@phdthesis{Seuring2000,
author = {Seuring, Markus},
title = {Output space compaction for testing and concurrent checking},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000165},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2000},
abstract = {In der Dissertation werden neue Entwurfsmethoden f{\"u}r Kompaktoren f{\"u}r die Ausg{\"a}nge von digitalen Schaltungen beschrieben, die die Anzahl der zu testenden Ausg{\"a}nge drastisch verkleinern und dabei die Testbarkeit der Schaltungen nur wenig oder gar nicht verschlechtern. Der erste Teil der Arbeit behandelt f{\"u}r kombinatorische Schaltungen Methoden, die die Struktur der Schaltungen beim Entwurf der Kompaktoren ber{\"u}cksichtigen. Verschiedene Algorithmen zur Analyse von Schaltungsstrukturen werden zum ersten Mal vorgestellt und untersucht. Die Komplexit{\"a}t der vorgestellten Verfahren zur Erzeugung von Kompaktoren ist linear bez{\"u}glich der Anzahl der Gatter in der Schaltung und ist damit auf sehr große Schaltungen anwendbar. Im zweiten Teil wird erstmals ein solches Verfahren f{\"u}r sequentielle Schaltkreise beschrieben. Dieses Verfahren baut im wesentlichen auf das erste auf. Der dritte Teil beschreibt eine Entwurfsmethode, die keine Informationen {\"u}ber die interne Struktur der Schaltung oder {\"u}ber das zugrundeliegende Fehlermodell ben{\"o}tigt. Der Entwurf basiert alleine auf einem vorgegebenen Satz von Testvektoren und die dazugeh{\"o}renden Testantworten der fehlerfreien Schaltung. Ein nach diesem Verfahren erzeugter Kompaktor maskiert keinen der Fehler, die durch das Testen mit den vorgegebenen Vektoren an den Ausg{\"a}ngen der Schaltung beobachtbar sind.},
language = {en}
}
@phdthesis{Raetsch2001,
author = {R{\"a}tsch, Gunnar},
title = {Robust boosting via convex optimization},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000399},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2001},
abstract = {In dieser Arbeit werden statistische Lernprobleme betrachtet. Lernmaschinen extrahieren Informationen aus einer gegebenen Menge von Trainingsmustern, so daß sie in der Lage sind, Eigenschaften von bisher ungesehenen Mustern - z.B. eine Klassenzugeh{\"o}rigkeit - vorherzusagen. Wir betrachten den Fall, bei dem die resultierende Klassifikations- oder Regressionsregel aus einfachen Regeln - den Basishypothesen - zusammengesetzt ist. Die sogenannten Boosting Algorithmen erzeugen iterativ eine gewichtete Summe von Basishypothesen, die gut auf ungesehenen Mustern vorhersagen. Die Arbeit behandelt folgende Sachverhalte: o Die zur Analyse von Boosting-Methoden geeignete Statistische Lerntheorie. Wir studieren lerntheoretische Garantien zur Absch{\"a}tzung der Vorhersagequalit{\"a}t auf ungesehenen Mustern. K{\"u}rzlich haben sich sogenannte Klassifikationstechniken mit großem Margin als ein praktisches Ergebnis dieser Theorie herausgestellt - insbesondere Boosting und Support-Vektor-Maschinen. Ein großer Margin impliziert eine hohe Vorhersagequalit{\"a}t der Entscheidungsregel. Deshalb wird analysiert, wie groß der Margin bei Boosting ist und ein verbesserter Algorithmus vorgeschlagen, der effizient Regeln mit maximalem Margin erzeugt. o Was ist der Zusammenhang von Boosting und Techniken der konvexen Optimierung? Um die Eigenschaften der entstehenden Klassifikations- oder Regressionsregeln zu analysieren, ist es sehr wichtig zu verstehen, ob und unter welchen Bedingungen iterative Algorithmen wie Boosting konvergieren. Wir zeigen, daß solche Algorithmen benutzt werden koennen, um sehr große Optimierungsprobleme mit Nebenbedingungen zu l{\"o}sen, deren L{\"o}sung sich gut charakterisieren laesst. Dazu werden Verbindungen zum Wissenschaftsgebiet der konvexen Optimierung aufgezeigt und ausgenutzt, um Konvergenzgarantien f{\"u}r eine große Familie von Boosting-{\"a}hnlichen Algorithmen zu geben. o Kann man Boosting robust gegen{\"u}ber Meßfehlern und Ausreissern in den Daten machen? Ein Problem bisheriger Boosting-Methoden ist die relativ hohe Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber Messungenauigkeiten und Meßfehlern in der Trainingsdatenmenge. Um dieses Problem zu beheben, wird die sogenannte 'Soft-Margin' Idee, die beim Support-Vector Lernen schon benutzt wird, auf Boosting {\"u}bertragen. Das f{\"u}hrt zu theoretisch gut motivierten, regularisierten Algorithmen, die ein hohes Maß an Robustheit aufweisen. o Wie kann man die Anwendbarkeit von Boosting auf Regressionsprobleme erweitern? Boosting-Methoden wurden urspr{\"u}nglich f{\"u}r Klassifikationsprobleme entwickelt. Um die Anwendbarkeit auf Regressionsprobleme zu erweitern, werden die vorherigen Konvergenzresultate benutzt und neue Boosting-{\"a}hnliche Algorithmen zur Regression entwickelt. Wir zeigen, daß diese Algorithmen gute theoretische und praktische Eigenschaften haben. o Ist Boosting praktisch anwendbar? Die dargestellten theoretischen Ergebnisse werden begleitet von Simulationsergebnissen, entweder, um bestimmte Eigenschaften von Algorithmen zu illustrieren, oder um zu zeigen, daß sie in der Praxis tats{\"a}chlich gut funktionieren und direkt einsetzbar sind. Die praktische Relevanz der entwickelten Methoden wird in der Analyse chaotischer Zeitreihen und durch industrielle Anwendungen wie ein Stromverbrauch-{\"U}berwachungssystem und bei der Entwicklung neuer Medikamente illustriert.},
language = {en}
}
@phdthesis{Dramlitsch2002,
author = {Dramlitsch, Thomas},
title = {Distributed computations in a dynamic, heterogeneous Grid environment},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000759},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2002},
abstract = {Die immer dichtere und schnellere Vernetzung von Rechnern und Rechenzentren {\"u}ber Hochgeschwindigkeitsnetzwerke erm{\"o}glicht eine neue Art des wissenschaftlich verteilten Rechnens, bei der geographisch weit auseinanderliegende Rechenkapazit{\"a}ten zu einer Gesamtheit zusammengefasst werden k{\"o}nnen. Dieser so entstehende virtuelle Superrechner, der selbst aus mehreren Grossrechnern besteht, kann dazu genutzt werden Probleme zu berechnen, f{\"u}r die die einzelnen Grossrechner zu klein sind. Die Probleme, die numerisch mit heutigen Rechenkapazit{\"a}ten nicht l{\"o}sbar sind, erstrecken sich durch s{\"a}mtliche Gebiete der heutigen Wissenschaft, angefangen von Astrophysik, Molek{\"u}lphysik, Bioinformatik, Meteorologie, bis hin zur Zahlentheorie und Fluiddynamik um nur einige Gebiete zu nennen. Je nach Art der Problemstellung und des L{\"o}sungsverfahrens gestalten sich solche "Meta-Berechnungen" mehr oder weniger schwierig. Allgemein kann man sagen, dass solche Berechnungen um so schwerer und auch um so uneffizienter werden, je mehr Kommunikation zwischen den einzelnen Prozessen (oder Prozessoren) herrscht. Dies ist dadurch begr{\"u}ndet, dass die Bandbreiten bzw. Latenzzeiten zwischen zwei Prozessoren auf demselben Grossrechner oder Cluster um zwei bis vier Gr{\"o}ssenordnungen h{\"o}her bzw. niedriger liegen als zwischen Prozessoren, welche hunderte von Kilometern entfernt liegen. Dennoch bricht nunmehr eine Zeit an, in der es m{\"o}glich ist Berechnungen auf solch virtuellen Supercomputern auch mit kommunikationsintensiven Programmen durchzuf{\"u}hren. Eine grosse Klasse von kommunikations- und berechnungsintensiven Programmen ist diejenige, die die L{\"o}sung von Differentialgleichungen mithilfe von finiten Differenzen zum Inhalt hat. Gerade diese Klasse von Programmen und deren Betrieb in einem virtuellen Superrechner wird in dieser vorliegenden Dissertation behandelt. Methoden zur effizienteren Durchf{\"u}hrung von solch verteilten Berechnungen werden entwickelt, analysiert und implementiert. Der Schwerpunkt liegt darin vorhandene, klassische Parallelisierungsalgorithmen zu analysieren und so zu erweitern, dass sie vorhandene Informationen (z.B. verf{\"u}gbar durch das Globus Toolkit) {\"u}ber Maschinen und Netzwerke zur effizienteren Parallelisierung nutzen. Soweit wir wissen werden solche Zusatzinformationen kaum in relevanten Programmen genutzt, da der Grossteil aller Parallelisierungsalgorithmen implizit f{\"u}r die Ausf{\"u}hrung auf Grossrechnern oder Clustern entwickelt wurde.},
language = {en}
}
@phdthesis{Lanfermann2002,
author = {Lanfermann, Gerd},
title = {Nomadic migration : a service environment for autonomic computing on the Grid},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000773},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2002},
abstract = {In den vergangenen Jahren ist es zu einer dramatischen Vervielfachung der verf{\"u}gbaren Rechenzeit gekommen. Diese 'Grid Ressourcen' stehen jedoch nicht als kontinuierlicher Strom zur Verf{\"u}gung, sondern sind {\"u}ber verschiedene Maschinentypen, Plattformen und Betriebssysteme verteilt, die jeweils durch Netzwerke mit fluktuierender Bandbreite verbunden sind. Es wird f{\"u}r Wissenschaftler zunehmend schwieriger, die verf{\"u}gbaren Ressourcen f{\"u}r ihre Anwendungen zu nutzen. Wir glauben, dass intelligente, selbstbestimmende Applikationen in der Lage sein sollten, ihre Ressourcen in einer dynamischen und heterogenen Umgebung selbst zu w{\"a}hlen: Migrierende Applikationen suchen eine neue Ressource, wenn die alte aufgebraucht ist. 'Spawning'-Anwendungen lassen Algorithmen auf externen Maschinen laufen, um die Hauptanwendung zu beschleunigen. Applikationen werden neu gestartet, sobald ein Absturz endeckt wird. Alle diese Verfahren k{\"o}nnen ohne menschliche Interaktion erfolgen. Eine verteilte Rechenumgebung besitzt eine nat{\"u}rliche Unverl{\"a}sslichkeit. Jede Applikation, die mit einer solchen Umgebung interagiert, muss auf die gest{\"o}rten Komponenten reagieren k{\"o}nnen: schlechte Netzwerkverbindung, abst{\"u}rzende Maschinen, fehlerhafte Software. Wir konstruieren eine verl{\"a}ssliche Serviceinfrastruktur, indem wir der Serviceumgebung eine 'Peer-to-Peer'-Topology aufpr{\"a}gen. Diese "Grid Peer Service" Infrastruktur beinhaltet Services wie Migration und Spawning, als auch Services zum Starten von Applikationen, zur Datei{\"u}bertragung und Auswahl von Rechenressourcen. Sie benutzt existierende Gridtechnologie wo immer m{\"o}glich, um ihre Aufgabe durchzuf{\"u}hren. Ein Applikations-Information- Server arbeitet als generische Registratur f{\"u}r alle Teilnehmer in der Serviceumgebung. Die Serviceumgebung, die wir entwickelt haben, erlaubt es Applikationen z.B. eine Relokationsanfrage an einen Migrationsserver zu stellen. Der Server sucht einen neuen Computer, basierend auf den {\"u}bermittelten Ressourcen-Anforderungen. Er transferiert den Statusfile des Applikation zu der neuen Maschine und startet die Applikation neu. Obwohl das umgebende Ressourcensubstrat nicht kontinuierlich ist, k{\"o}nnen wir kontinuierliche Berechnungen auf Grids ausf{\"u}hren, indem wir die Applikation migrieren. Wir zeigen mit realistischen Beispielen, wie sich z.B. ein traditionelles Genom-Analyse-Programm leicht modifizieren l{\"a}sst, um selbstbestimmte Migrationen in dieser Serviceumgebung durchzuf{\"u}hren.},
