichen Werten für den Sigmaparameter des Log-Normal-Shadowing-Modells ergeben. Für jedes Setting wurde in 2000 Simulationsdurchläufen das Verhalten von Greedy-, Face- und kombiniertem Greedy-Face-Routing untersucht und ausgewertet. Zum Abschluss wurden die Ergebnisse dieser Simulation bewertet und diskutiert.
E-Learning Anwendungen sind heutzutage im Trend. Jedoch nicht nur aus diesem Grund sind sie vom großen Interesse. Im Vordergrund steht ihr didaktisches Konzept. Heutzutage ist es technisch möglich, die Teilnehmer interaktiv in einen
E- Learning Kurs einzubinden. Die Lernschritte können durch die Anwendung kontrolliert werden. Im Gegensatz zu einer Vorlesung, kann die Theorie direkt mit der Praxis verknüpft werden. Das Ziel der Arbeit ist die Erstellung eines Konzeptes und die Entwicklung eines Prototypen einer interaktiven Entwicklungsumgebung von Java für Programmieranfänger. In dieser Arbeit wurden aktuelle E-Learning Plattformen zu Java analysiert. Aus den gewonnen Erkenntnissen wurde ein Konzept für eine E-Learningplattform entwickelt. Dieses Konzept wurde erfolgreich als Prototyp implementiert. Für die Implementation wurden bewährte Technologien, wie das Django-Framework und das Javascript-Framework Vue.js eingesetzt. Der Kurs wurde von neun Teilnehmern getestet. Zusätzlich wurde eine Umfrage zu der Kursanwendung durchgeführt. Das Testergebnis bestätigt, dass die Teilnehmer den Kurs bestanden haben.
Using semantic data from general-purpose programming languages does not provide the unified experience one would want for such an application. Static error checking is lacking, especially with regards to static typing of the data. Based on the previous work of λ-DL, which integrates semantic queries and concepts as types into a typed λ-calculus, this work takes its ideas a step further to meld them into a real-world programming language. This thesis explores how λ-DL's features can be extended and integrated into an existing language, researches an appropriate extension mechanism and produces Semantics4J, a JastAdd-based Java language semantic data extension for type-safe OWL programming, together with examples of its usage.
Motion capture refers to the process of capturing, processing and trans- lating real motions onto a 3D model. Not only in the movie and gaming industries, motion capture creates an indispensable realism of human and animal movement. Also in the context of robotics, medical movement therapy, as well as in AR and VR, motion capture is used extensively. In addition to the well established optical processes, especially in the last three areas, alternative systems based on inertial navigation (IMUs) are being used in-creasingly, because they do not rely on external cameras and thus limit the area of movement considerably less.
Fast evolving technical progress in the manufacturing of such IMUs allows building small sensors, wearable on the body which can transfer movements to a computer. The development of applying inertial systems to a motion capture context, however, is still at an early state. Problems like drift can currently only be minimized by adding additional hardware for correcting the read data.
In the following master thesis an IMU based motion capture system is designed and constructed. This contains the assembly of the hardware components as well as processing of the received movement data on the software side and their application to a 3D model.
This thesis proposes the use of MSR (Mining Software Repositories) techniques to identify software developers with exclusive expertise about specific APIs and programming domains in software repositories. A pilot Tool for finding such
“Islands of Knowledge” in Node.js projects is presented and applied in a case study to the 180 most popular npm packages. It is found that on average each package has 2.3 Islands of Knowledge, which is possibly explained by the finding that npm packages tend to have only one main contributor. In a survey, the maintainers of 50 packages are contacted and asked for opinions on the results produced by the Tool. Together with their responses, this thesis reports on experiences made with the pilot Tool and how future iterations could produce even more accurate statements about programming expertise distribution in developer teams.
This Work analyzes if a hardware prototype on an Arduino basis for an Adhoc Network can be created. The objective of the prototype development is, the creation of a sensor node with a modular design, where components can be easily changed. Furthermore the application area has requirements, which the node must fulfill. These requirements are derived from the Tmote Sky sensor node, therefore the new created sensor node must be a possible alternative for it and fulfill the same functions. For that purpose this study reviews some available Arduino microprocessors on their suitability for a sensor node. Later in the work the composition of the sensor node is documented. For this, the hardware and their costs are illustrated. The created hardware prototype allows, through easily changed radio modules, the covering of 433 MHz, 866 MHz and 2,40 GHz radio frequencies. At the end of the work, the sensor node prototype is used in an experiment to check for the suitability for water monitoring. For this, an experiment was performed on land and on water and the results evaluated. In the end the prototype fulfilled most of the requirements, but the cost was a little too high.
The provision of electronic participation services (e-participation) is a complex socio-technical undertaking that needs comprehensive design and implementation strategies. E-participation service providers, in the most cases administrations and governments, struggle with changing requirements that demand more transparency, better connectivity and increased collaboration among different actors. At the same time, less staff are available. As a result, recent research assesses only a minority of e-participation services as successful. The challenge is that the e-participation domain lacks comprehensive approaches to design and implement (e-)participation services. Enterprise Architecture (EA) frameworks have evolved in information systems research as an approach to guide the development of complex socio-technical systems. This approach can guide the design and implementation services, if the collection of organisations with the commonly held goal to provide participation services is understood as an E Participation Enterprise (EE). However, research & practice in the e participation domain has not yet exploited EA frameworks. Consequently, the problem scope that motivates this dissertation is the existing gap in research to deploy EA frameworks in e participation design and implementation. The research question that drives this research is: What methodical and technical guides do architecture frameworks provide that can be used to design and implement better and successful e participation?
This dissertation presents a literature study showing that existing approaches have not covered yet the challenges of comprehensive e participation design and implementation. Accordingly, the research moves on to investigate established EA frameworks such as the Zachman Framework, TOGAF, the DoDAF, the FEA, the ARIS, and the ArchiMate for their use. While the application of these frameworks in e participation design and implementation is possible, an integrated approach is lacking so far. The synthesis of literature review and practical insights in design and implementation of e participation services from four projects show the challenges of adapting architecture frameworks for this domain. However, the research shows also the potential of a combination of the different approaches. Consequently, the research moves on to develop the E-Participation Architecture Framework (EPART-Framework). Therefore, the dissertation applies design science research including literature review and action research. Two independent settings test an initial EPART-Framework version. The results yield into the EPART-Framework presented in this dissertation.
The EPART-Framework comprises of the EPART-Metamodel with six EPART-Viewpoints, which frame the stakeholder concerns: the Participation Scope, the Participant Viewpoint, the Participation Viewpoint, the Data & Information Viewpoint, the E-participation Viewpoint, and Implementation & Governance Viewpoint. The EPART-Method supports the stakeholders to design the EE and implement e participation and stores its output in an architecture description and a solution repository. It consists of five consecutive phases accompanied by requirements management: Initiation, Design, Implementation and Preparation, Participation, and Evaluation. The EPART-Framework fills the gap between the e participation domain and the enterprise architecture framework domain. The evaluation gives reasonable evidence that the framework is a valuable addition in academia and in practice to improve e-participation design and implementation. The same time, it shows opportunities for future research to extend and advance the framework.