subject = {Peer-to-Peer-Netz ; GRID computing ; Zuverl{\"a}ssigkeit ; Web Services ; Betriebsmittelverwaltung ; Migration},
language = {en}
}
@misc{Ohme2003,
type = {Master Thesis},
author = {Ohme, Sebastian},
title = {Konzeption von Dokumentenservern f{\"u}r Digitale Bibliotheken im Hinblick auf Langzeitarchivierung und Retrieval},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5880},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {Entwickelt wird ein Dokument Management System zur elektronischen, Client-Server-basierten Publikation und Langzeitarchivierung von Hochschulschriften f{\"u}r die Universit{\"a}tsbibliothek Potsdam. Der zu konzipierende Dokumentenserver muss den bibliothekarischen Anforderungen im Hinblick auf die Sicherung von Authentizit{\"a}t und Integrit{\"a}t des Servers und der einzelnen Textdokumente entsprechen. Eine Analyse der Eignung verbreiteter Dateiformate zur dauerhaften Speicherung unter Ber{\"u}cksichtigung von Verf{\"u}gbarkeit, Strukturierbarkeit, Konvertierbarkeit und Austauschbarkeit sowie Recherchierbarkeit erbringt eine langfristig anzustrebende Pr{\"a}ferenz f{\"u}r XML als Archivierungs- und Rechercheformat sowie PDF und/oder HTML als Pr{\"a}sentationsformate. Die Formalerfassung erfolgt {\"u}ber die Anreicherung des Dokumentes mit Metadaten nach dem DC qualified Standard, die in einer Datenbank strukturiert abgelegt sind. Der dauerhafte Zugang zur Publikation kann durch Verwendung einer zitierf{\"a}higen URN (Persistent Identifier) gesichert werden. Bestehende Archivierungssysteme werden untersucht und auf Vereinbarkeit mit den lokalen Bed{\"u}rfnissen gepr{\"u}ft. Ein Workflow f{\"u}r die Anlieferung von Dokument und beschreibenden Metadaten durch den Autor und die weitere Bearbeitung durch die Bibliothek wird erarbeitet und die technische Umsetzung mittels Perl, HTML, XML und einer MS Access Datenbank beschrieben. Der Dokumentenserver erm{\"o}glicht performantes Retrieval und ist als Dataprovider mit einer OAI-Schnittstelle f{\"u}r den weltweiten, standardisierten Datenaustausch ausgestattet. Das System kann in wissenschaftlichen Informationseinrichtungen als Internet- oder Intranet-Repositorium eingesetzt werden. (Fremdreferat)},
subject = {Elektronisches Publizieren},
language = {de}
}
@phdthesis{Harmeling2004,
author = {Harmeling, Stefan},
title = {Independent component analysis and beyond},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001540},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2004},
abstract = {'Independent component analysis' (ICA) ist ein Werkzeug der statistischen Datenanalyse und Signalverarbeitung, welches multivariate Signale in ihre Quellkomponenten zerlegen kann. Obwohl das klassische ICA Modell sehr n{\"u}tzlich ist, gibt es viele Anwendungen, die Erweiterungen von ICA erfordern. In dieser Dissertation pr{\"a}sentieren wir neue Verfahren, die die Funktionalit{\"a}t von ICA erweitern: (1) Zuverl{\"a}ssigkeitsanalyse und Gruppierung von unabh{\"a}ngigen Komponenten durch Hinzuf{\"u}gen von Rauschen, (2) robuste und {\"u}berbestimmte ('over-complete') ICA durch Ausreissererkennung, und (3) nichtlineare ICA mit Kernmethoden.},
language = {en}
}
@phdthesis{Dietze2004,
author = {Dietze, Stefan},
title = {Modell und Optimierungsansatz f{\"u}r Open Source Softwareentwicklungsprozesse},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001594},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2004},
abstract = {Gerade in den letzten Jahren erfuhr Open Source Software (OSS) eine zunehmende Verbreitung und Popularit{\"a}t und hat sich in verschiedenen Anwendungsdom{\"a}nen etabliert. Die Prozesse, welche sich im Kontext der OSS-Entwicklung (auch: OSSD \– Open Source Software-Development) evolution{\"a}r herausgebildet haben, weisen in den verschiedenen OSS-Entwicklungsprojekten z.T. {\"a}hnliche Eigenschaften und Strukturen auf und auch die involvierten Entit{\"a}ten, wie z.B. Artefakte, Rollen oder Software-Werkzeuge sind weitgehend miteinander vergleichbar. Dies motiviert den Gedanken, ein verallgemeinerbares Modell zu entwickeln, welches die generalisierbaren Entwicklungsprozesse im Kontext von OSS zu einem {\"u}bertragbaren Modell abstrahiert. Auch in der Wissenschaftsdisziplin des Software Engineering (SE) wurde bereits erkannt, dass sich der OSSD-Ansatz in verschiedenen Aspekten erheblich von klassischen (propriet{\"a}ren) Modellen des SE unterscheidet und daher diese Methoden einer eigenen wissenschaftlichen Betrachtung bed{\"u}rfen. In verschiedenen Publikationen wurden zwar bereits einzelne Aspekte der OSS-Entwicklung analysiert und Theorien {\"u}ber die zugrundeliegenden Entwicklungsmethoden formuliert, aber es existiert noch keine umfassende Beschreibung der typischen Prozesse der OSSD-Methodik, die auf einer empirischen Untersuchung existierender OSS-Entwicklungsprojekte basiert. Da dies eine Voraussetzung f{\"u}r die weitere wissenschaftliche Auseinandersetzung mit OSSD-Prozessen darstellt, wird im Rahmen dieser Arbeit auf der Basis vergleichender Fallstudien ein deskriptives Modell der OSSD-Prozesse hergeleitet und mit Modellierungselementen der UML formalisiert beschrieben. Das Modell generalisiert die identifizierten Prozesse, Prozessentit{\"a}ten und Software-Infrastrukturen der untersuchten OSSD-Projekte. Es basiert auf einem eigens entwickelten Metamodell, welches die zu analysierenden Entit{\"a}ten identifiziert und die Modellierungssichten und -elemente beschreibt, die zur UML-basierten Beschreibung der Entwicklungsprozesse verwendet werden. In einem weiteren Arbeitsschritt wird eine weiterf{\"u}hrende Analyse des identifizierten Modells durchgef{\"u}hrt, um Implikationen, und Optimierungspotentiale aufzuzeigen. Diese umfassen beispielsweise die ungen{\"u}gende Plan- und Terminierbarkeit von Prozessen oder die beobachtete Tendenz von OSSD-Akteuren, verschiedene Aktivit{\"a}ten mit unterschiedlicher Intensit{\"a}t entsprechend der subjektiv wahrgenommenen Anreize auszu{\"u}ben, was zur Vernachl{\"a}ssigung einiger Prozesse f{\"u}hrt. Anschließend werden Optimierungszielstellungen dargestellt, die diese Unzul{\"a}nglichkeiten adressieren, und ein Optimierungsansatz zur Verbesserung des OSSD-Modells wird beschrieben. Dieser Ansatz umfasst die Erweiterung der identifizierten Rollen, die Einf{\"u}hrung neuer oder die Erweiterung bereits identifizierter Prozesse und die Modifikation oder Erweiterung der Artefakte des generalisierten OSS-Entwicklungsmodells. Die vorgestellten Modellerweiterungen dienen vor allem einer gesteigerten Qualit{\"a}tssicherung und der Kompensation von vernachl{\"a}ssigten Prozessen, um sowohl die entwickelte Software- als auch die Prozessqualit{\"a}t im OSSD-Kontext zu verbessern. Desweiteren werden Softwarefunktionalit{\"a}ten beschrieben, welche die identifizierte bestehende Software-Infrastruktur erweitern und eine gesamtheitlichere, softwaretechnische Unterst{\"u}tzung der OSSD-Prozesse erm{\"o}glichen sollen. Abschließend werden verschiedene Anwendungsszenarien der Methoden des OSS-Entwicklungsmodells, u.a. auch im kommerziellen SE, identifiziert und ein Implementierungsansatz basierend auf der OSS GENESIS vorgestellt, der zur Implementierung und Unterst{\"u}tzung des OSSD-Modells verwendet werden kann.},
language = {de}
}
@phdthesis{Knoepfel2004,
author = {Kn{\"o}pfel, Andreas},
title = {Konzepte der Beschreibung interaktiver Systeme},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-2898},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2004},
abstract = {Interaktive System sind dynamische Systeme mit einem zumeist informationellen Kern, die {\"u}ber eine Benutzungsschnittstelle von einem oder mehreren Benutzern bedient werden k{\"o}nnen. Grundlage f{\"u}r die Benutzung interaktiver Systeme ist das Verst{\"a}ndnis von Zweck und Funktionsweise. Allein aus Form und Gestalt der Benutzungsschnittstelle ergibt sich ein solches Verst{\"a}ndnis nur in einfachen F{\"a}llen. Mit steigender Komplexit{\"a}t ist daher eine verst{\"a}ndliche Beschreibung solcher Systeme f{\"u}r deren Entwicklung und Benutzung unverzichtbar. Abh{\"a}ngig von ihrem Zweck variieren die Formen vorgefundener Beschreibungen in der Literatur sehr stark. Ausschlaggebend f{\"u}r die Verst{\"a}ndlichkeit einer Beschreibung ist jedoch prim{\"a}r die ihr zugrundeliegende Begriffswelt. Zur Beschreibung allgemeiner komplexer diskreter Systeme - aufbauend auf einer getrennten Betrachtung von Aufbau-, Ablauf- und Wertestrukturen - existiert eine bew{\"a}hrte Begriffswelt. Eine Spezialisierung dieser Begriffs- und Vorstellungswelt, die den unterschiedlichen Betrachtungsebenen interaktiver Systeme gerecht wird und die als Grundlage beliebiger Beschreibungsans{\"a}tze interaktiver Systeme dienen kann, gibt es bisher nicht. Ziel dieser Arbeit ist die Bereitstellung einer solchen Begriffswelt zur effizienten Kommunikation der Strukturen interaktiver Systeme. Dadurch soll die Grundlage f{\"u}r eine sinnvolle Erg{\"a}nzung bestehender Beschreibungs- und Entwicklungsans{\"a}tze geschaffen werden. Prinzipien der Gestaltung von Benutzungsschnittstellen, Usability- oder Ergonomiebetrachtungen stehen nicht im Mittelpunkt der Arbeit. Ausgehend von der informationellen Komponente einer Benutzungsschnittstelle werden drei Modellebenen abgegrenzt, die bei der Betrachtung eines interaktiven Systems zu unterscheiden sind. Jede Modellebene ist durch eine typische Begriffswelt gekennzeichnet, die ihren Ursprung in einer aufbauverwurzelten Vorstellung hat. Der durchg{\"a}ngige Bezug auf eine Systemvorstellung unterscheidet diesen Ansatz von dem bereits bekannten Konzept der Abgrenzung unterschiedlicher Ebenen verschiedenartiger Entwurfsentscheidungen. Die Fundamental Modeling Concepts (FMC) bilden dabei die Grundlage f{\"u}r die Findung und die Darstellung von Systemstrukturen. Anhand bestehender Systembeschreibungen wird gezeigt, wie die vorgestellte Begriffswelt zur Modellfindung genutzt werden kann. Dazu wird eine repr{\"a}sentative Auswahl vorgefundener Systembeschreibungen aus der einschl{\"a}gigen Literatur daraufhin untersucht, in welchem Umfang durch sie die Vorstellungswelt dynamischer Systeme zum Ausdruck kommt. Defizite in der urspr{\"u}nglichen Darstellung werden identifiziert. Anhand von Alternativmodellen zu den betrachteten Systemen wird der Nutzen der vorgestellten Begriffswelt und Darstellungsweise demonstriert.},
subject = {Systementwurf},
language = {de}
}
@phdthesis{Groene2004,
author = {Gr{\"o}ne, Bernhard},
title = {Konzeptionelle Patterns und ihre Darstellung},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-2302},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
pages = {vii ; 120},
year = {2004},
abstract = {Zur Beherrschung großer Systeme, insbesondere zur Weitergabe und Nutzung von Erfahrungswissen in der fr{\"u}hen Entwurfs- und Planungsphase, ben{\"o}tigt man Abstraktionen f{\"u}r deren Strukturen. Trennt man Software- von Systemstrukturen, kann man mit letzteren Systeme auf ausreichend hohem Abstraktionsgrad beschreiben.Software-Patterns dienen dazu, Erfahrungswissen bez{\"u}glich programmierter Systeme strukturiert weiterzugeben. Dabei wird unterschieden zwischen Idiomen, die sich auf L{\"o}sungen mit einer bestimmten Programmiersprache beziehen, Design-Patterns, die nur einen kleinen Teil des Programms betreffen und Architektur-Patterns, deren Einfluss {\"u}ber einen gr{\"o}ßeren Teil oder gar das komplette Programm reicht. Eine Untersuchung von existierenden Patterns zeigt, dass deren Konzepte n{\"u}tzlich zum Finden von Systemstrukturen sind. Die grafische Darstellung dieser Patterns ist dagegen oft auf Software-Strukturen eingeschr{\"a}nkt und ist f{\"u}r die Vermittlung von Erfahrungen zum Finden von Systemstrukturen meist nicht geeignet. Daher wird die Kategorie der konzeptionellen Patterns mit einer darauf abgestimmten grafischen Darstellungsform vorgeschlagen, bei denen Problem und L{\"o}sungsvorschlag im Bereich der Systemstrukturen liegen. Sie betreffen informationelle Systeme, sind aber nicht auf L{\"o}sungen mit Software beschr{\"a}nkt. Die Systemstrukturen werden grafisch dargestellt, wobei daf{\"u}r die Fundamental Modeling Concepts (FMC) verwendet werden, die zur Darstellung von Systemstrukturen entwickelt wurden.},
language = {de}
}
@phdthesis{RobinsonMallett2005,
author = {Robinson-Mallett, Christopher},
title = {Modellbasierte Modulpr{\"u}fung f{\"u}r die Entwicklung technischer, softwareintensiver Systeme mit Real-Time Object-Oriented Modeling},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-6045},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2005},
abstract = {Mit zunehmender Komplexit{\"a}t technischer Softwaresysteme ist die Nachfrage an produktiveren Methoden und Werkzeugen auch im sicherheitskritischen Umfeld gewachsen. Da insbesondere objektorientierte und modellbasierte Ans{\"a}tze und Methoden ausgezeichnete Eigenschaften zur Entwicklung großer und komplexer Systeme besitzen, ist zu erwarten, dass diese in naher Zukunft selbst bis in sicherheitskritische Bereiche der Softwareentwicklung vordringen. Mit der Unified Modeling Language Real-Time (UML-RT) wird eine Softwareentwicklungsmethode f{\"u}r technische Systeme durch die Object Management Group (OMG) propagiert. F{\"u}r den praktischen Einsatz im technischen und sicherheitskritischen Umfeld muss diese Methode nicht nur bestimmte technische Eigenschaften, beispielsweise temporale Analysierbarkeit, besitzen, sondern auch in einen bestehenden Qualit{\"a}tssicherungsprozess integrierbar sein. Ein wichtiger Aspekt der Integration der UML-RT in ein qualit{\"a}tsorientiertes Prozessmodell, beispielsweise in das V-Modell, ist die Verf{\"u}gbarkeit von ausgereiften Konzepten und Methoden f{\"u}r einen systematischen Modultest. Der Modultest dient als erste Qualitit{\"a}tssicherungsphase nach der Implementierung der Fehlerfindung und dem Qualit{\"a}tsnachweis f{\"u}r jede separat pr{\"u}fbare Softwarekomponente eines Systems. W{\"a}hrend dieser Phase stellt die Durchf{\"u}hrung von systematischen Tests die wichtigste Qualit{\"a}tssicherungsmaßnahme dar. W{\"a}hrend zum jetzigen Zeitpunkt zwar ausgereifte Methoden und Werkzeuge f{\"u}r die modellbasierte Softwareentwicklung zur Verf{\"u}gung stehen, existieren nur wenig {\"u}berzeugende L{\"o}sungen f{\"u}r eine systematische modellbasierte Modulpr{\"u}fung. Die durchg{\"a}ngige Verwendung ausf{\"u}hrbarer Modelle und Codegenerierung stellen wesentliche Konzepte der modellbasierten Softwareentwicklung dar. Sie dienen der konstruktiven Fehlerreduktion durch Automatisierung ansonsten fehlertr{\"a}chtiger, manueller Vorg{\"a}nge. Im Rahmen einer modellbasierten Qualit{\"a}tssicherung sollten diese Konzepte konsequenterweise in die sp{\"a}teren Qualit{\"a}tssicherungsphasen transportiert werden. Daher ist eine wesentliche Forderung an ein Verfahren zur modellbasierten Modulpr{\"u}fung ein m{\"o}glichst hoher Grad an Automatisierung. In aktuellen Entwicklungen hat sich f{\"u}r die Generierung von Testf{\"a}llen auf Basis von Zustandsautomaten die Verwendung von Model Checking als effiziente und an die vielf{\"a}ltigsten Testprobleme anpassbare Methode bew{\"a}hrt. Der Ansatz des Model Checking stammt urspr{\"u}nglich aus dem Entwurf von Kommunikationsprotokollen und wurde bereits erfolgreich auf verschiedene Probleme der Modellierung technischer Software angewendet. Insbesondere in der Gegenwart ausf{\"u}hrbarer, automatenbasierter Modelle erscheint die Verwendung von Model Checking sinnvoll, das die Existenz einer formalen, zustandsbasierten Spezifikation voraussetzt. Ein ausf{\"u}hrbares, zustandsbasiertes Modell erf{\"u}llt diese Anforderungen in der Regel. Aus diesen Gr{\"u}nden ist die Wahl eines Model Checking Ansatzes f{\"u}r die Generierung von Testf{\"a}llen im Rahmen eines modellbasierten Modultestverfahrens eine logische Konsequenz. Obwohl in der aktuellen Spezifikation der UML-RT keine eindeutigen Aussagen {\"u}ber den zur Verhaltensbeschreibung zu verwendenden Formalismus gemacht werden, ist es wahrscheinlich, dass es sich bei der UML-RT um eine zu Real-Time Object-Oriented Modeling (ROOM) kompatible Methode handelt. Alle in dieser Arbeit pr{\"a}sentierten Methoden und Ergebnisse sind somit auf die kommende UML-RT {\"u}bertragbar und von sehr aktueller Bedeutung. Aus den genannten Gr{\"u}nden verfolgt diese Arbeit das Ziel, die analytische Qualit{\"a}tssicherung in der modellbasierten Softwareentwicklung mittels einer modellbasierten Methode f{\"u}r den Modultest zu verbessern. Zu diesem Zweck wird eine neuartige Testmethode pr{\"a}sentiert, die auf automatenbasierten Verhaltensmodellen und CTL Model Checking basiert. Die Testfallgenerierung kann weitgehend automatisch erfolgen, um Fehler durch menschlichen Einfluss auszuschließen. Das entwickelte Modultestverfahren ist in die technischen Konzepte Model Driven Architecture und ROOM, beziehungsweise UML-RT, sowie in die organisatorischen Konzepte eines qualit{\"a}tsorientierten Prozessmodells, beispielsweise das V-Modell, integrierbar.},
subject = {Software},
language = {de}
}
@phdthesis{Ziehe2005,
author = {Ziehe, Andreas},
title = {Blind source separation based on joint diagonalization of matrices with applications in biomedical signal processing},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5694},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2005},
abstract = {This thesis is concerned with the solution of the blind source separation problem (BSS). The BSS problem occurs frequently in various scientific and technical applications. In essence, it consists in separating meaningful underlying components out of a mixture of a multitude of superimposed signals. In the recent research literature there are two related approaches to the BSS problem: The first is known as Independent Component Analysis (ICA), where the goal is to transform the data such that the components become as independent as possible. The second is based on the notion of diagonality of certain characteristic matrices derived from the data. Here the goal is to transform the matrices such that they become as diagonal as possible. In this thesis we study the latter method of approximate joint diagonalization (AJD) to achieve a solution of the BSS problem. After an introduction to the general setting, the thesis provides an overview on particular choices for the set of target matrices that can be used for BSS by joint diagonalization. As the main contribution of the thesis, new algorithms for approximate joint diagonalization of several matrices with non-orthogonal transformations are developed. These newly developed algorithms will be tested on synthetic benchmark datasets and compared to other previous diagonalization algorithms. Applications of the BSS methods to biomedical signal processing are discussed and exemplified with real-life data sets of multi-channel biomagnetic recordings.},
subject = {Signaltrennung},
language = {en}
}
@phdthesis{Floeter2005,
author = {Fl{\"o}ter, Andr{\´e}},
title = {Analyzing biological expression data based on decision tree induction},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-6416},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2005},
abstract = {Modern biological analysis techniques supply scientists with various forms of data. One category of such data are the so called "expression data". These data indicate the quantities of biochemical compounds present in tissue samples. Recently, expression data can be generated at a high speed. This leads in turn to amounts of data no longer analysable by classical statistical techniques. Systems biology is the new field that focuses on the modelling of this information. At present, various methods are used for this purpose. One superordinate class of these methods is machine learning. Methods of this kind had, until recently, predominantly been used for classification and prediction tasks. This neglected a powerful secondary benefit: the ability to induce interpretable models. Obtaining such models from data has become a key issue within Systems biology. Numerous approaches have been proposed and intensively discussed. This thesis focuses on the examination and exploitation of one basic technique: decision trees. The concept of comparing sets of decision trees is developed. This method offers the possibility of identifying significant thresholds in continuous or discrete valued attributes through their corresponding set of decision trees. Finding significant thresholds in attributes is a means of identifying states in living organisms. Knowing about states is an invaluable clue to the understanding of dynamic processes in organisms. Applied to metabolite concentration data, the proposed method was able to identify states which were not found with conventional techniques for threshold extraction. A second approach exploits the structure of sets of decision trees for the discovery of combinatorial dependencies between attributes. Previous work on this issue has focused either on expensive computational methods or the interpretation of single decision trees a very limited exploitation of the data. This has led to incomplete or unstable results. That is why a new method is developed that uses sets of decision trees to overcome these limitations. Both the introduced methods are available as software tools. They can be applied consecutively or separately. That way they make up a package of analytical tools that usefully supplement existing methods. By means of these tools, the newly introduced methods were able to confirm existing knowledge and to suggest interesting and new relationships between metabolites.},
subject = {Molekulare Bioinformatik},
language = {en}
}
@phdthesis{Morozov2005,
author = {Morozov, Alexei},
title = {Optimierung von Fehlererkennungsschaltungen auf der Grundlage von komplement{\"a}ren Erg{\"a}nzungen f{\"u}r 1-aus-3 und Berger Codes},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5360},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2005},
abstract = {Die Dissertation stellt eine neue Herangehensweise an die L{\"o}sung der Aufgabe der funktionalen Diagnostik digitaler Systeme vor. In dieser Arbeit wird eine neue Methode f{\"u}r die Fehlererkennung vorgeschlagen, basierend auf der Logischen Erg{\"a}nzung und der Verwendung von Berger-Codes und dem 1-aus-3 Code. Die neue Fehlererkennungsmethode der Logischen Erg{\"a}nzung gestattet einen hohen Optimierungsgrad der ben{\"o}tigten Realisationsfl{\"a}che der konstruierten Fehlererkennungsschaltungen. Außerdem ist eins der wichtigen in dieser Dissertation gel{\"o}sten Probleme die Synthese vollst{\"a}ndig selbstpr{\"u}fender Schaltungen.},
subject = {logische Erg{\"a}nzung},
language = {de}
}
@phdthesis{Kirsch2005,
author = {Kirsch, Florian},
title = {Entwurf und Implementierung eines computergraphischen Systems zur Integration komplexer, echtzeitf{\"a}higer 3D-Renderingverfahren},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-6079},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2005},
abstract = {Thema dieser Arbeit sind echtzeitf{\"a}hige 3D-Renderingverfahren, die 3D-Geometrie mit {\"u}ber der Standarddarstellung hinausgehenden Qualit{\"a}ts- und Gestaltungsmerkmalen rendern k{\"o}nnen. Beispiele sind Verfahren zur Darstellung von Schatten, Reflexionen oder Transparenz. Mit heutigen computergraphischen Software-Basissystemen ist ihre Integration in 3D-Anwendungssysteme sehr aufw{\"a}ndig: Dies liegt einerseits an der technischen, algorithmischen Komplexit{\"a}t der Einzelverfahren, andererseits an Ressourcenkonflikten und Seiteneffekten bei der Kombination mehrerer Verfahren. Szenengraphsysteme, intendiert als computergraphische Softwareschicht zur Abstraktion von der Graphikhardware, stellen derzeit keine Mechanismen zur Nutzung dieser Renderingverfahren zur Verf{\"u}gung. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Software-Architektur f{\"u}r ein Szenengraphsystem zu konzipieren und umzusetzen, die echtzeitf{\"a}hige 3D-Renderingverfahren als Komponenten modelliert und es damit erlaubt, diese Verfahren innerhalb des Szenengraphsystems f{\"u}r die Anwendungsentwicklung effektiv zu nutzen. Ein Entwickler, der ein solches Szenengraphsystem nutzt, steuert diese Komponenten durch Elemente in der Szenenbeschreibung an, die die sichtbare Wirkung eines Renderingverfahrens auf die Geometrie in der Szene angeben, aber keine Hinweise auf die algorithmische Implementierung des Verfahrens enthalten. Damit werden Renderingverfahren in 3D-Anwendungssystemen nutzbar, ohne dass ein Entwickler detaillierte Kenntnisse {\"u}ber sie ben{\"o}tigt, so dass der Aufwand f{\"u}r ihre Entwicklung drastisch reduziert wird. Ein besonderer Augenmerk der Arbeit liegt darauf, auf diese Weise auch verschiedene Renderingverfahren in einer Szene kombiniert einsetzen zu k{\"o}nnen. Hierzu ist eine Unterteilung der Renderingverfahren in mehrere Kategorien erforderlich, die mit Hilfe unterschiedlicher Ans{\"a}tze ausgewertet werden. Dies erlaubt die Abstimmung verschiedener Komponenten f{\"u}r Renderingverfahren und ihrer verwendeten Ressourcen. Die Zusammenarbeit mehrerer Renderingverfahren hat dort ihre Grenzen, wo die Kombination von Renderingverfahren graphisch nicht sinnvoll ist oder fundamentale technische Beschr{\"a}nkungen der Verfahren eine gleichzeitige Verwendung unm{\"o}glich machen. Die in dieser Arbeit vorgestellte Software-Architektur kann diese Grenzen nicht verschieben, aber sie erm{\"o}glicht den gleichzeitigen Einsatz vieler Verfahren, bei denen eine Kombination aufgrund der hohen Komplexit{\"a}t der Implementierung bislang nicht erreicht wurde. Das Verm{\"o}gen zur Zusammenarbeit ist dabei allerdings von der Art eines Einzelverfahrens abh{\"a}ngig: Verfahren zur Darstellung transparenter Geometrie beispielsweise erfordern bei der Kombination mit anderen Verfahren in der Regel vollst{\"a}ndig neuentwickelte Renderingverfahren; entsprechende Komponenten f{\"u}r das Szenengraphsystem k{\"o}nnen daher nur eingeschr{\"a}nkt mit Komponenten f{\"u}r andere Renderingverfahren verwendet werden. Das in dieser Arbeit entwickelte System integriert und kombiniert Verfahren zur Darstellung von Bumpmapping, verschiedene Schatten- und Reflexionsverfahren sowie bildbasiertes CSG-Rendering. Damit stehen wesentliche Renderingverfahren in einem Szenengraphsystem erstmalig komponentenbasiert und auf einem hohen Abstraktionsniveau zur Verf{\"u}gung. Das System ist trotz des zus{\"a}tzlichen Verwaltungsaufwandes in der Lage, die Renderingverfahren einzeln und in Kombination grunds{\"a}tzlich in Echtzeit auszuf{\"u}hren.},
subject = {Dreidimensionale Computergraphik},
language = {de}
}
@phdthesis{Ghasemzadeh2005,
author = {Ghasemzadeh, Mohammad},
title = {A new algorithm for the quantified satisfiability problem, based on zero-suppressed binary decision diagrams and memoization},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-6378},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2005},
abstract = {Quantified Boolean formulas (QBFs) play an important role in theoretical computer science. QBF extends propositional logic in such a way that many advanced forms of reasoning can be easily formulated and evaluated. In this dissertation we present our ZQSAT, which is an algorithm for evaluating quantified Boolean formulas. ZQSAT is based on ZBDD: Zero-Suppressed Binary Decision Diagram , which is a variant of BDD, and an adopted version of the DPLL algorithm. It has been implemented in C using the CUDD: Colorado University Decision Diagram package. The capability of ZBDDs in storing sets of subsets efficiently enabled us to store the clauses of a QBF very compactly and let us to embed the notion of memoization to the DPLL algorithm. These points led us to implement the search algorithm in such a way that we could store and reuse the results of all previously solved subformulas with a little overheads. ZQSAT can solve some sets of standard QBF benchmark problems (known to be hard for DPLL based algorithms) faster than the best existing solvers. In addition to prenex-CNF, ZQSAT accepts prenex-NNF formulas. We show and prove how this capability can be exponentially beneficial.},
subject = {Bin{\"a}res Entscheidungsdiagramm},
language = {en}
}
@phdthesis{Dornhege2006,
author = {Dornhege, Guido},
title = {Increasing information transfer rates for brain-computer interfacing},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-7690},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2006},
abstract = {The goal of a Brain-Computer Interface (BCI) consists of the development of a unidirectional interface between a human and a computer to allow control of a device only via brain signals. While the BCI systems of almost all other groups require the user to be trained over several weeks or even months, the group of Prof. Dr. Klaus-Robert M{\"u}ller in Berlin and Potsdam, which I belong to, was one of the first research groups in this field which used machine learning techniques on a large scale. The adaptivity of the processing system to the individual brain patterns of the subject confers huge advantages for the user. Thus BCI research is considered a hot topic in machine learning and computer science. It requires interdisciplinary cooperation between disparate fields such as neuroscience, since only by combining machine learning and signal processing techniques based on neurophysiological knowledge will the largest progress be made. In this work I particularly deal with my part of this project, which lies mainly in the area of computer science. I have considered the following three main points: Establishing a performance measure based on information theory: I have critically illuminated the assumptions of Shannon's information transfer rate for application in a BCI context. By establishing suitable coding strategies I was able to show that this theoretical measure approximates quite well to what is practically achieveable. Transfer and development of suitable signal processing and machine learning techniques: One substantial component of my work was to develop several machine learning and signal processing algorithms to improve the efficiency of a BCI. Based on the neurophysiological knowledge that several independent EEG features can be observed for some mental states, I have developed a method for combining different and maybe independent features which improved performance. In some cases the performance of the combination algorithm outperforms the best single performance by more than 50 \%. Furthermore, I have theoretically and practically addressed via the development of suitable algorithms the question of the optimal number of classes which should be used for a BCI. It transpired that with BCI performances reported so far, three or four different mental states are optimal. For another extension I have combined ideas from signal processing with those of machine learning since a high gain can be achieved if the temporal filtering, i.e., the choice of frequency bands, is automatically adapted to each subject individually. Implementation of the Berlin brain computer interface and realization of suitable experiments: Finally a further substantial component of my work was to realize an online BCI system which includes the developed methods, but is also flexible enough to allow the simple realization of new algorithms and ideas. So far, bitrates of up to 40 bits per minute have been achieved with this system by absolutely untrained users which, compared to results of other groups, is highly successful.},
subject = {Kybernetik},
language = {en}
}
@phdthesis{Scholz2006,
author = {Scholz, Matthias},
title = {Approaches to analyse and interpret biological profile data},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-7839},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2006},
abstract = {Advances in biotechnologies rapidly increase the number of molecules of a cell which can be observed simultaneously. This includes expression levels of thousands or ten-thousands of genes as well as concentration levels of metabolites or proteins. Such Profile data, observed at different times or at different experimental conditions (e.g., heat or dry stress), show how the biological experiment is reflected on the molecular level. This information is helpful to understand the molecular behaviour and to identify molecules or combination of molecules that characterise specific biological condition (e.g., disease). This work shows the potentials of component extraction algorithms to identify the major factors which influenced the observed data. This can be the expected experimental factors such as the time or temperature as well as unexpected factors such as technical artefacts or even unknown biological behaviour. Extracting components means to reduce the very high-dimensional data to a small set of new variables termed components. Each component is a combination of all original variables. The classical approach for that purpose is the principal component analysis (PCA). It is shown that, in contrast to PCA which maximises the variance only, modern approaches such as independent component analysis (ICA) are more suitable for analysing molecular data. The condition of independence between components of ICA fits more naturally our assumption of individual (independent) factors which influence the data. This higher potential of ICA is demonstrated by a crossing experiment of the model plant Arabidopsis thaliana (Thale Cress). The experimental factors could be well identified and, in addition, ICA could even detect a technical artefact. However, in continuously observations such as in time experiments, the data show, in general, a nonlinear distribution. To analyse such nonlinear data, a nonlinear extension of PCA is used. This nonlinear PCA (NLPCA) is based on a neural network algorithm. The algorithm is adapted to be applicable to incomplete molecular data sets. Thus, it provides also the ability to estimate the missing data. The potential of nonlinear PCA to identify nonlinear factors is demonstrated by a cold stress experiment of Arabidopsis thaliana. The results of component analysis can be used to build a molecular network model. Since it includes functional dependencies it is termed functional network. Applied to the cold stress data, it is shown that functional networks are appropriate to visualise biological processes and thereby reveals molecular dynamics.},
subject = {Bioinformatik},
language = {en}
}
@misc{Lunemann2006,
type = {Master Thesis},
author = {Lunemann, Carolin},
title = {Quantum cryptography : security analysis of multiuser quantum communication with embedded authentication},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-12756},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2006},
abstract = {Three quantum cryptographic protocols of multiuser quantum networks with embedded authentication, allowing quantum key distribution or quantum direct communication, are discussed in this work. The security of the protocols against different types of attacks is analysed with a focus on various impersonation attacks and the man-in-the-middle attack. On the basis of the security analyses several improvements are suggested and implemented in order to adjust the investigated vulnerabilities. Furthermore, the impact of the eavesdropping test procedure on impersonation attacks is outlined. The framework of a general eavesdropping test is proposed to provide additional protection against security risks in impersonation attacks.},
language = {en}
}
@misc{Baermann2006,
type = {Master Thesis},
author = {B{\"a}rmann, Daniel},
title = {Aufz{\"a}hlen von DNA-Codes},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-10264},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2006},
abstract = {In dieser Arbeit wird ein Modell zum Aufz{\"a}hlen von DNA-Codes entwickelt. Indem eine Ordnung auf der Menge aller DNA-Codew{\"o}rter eingef{\"u}hrt und auf die Menge aller Codes erweitert wird, erlaubt das Modell das Auffinden von DNA-Codes mit bestimmten Eigenschaften, wie {\"U}berlappungsfreiheit, Konformit{\"a}t, Kommafreiheit, Stickyfreiheit, {\"U}berhangfreiheit, Teilwortkonformit{\"a}t und anderer bez{\"u}glich einer gegebenen Involution auf der Menge der Codew{\"o}rter. Ein auf Grundlage des geschaffenen Modells entstandenes Werkzeug erlaubt das Suchen von Codes mit beliebigen Kombinationen von Codeeigenschaften. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil dieser Arbeit ist die Untersuchung der Optimalit{\"a}t von DNA-Codes bez{\"u}glich ihrer Informationsrate sowie das Finden solider DNA-Codes.},
subject = {DNS},
language = {de}
}
@phdthesis{Buchholz2006,
author = {Buchholz, Henrik},
title = {Real-time visualization of 3D city models},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-13337},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2006},
abstract = {An increasing number of applications requires user interfaces that facilitate the handling of large geodata sets. Using virtual 3D city models, complex geospatial information can be communicated visually in an intuitive way. Therefore, real-time visualization of virtual 3D city models represents a key functionality for interactive exploration, presentation, analysis, and manipulation of geospatial data. This thesis concentrates on the development and implementation of concepts and techniques for real-time city model visualization. It discusses rendering algorithms as well as complementary modeling concepts and interaction techniques. Particularly, the work introduces a new real-time rendering technique to handle city models of high complexity concerning texture size and number of textures. Such models are difficult to handle by current technology, primarily due to two problems: - Limited texture memory: The amount of simultaneously usable texture data is limited by the memory of the graphics hardware. - Limited number of textures: Using several thousand different textures simultaneously causes significant performance problems due to texture switch operations during rendering. The multiresolution texture atlases approach, introduced in this thesis, overcomes both problems. During rendering, it permanently maintains a small set of textures that are sufficient for the current view and the screen resolution available. The efficiency of multiresolution texture atlases is evaluated in performance tests. To summarize, the results demonstrate that the following goals have been achieved: - Real-time rendering becomes possible for 3D scenes whose amount of texture data exceeds the main memory capacity. - Overhead due to texture switches is kept permanently low, so that the number of different textures has no significant effect on the rendering frame rate. Furthermore, this thesis introduces two new approaches for real-time city model visualization that use textures as core visualization elements: - An approach for visualization of thematic information. - An approach for illustrative visualization of 3D city models. Both techniques demonstrate that multiresolution texture atlases provide a basic functionality for the development of new applications and systems in the domain of city model visualization.},
language = {en}
}
@phdthesis{Hu2006,
author = {Hu, Ji},
title = {A virtual machine architecture for IT-security laboratories},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-7818},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2006},
abstract = {This thesis discusses challenges in IT security education, points out a gap between e-learning and practical education, and presents a work to fill the gap. E-learning is a flexible and personalized alternative to traditional education. Nonetheless, existing e-learning systems for IT security education have difficulties in delivering hands-on experience because of the lack of proximity. Laboratory environments and practical exercises are indispensable instruction tools to IT security education, but security education in conventional computer laboratories poses particular problems such as immobility as well as high creation and maintenance costs. Hence, there is a need to effectively transform security laboratories and practical exercises into e-learning forms. In this thesis, we introduce the Tele-Lab IT-Security architecture that allows students not only to learn IT security principles, but also to gain hands-on security experience by exercises in an online laboratory environment. In this architecture, virtual machines are used to provide safe user work environments instead of real computers. Thus, traditional laboratory environments can be cloned onto the Internet by software, which increases accessibility to laboratory resources and greatly reduces investment and maintenance costs. Under the Tele-Lab IT-Security framework, a set of technical solutions is also proposed to provide effective functionalities, reliability, security, and performance. The virtual machines with appropriate resource allocation, software installation, and system configurations are used to build lightweight security laboratories on a hosting computer. Reliability and availability of laboratory platforms are covered by a virtual machine management framework. This management framework provides necessary monitoring and administration services to detect and recover critical failures of virtual machines at run time. Considering the risk that virtual machines can be misused for compromising production networks, we present a security management solution to prevent the misuse of laboratory resources by security isolation at the system and network levels. This work is an attempt to bridge the gap between e-learning/tele-teaching and practical IT security education. It is not to substitute conventional teaching in laboratories but to add practical features to e-learning. This thesis demonstrates the possibility to implement hands-on security laboratories on the Internet reliably, securely, and economically.},
subject = {Computersicherheit},
language = {en}
}
@phdthesis{Huang2006,
author = {Huang, Wanjun},
title = {Temporary binding for dynamic middleware construction and web services composition},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-7672},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2006},
abstract = {With increasing number of applications in Internet and mobile environments, distributed software systems are demanded to be more powerful and flexible, especially in terms of dynamism and security. This dissertation describes my work concerning three aspects: dynamic reconfiguration of component software, security control on middleware applications, and web services dynamic composition. Firstly, I proposed a technology named Routing Based Workflow (RBW) to model the execution and management of collaborative components and realize temporary binding for component instances. The temporary binding means component instances are temporarily loaded into a created execution environment to execute their functions, and then are released to their repository after executions. The temporary binding allows to create an idle execution environment for all collaborative components, on which the change operations can be immediately carried out. The changes on execution environment will result in a new collaboration of all involved components, and also greatly simplifies the classical issues arising from dynamic changes, such as consistency preserving etc. To demonstrate the feasibility of RBW, I created a dynamic secure middleware system - the Smart Data Server Version 3.0 (SDS3). In SDS3, an open source implementation of CORBA is adopted and modified as the communication infrastructure, and three secure components managed by RBW, are created to enhance the security on the access of deployed applications. SDS3 offers multi-level security control on its applications from strategy control to application-specific detail control. For the management by RBW, the strategy control of SDS3 applications could be dynamically changed by reorganizing the collaboration of the three secure components. In addition, I created the Dynamic Services Composer (DSC) based on Apache open source projects, Apache Axis and WSIF. In DSC, RBW is employed to model the interaction and collaboration of web services and to enable the dynamic changes on the flow structure of web services. Finally, overall performance tests were made to evaluate the efficiency of the developed RBW and SDS3. The results demonstrated that temporary binding of component instances makes slight impacts on the execution efficiency of components, and the blackout time arising from dynamic changes can be extremely reduced in any applications.},
subject = {Middleware},
language = {en}
}
@article{Arnold2007,
author = {Arnold, Holger},
title = {A linearized DPLL calculus with learning},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-15421},
year = {2007},
abstract = {This paper describes the proof calculus LD for clausal propositional logic, which is a linearized form of the well-known DPLL calculus extended by clause learning. It is motivated by the demand to model how current SAT solvers built on clause learning are working, while abstracting from decision heuristics and implementation details. The calculus is proved sound and terminating. Further, it is shown that both the original DPLL calculus and the conflict-directed backtracking calculus with clause learning, as it is implemented in many current SAT solvers, are complete and proof-confluent instances of the LD calculus.},
language = {en}
}
@phdthesis{Weigend2007,
author = {Weigend, Michael},
title = {Intuitive Modelle der Informatik},
publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam},
address = {Potsdam},
isbn = {978-3-940793-08-9},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-15787},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
pages = {331},
year = {2007},
abstract = {Intuitive Modelle der Informatik sind gedankliche Vorstellungen {\"u}ber informatische Konzepte, die mit subjektiver Gewissheit verbunden sind. Menschen verwenden sie, wenn sie die Arbeitsweise von Computerprogrammen nachvollziehen oder anderen erkl{\"a}ren, die logische Korrektheit eines Programms pr{\"u}fen oder in einem kreativen Prozess selbst Programme entwickeln. Intuitive Modelle k{\"o}nnen auf verschiedene Weise repr{\"a}sentiert und kommuniziert werden, etwa verbal-abstrakt, durch ablauf- oder strukturorientierte Abbildungen und Filme oder konkrete Beispiele. Diskutiert werden in dieser Arbeit grundlegende intuitive Modelle f{\"u}r folgende inhaltliche Aspekte einer Programmausf{\"u}hrung: Allokation von Aktivit{\"a}t bei einer Programmausf{\"u}hrung, Benennung von Entit{\"a}ten, Daten, Funktionen, Verarbeitung, Kontrollstrukturen zur Steuerung von Programml{\"a}ufen, Rekursion, Klassen und Objekte. Mit Hilfe eines Systems von Online-Spielen, der Python Visual Sandbox, werden die psychische Realit{\"a}t verschiedener intuitiver Modelle bei Programmieranf{\"a}ngern nachgewiesen und fehlerhafte Anwendungen (Fehlvorstellungen) identifiziert.},
language = {de}
}
@misc{Trapp2007,
type = {Master Thesis},
author = {Trapp, Matthias},
title = {Analysis and exploration of virtual 3D city models using 3D information lenses},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-13930},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2007},
abstract = {This thesis addresses real-time rendering techniques for 3D information lenses based on the focus \& context metaphor. It analyzes, conceives, implements, and reviews its applicability to objects and structures of virtual 3D city models. In contrast to digital terrain models, the application of focus \& context visualization to virtual 3D city models is barely researched. However, the purposeful visualization of contextual data of is extreme importance for the interactive exploration and analysis of this field. Programmable hardware enables the implementation of new lens techniques, that allow the augmentation of the perceptive and cognitive quality of the visualization compared to classical perspective projections. A set of 3D information lenses is integrated into a 3D scene-graph system: • Occlusion lenses modify the appearance of virtual 3D city model objects to resolve their occlusion and consequently facilitate the navigation. • Best-view lenses display city model objects in a priority-based manner and mediate their meta information. Thus, they support exploration and navigation of virtual 3D city models. • Color and deformation lenses modify the appearance and geometry of 3D city models to facilitate their perception. The presented techniques for 3D information lenses and their application to virtual 3D city models clarify their potential for interactive visualization and form a base for further development.},
language = {en}
}
@misc{Piesker2007,
type = {Master Thesis},
author = {Piesker, Bj{\"o}rn},
title = {Constraint-basierte Generierung realit{\"a}tsnaher Eisenbahnnetze},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-15325},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2007},
abstract = {Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Applikation, welche Infrastrukturdaten {\"u}ber Eisenbahnnetze generiert. Dabei bildet die Erzeugung der topologischen Informationen den Schwerpunkt dieser Arbeit. Der Anwender charakterisiert hierf{\"u}r vorab das gew{\"u}nschte Eisenbahnnetz, wobei die geforderten Eigenschaften die Randbedingungen darstellen, die bei der Synthese zu beachten sind. Zur Einhaltung dieser Bedingungen wird die Constraint-Programmierung eingesetzt, welche durch ihr spezielles Programmierparadigma konsistente L{\"o}sungen effizient erzeugt. Dies wird u.a. durch die Nachnutzung so genannter globaler Constraints erreicht. Aus diesem Grund wird insbesondere auf den Einsatz der Constraint-Programmierung bei der Modellierung und Implementierung der Applikation eingegangen.},
language = {de}
}
@misc{Kirchner2007,
type = {Master Thesis},
author = {Kirchner, Peter},
title = {Verteilte Autorisierung innerhalb von Single Sign-On-Umgebungen : Analyse, Architektur und Implementation eines Frameworks f{\"u}r verteilte Autorisierung in einer ADFS-Umgebung},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-22289},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2007},
abstract = {Aktuelle Softwaresysteme erlauben die verteilte Authentifizierung von Benutzern {\"u}ber Ver-zeichnisdienste, die sowohl im Intranet als auch im Extranet liegen und die {\"u}ber Dom{\"a}nen-grenzen hinweg die Kooperation mit Partnern erm{\"o}glichen. Der n{\"a}chste Schritt ist es nun, die Autorisierung ebenfalls aus der lokalen Anwendung auszulagern und diese extern durchzu-f{\"u}hren - vorzugsweise unter dem Einfluss der Authentifizierungspartner. Basierend auf der Analyse des State-of-the-Art wird in dieser Arbeit ein Framework vorges-tellt, das die verteilte Autorisierung von ADFS (Active Directory Federation Services) authenti-fizierten Benutzern auf Basis ihrer Gruppen oder ihrer pers{\"o}nlichen Identit{\"a}t erm{\"o}glicht. Es wird eine prototypische Implementation mit Diensten entwickelt, die f{\"u}r authentifizierte Be-nutzer Autorisierungsanfragen extern delegieren, sowie ein Dienst, der diese Autorisierungs-anfragen verarbeitet. Zus{\"a}tzlich zeigt die Arbeit eine Integration dieses Autorisierungs-Frameworks in das .NET Framework, um die praxistaugliche Verwendbarkeit in einer aktuel-len Entwicklungsumgebung zu demonstrieren. Abschließend wird ein Ausblick auf weitere Fragestellungen und Folgearbeiten gegeben.},
language = {de}
}
@phdthesis{Konczak2007,
author = {Konczak, Kathrin},
title = {Preferences in answer set programming},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-12058},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2007},
abstract = {Answer Set Programming (ASP) emerged in the late 1990s as a new logic programming paradigm, having its roots in nonmonotonic reasoning, deductive databases, and logic programming with negation as failure. The basic idea of ASP is to represent a computational problem as a logic program whose answer sets correspond to solutions, and then to use an answer set solver for finding answer sets of the program. ASP is particularly suited for solving NP-complete search problems. Among these, we find applications to product configuration, diagnosis, and graph-theoretical problems, e.g. finding Hamiltonian cycles. On different lines of ASP research, many extensions of the basic formalism have been proposed. The most intensively studied one is the modelling of preferences in ASP. They constitute a natural and effective way of selecting preferred solutions among a plethora of solutions for a problem. For example, preferences have been successfully used for timetabling, auctioning, and product configuration. In this thesis, we concentrate on preferences within answer set programming. Among several formalisms and semantics for preference handling in ASP, we concentrate on ordered logic programs with the underlying D-, W-, and B-semantics. In this setting, preferences are defined among rules of a logic program. They select preferred answer sets among (standard) answer sets of the underlying logic program. Up to now, those preferred answer sets have been computed either via a compilation method or by meta-interpretation. Hence, the question comes up, whether and how preferences can be integrated into an existing ASP solver. To solve this question, we develop an operational graph-based framework for the computation of answer sets of logic programs. Then, we integrate preferences into this operational approach. We empirically observe that our integrative approach performs in most cases better than the compilation method or meta-interpretation. Another research issue in ASP are optimization methods that remove redundancies, as also found in database query optimizers. For these purposes, the rather recently suggested notion of strong equivalence for ASP can be used. If a program is strongly equivalent to a subprogram of itself, then one can always use the subprogram instead of the original program, a technique which serves as an effective optimization method. Up to now, strong equivalence has not been considered for logic programs with preferences. In this thesis, we tackle this issue and generalize the notion of strong equivalence to ordered logic programs. We give necessary and sufficient conditions for the strong equivalence of two ordered logic programs. Furthermore, we provide program transformations for ordered logic programs and show in how far preferences can be simplified. Finally, we present two new applications for preferences within answer set programming. First, we define new procedures for group decision making, which we apply to the problem of scheduling a group meeting. As a second new application, we reconstruct a linguistic problem appearing in German dialects within ASP. Regarding linguistic studies, there is an ongoing debate about how unique the rule systems of language are in human cognition. The reconstruction of grammatical regularities with tools from computer science has consequences for this debate: if grammars can be modelled this way, then they share core properties with other non-linguistic rule systems.},
language = {en}
}
@phdthesis{Prohaska2007,
author = {Prohaska, Steffen},
title = {Skeleton-based visualization of massive voxel objects with network-like architecture},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-14888},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2007},
abstract = {This work introduces novel internal and external memory algorithms for computing voxel skeletons of massive voxel objects with complex network-like architecture and for converting these voxel skeletons to piecewise linear geometry, that is triangle meshes and piecewise straight lines. The presented techniques help to tackle the challenge of visualizing and analyzing 3d images of increasing size and complexity, which are becoming more and more important in, for example, biological and medical research. Section 2.3.1 contributes to the theoretical foundations of thinning algorithms with a discussion of homotopic thinning in the grid cell model. The grid cell model explicitly represents a cell complex built of faces, edges, and vertices shared between voxels. A characterization of pairs of cells to be deleted is much simpler than characterizations of simple voxels were before. The grid cell model resolves topologically unclear voxel configurations at junctions and locked voxel configurations causing, for example, interior voxels in sets of non-simple voxels. A general conclusion is that the grid cell model is superior to indecomposable voxels for algorithms that need detailed control of topology. Section 2.3.2 introduces a noise-insensitive measure based on the geodesic distance along the boundary to compute two-dimensional skeletons. The measure is able to retain thin object structures if they are geometrically important while ignoring noise on the object's boundary. This combination of properties is not known of other measures. The measure is also used to guide erosion in a thinning process from the boundary towards lines centered within plate-like structures. Geodesic distance based quantities seem to be well suited to robustly identify one- and two-dimensional skeletons. Chapter 6 applies the method to visualization of bone micro-architecture. Chapter 3 describes a novel geometry generation scheme for representing voxel skeletons, which retracts voxel skeletons to piecewise linear geometry per dual cube. The generated triangle meshes and graphs provide a link to geometry processing and efficient rendering of voxel skeletons. The scheme creates non-closed surfaces with boundaries, which contain fewer triangles than a representation of voxel skeletons using closed surfaces like small cubes or iso-surfaces. A conclusion is that thinking specifically about voxel skeleton configurations instead of generic voxel configurations helps to deal with the topological implications. The geometry generation is one foundation of the applications presented in Chapter 6. Chapter 5 presents a novel external memory algorithm for distance ordered homotopic thinning. The presented method extends known algorithms for computing chamfer distance transformations and thinning to execute I/O-efficiently when input is larger than the available main memory. The applied block-wise decomposition schemes are quite simple. Yet it was necessary to carefully analyze effects of block boundaries to devise globally correct external memory variants of known algorithms. In general, doing so is superior to naive block-wise processing ignoring boundary effects. Chapter 6 applies the algorithms in a novel method based on confocal microscopy for quantitative study of micro-vascular networks in the field of microcirculation.},
language = {en}
}
@phdthesis{Jiang2007,
author = {Jiang, Chunyan},
title = {Multi-visualization and hybrid segmentation approaches within telemedicine framework},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-12829},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2007},
abstract = {The innovation of information techniques has changed many aspects of our life. In health care field, we can obtain, manage and communicate high-quality large volumetric image data by computer integrated devices, to support medical care. In this dissertation I propose several promising methods that could assist physicians in processing, observing and communicating the image data. They are included in my three research aspects: telemedicine integration, medical image visualization and image segmentation. And these methods are also demonstrated by the demo software that I developed. One of my research point focuses on medical information storage standard in telemedicine, for example DICOM, which is the predominant standard for the storage and communication of medical images. I propose a novel 3D image data storage method, which was lacking in current DICOM standard. I also created a mechanism to make use of the non-standard or private DICOM files. In this thesis I present several rendering techniques on medical image visualization to offer different display manners, both 2D and 3D, for example, cut through data volume in arbitrary degree, rendering the surface shell of the data, and rendering the semi-transparent volume of the data. A hybrid segmentation approach, designed for semi-automated segmentation of radiological image, such as CT, MRI, etc, is proposed in this thesis to get the organ or interested area from the image. This approach takes advantage of the region-based method and boundary-based methods. Three steps compose the hybrid approach: the first step gets coarse segmentation by fuzzy affinity and generates homogeneity operator; the second step divides the image by Voronoi Diagram and reclassifies the regions by the operator to refine segmentation from the previous step; the third step handles vague boundary by level set model. Topics for future research are mentioned in the end, including new supplement for DICOM standard for segmentation information storage, visualization of multimodal image information, and improvement of the segmentation approach to higher dimension.},
language = {en}
}
@phdthesis{Bickel2008,
author = {Bickel, Steffen},
title = {Learning under differing training and test distributions},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-33331},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2008},
abstract = {One of the main problems in machine learning is to train a predictive model from training data and to make predictions on test data. Most predictive models are constructed under the assumption that the training data is governed by the exact same distribution which the model will later be exposed to. In practice, control over the data collection process is often imperfect. A typical scenario is when labels are collected by questionnaires and one does not have access to the test population. For example, parts of the test population are underrepresented in the survey, out of reach, or do not return the questionnaire. In many applications training data from the test distribution are scarce because they are difficult to obtain or very expensive. Data from auxiliary sources drawn from similar distributions are often cheaply available. This thesis centers around learning under differing training and test distributions and covers several problem settings with different assumptions on the relationship between training and test distributions-including multi-task learning and learning under covariate shift and sample selection bias. Several new models are derived that directly characterize the divergence between training and test distributions, without the intermediate step of estimating training and test distributions separately. The integral part of these models are rescaling weights that match the rescaled or resampled training distribution to the test distribution. Integrated models are studied where only one optimization problem needs to be solved for learning under differing distributions. With a two-step approximation to the integrated models almost any supervised learning algorithm can be adopted to biased training data. In case studies on spam filtering, HIV therapy screening, targeted advertising, and other applications the performance of the new models is compared to state-of-the-art reference methods.},
language = {en}
}
@phdthesis{Linckels2008,
author = {Linckels, Serge},
title = {An e-librarian service : supporting explorative learning by a description logics based semantic retrieval tool},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-17452},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2008},
abstract = {Although educational content in electronic form is increasing dramatically, its usage in an educational environment is poor, mainly due to the fact that there is too much of (unreliable) redundant, and not relevant information. Finding appropriate answers is a rather difficult task being reliant on the user filtering of the pertinent information from the noise. Turning knowledge bases like the online tele-TASK archive into useful educational resources requires identifying correct, reliable, and "machine-understandable" information, as well as developing simple but efficient search tools with the ability to reason over this information. Our vision is to create an E-Librarian Service, which is able to retrieve multimedia resources from a knowledge base in a more efficient way than by browsing through an index, or by using a simple keyword search. In our E-Librarian Service, the user can enter his question in a very simple and human way; in natural language (NL). Our premise is that more pertinent results would be retrieved if the search engine understood the sense of the user's query. The returned results are then logical consequences of an inference rather than of keyword matchings. Our E-Librarian Service does not return the answer to the user's question, but it retrieves the most pertinent document(s), in which the user finds the answer to his/her question. Among all the documents that have some common information with the user query, our E-Librarian Service identifies the most pertinent match(es), keeping in mind that the user expects an exhaustive answer while preferring a concise answer with only little or no information overhead. Also, our E-Librarian Service always proposes a solution to the user, even if the system concludes that there is no exhaustive answer. Our E-Librarian Service was implemented prototypically in three different educational tools. A first prototype is CHESt (Computer History Expert System); it has a knowledge base with 300 multimedia clips that cover the main events in computer history. A second prototype is MatES (Mathematics Expert System); it has a knowledge base with 115 clips that cover the topic of fractions in mathematics for secondary school w.r.t. the official school programme. All clips were recorded mainly by pupils. The third and most advanced prototype is the "Lecture Butler's E-Librarain Service"; it has a Web service interface to respect a service oriented architecture (SOA), and was developed in the context of the Web-University project at the Hasso-Plattner-Institute (HPI). Two major experiments in an educational environment - at the Lyc{\´e}e Technique Esch/Alzette in Luxembourg - were made to test the pertinence and reliability of our E-Librarian Service as a complement to traditional courses. The first experiment (in 2005) was made with CHESt in different classes, and covered a single lesson. The second experiment (in 2006) covered a period of 6 weeks of intensive use of MatES in one class. There was no classical mathematics lesson where the teacher gave explanations, but the students had to learn in an autonomous and exploratory way. They had to ask questions to the E-Librarian Service just the way they would if there was a human teacher.},
subject = {Terminologische Logik},
language = {en}
}
@book{Freischlad2009,
author = {Freischlad, Stefan},
title = {Entwicklung und Erprobung des Didaktischen Systems Internetworking im Informatikunterricht},
publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam},
address = {Potsdam},
isbn = {978-3-86956-058-8},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-41851},
publisher = {Universit{\"a}t Potsdam},
pages = {XIV, 405},
year = {2009},
abstract = {Internetbasierte Informatiksysteme beeinflussen in steigendem Maße Situationen in unterschiedlichen Lebensbereichen. Kompetenzen zur Verwendung von Internetanwendungen und -diensten m{\"u}ssen explizit erworben werden, weil damit ein notwendiger Einblick in nicht beobachtbare Abl{\"a}ufe und nicht offen sichtbare Strukturen verbunden ist. Bisher gibt es Vorschl{\"a}ge f{\"u}r die Gestaltung schulischer Lehr-Lernprozesse zu ausgew{\"a}hlten Teilaspekten des Internets. Es fehlt eine systematische Analyse des Bildungsbedarfs und ein daraus resultierendes Unterrichtsmodell. In dieser Arbeit wird ein Gesamtkonzept f{\"u}r den Informatikunterricht in der Sekundarstufe II vorgestellt, das zu zielgerichteter und verantwortungsvoller Anwendung des Internets beitr{\"a}gt. Die vorliegende Arbeit umfasst den Prozess von der Analyse erforderlicher Kompetenzen bis zur Realisierung von Lehr-Lernprozessen im Informatikunterricht in der Sekundarstufe II. Es werden der Beitrag der Informatik zu identifizierten Kompetenzen untersucht und Bildungsanforderungen bestimmt. Bildungsempfehlungen und Forschungsergebnisse zu erfolgreichen Unterrichtseinheiten werden im Hinblick auf die Bildungsziele analysiert. Der Informatikunterricht unterst{\"u}tzt die Kompetenzentwicklung zu internetbasierten digitalen Medien. Es wird die Entwicklung eines Unterrichtsmodells zu Internetworking beschrieben. Dazu wird der Ansatz der Didaktischen Systeme untersucht, weiter entwickelt und auf den Bereich Internetworking {\"u}bertragen. Der theoretische Ansatz wird dazu in vier Unterrichtsprojekten zu Internetworking in der Praxis realisiert. Beziehungen zwischen Fachkonzepten zu Internetworking werden untersucht und durch Wissensstrukturen zur Planung von Unterrichtsprojekten eingesetzt und in der Praxis erprobt. Die Beschreibung von Lernaktivit{\"a}ten erfolgt auf der Basis von Aufgabenklassen, die das notwendige Wissen zur Bearbeitung einer Aufgabenstellung repr{\"a}sentieren. Auf der Grundlage des Ablaufs der Aufgabenbearbeitung werden Eigenschaften von Aufgaben beschrieben und zu deren Gestaltung nutzbar gemacht. Bisher nicht durchf{\"u}hrbare T{\"a}tigkeiten im Unterricht werden durch die Entwicklung der Lernsoftware Filius erm{\"o}glicht. Die Reduktion der komplexen Wirklichkeit durch Simulation realer internetbasierter Informatiksysteme und die Auswahl geeigneter Sichten auf den Untersuchungsgegenstand werden mit Ergebnissen der Informatikdidaktik begr{\"u}ndet. Unterrichtsprojekte zu den Zielen werden durchgef{\"u}hrt, um Lehr-Lernprozesse zu erkunden und das entwickelte Didaktische System zu erproben. Ausgehend von der theoretischen Fundierung erfolgt die praktische Realisierung von Lehr-Lernprozessen. Zur Erprobung im Informatikunterricht der Sekundarstufe II in Nordrhein-Westfalen werden Minimalziele aufgrund der Lehrvorgaben bestimmt. Die methodische Gestaltung in der Erprobung erfolgt unter Ber{\"u}cksichtigung der Vorgaben f{\"u}r den Informatikunterricht und allgemeinen Anforderungen der Fachdidaktik. Handlungsorientierte Unterrichtsmittel werden ausgew{\"a}hlt und in der Praxis zur Untersuchung der Lehr-Lernprozesse verwendet. Im Unterricht identifizierte Lernschwierigkeiten f{\"u}hren zur Modifikation der Wissensstrukturen und werden im Entwicklungsprozess von Filius ber{\"u}cksichtigt. Die Erkenntnisse aus Unterrichtsprojekten werden genutzt, um zu bestimmen, zu welchen Aufgabenklassen weitere Aufgaben erforderlich sind und inwieweit das aus den identifizierten Merkmalen abgeleitete Vorgehen zur Entwicklung niveaubestimmender Aufgaben genutzt werden kann. Die Erprobungen best{\"a}tigen die Tragf{\"a}higkeit des Didaktischen Systems Internetworking und leisten mit der Implementierung in der Praxis einen Beitrag zur Untersuchung von Kompetenzentwicklung im Informatikunterricht. Mit dem Didaktischen System Internetworking wird ein theoretisch fundiertes und empirisch erprobtes Unterrichtsmodell zur Entwicklung von Kompetenzen zur Einrichtung und Anwendung internetbasierter Informatiksysteme beschrieben.},
language = {de}
}
@book{Stechert2009,
author = {Stechert, Peer},
title = {Fachdidaktische Diskussion von Informatiksystemen und der Kompetenzentwicklung im Informatikunterricht},
publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam},
address = {Potsdam},
isbn = {978-3-86956-024-3},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-37959},
publisher = {Universit{\"a}t Potsdam},
pages = {xiv, 359},
year = {2009},
abstract = {In der vorliegenden Arbeit wird ein Unterrichtsmodell zur Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen f{\"u}r die Sekundarstufe II vorgestellt. Der Bedarf wird u. a. damit begr{\"u}ndet, dass Informatiksysteme zu Beginn des 21. Jahrhunderts allgegenw{\"a}rtig sind (Kapitel 1). F{\"u}r Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen sind diese in ihrer Einheit aus Hardware, Software und Vernetzung anhand ihres nach außen sichtbaren Verhaltens, der inneren Struktur und Implementierungsaspekten zu analysieren. Ausgehend vom Kompetenzbegriff (Kapitel 2) und dem Informatiksystembegriff (Kapitel 3) erfolgt eine Analyse des fachdidaktischen Forschungsstandes zur Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen. Die Ergebnisse lassen sich in die Bereiche (1) Bildungsziele, (2) Unterrichtsinhalte, (3) Lehr-Lernmethodik und (4) Lehr-Lernmedien aufteilen (Kapitel 4). In Kapitel 5 wird die Unterrichtsmodellentwicklung beschrieben. Den Zugang zu Informatiksystemen bildet in der vorliegenden Dissertationsschrift das nach außen sichtbare Verhalten. Es erfolgt eine Fokussierung auf vernetzte fundamentale Ideen der Informatik und Strukturmodelle von Informatiksystemen als Unterrichtsinhalte. Es wird begr{\"u}ndet, dass ausgew{\"a}hlte objektorientierte Entwurfsmuster vernetzte fundamentale Ideen repr{\"a}sentieren. In Abschnitt 5.4 werden dementsprechend Entwurfsmuster als Wissensrepr{\"a}sentation f{\"u}r vernetzte fundamentale Ideen klassifiziert. Das systematische Erkunden des Verhaltens von Informatiksystemen wird im Informatikunterricht bisher kaum thematisiert. Es werden Sch{\"u}lert{\"a}tigkeiten in Anlehnung an Unterrichtsexperimente angegeben, die Sch{\"u}ler unterst{\"u}tzen, Informatiksysteme bewusst und gezielt anzuwenden (Abschnitt 5.5). Bei dieser Lehr-Lernmethodik werden das nach außen sichtbare Verhalten von Informatiksystemen, im Sinne einer Black-Box, und das Wechselspiel von Verhalten und Struktur bei vorliegender Implementierung des Systems als White-Box analysiert. Die Adressierung schrittweise h{\"o}herer kognitiver Niveaustufen wird in die Entwicklung einbezogen. Unterst{\"u}tzend wird f{\"u}r das Unterrichtsmodell lernf{\"o}rderliche Software gestaltet, die vernetzte fundamentale Ideen in Entwurfsmustern und das Experimentieren aufgreift (Abschnitt 5.6). Schwerpunkte bilden im Unterrichtsmodell zwei Arten von lernf{\"o}rderlicher Software: (1) Die Lernsoftware Pattern Park wurde von einer studentischen Projektgruppe entwickelt. In ihr k{\"o}nnen in Entwurfsmustern enthaltene fundamentale Ideen der Informatik {\"u}ber ihren Lebensweltbezug im Szenario eines Freizeitparks analysiert werden. (2) Als weitere Art Lernsoftware werden kleine Programme eingesetzt, deren innere Struktur durch ausgew{\"a}hlte Entwurfsmuster gebildet und deren Verhalten direkt durch die darin enthaltenen fundamentalen Ideen bestimmt wird. Diese Programme k{\"o}nnen durch die Experimente im Unterricht systematisch untersucht werden. Mit dem Ziel, die normative Perspektive um R{\"u}ckkopplung mit der Praxis zu erg{\"a}nzen, werden zwei Erprobungen im Informatikunterricht vorgenommen. Diese liefern Erkenntnisse zur Machbarkeit des Unterrichtsmodells und dessen Akzeptanz durch die Sch{\"u}ler (Kapitel 6 und 8). Exemplarisch umgesetzt werden die Themen Zugriffskontrolle mit dem Proxymuster, Iteration mit dem Iteratormuster und Systemzust{\"a}nde mit dem Zustandsmuster. Der intensive Austausch mit Informatiklehrpersonen in der Kooperationsschule {\"u}ber Informatiksysteme und Kompetenzentwicklung sowie die Durchf{\"u}hrung von zwei Lehrerfortbildungen erg{\"a}nzen die Beobachtungen im unterrichtlichen Geschehen. Die erste Unterrichtserprobung resultiert in einer Weiterentwicklung des Unterrichtsmodells zu Informatiksystemen und Kompetenzentwicklung (Kapitel 7). Darin erfolgt eine Fokussierung auf das nach außen sichtbare Verhalten von Informatiksystemen und eine Verfeinerung der Perspektiven auf innere Struktur und ausgew{\"a}hlte Implementierungsaspekte. Anschließend wird die zweite Unterrichtserprobung durchgef{\"u}hrt und evaluiert (Kapitel 8). Am Schluss der Forschungsarbeit steht ein in empirischen Phasen erprobtes Unterrichtsmodell.},
subject = {Informatik},
language = {de}
}
@article{EirundSethmann2009,
author = {Eirund, Helmut and Sethmann, Richard},
title = {NetS-X : Netzsicherheit lernen mit Spaß},
series = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
journal = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
number = {1},
issn = {1868-0844},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29660},
pages = {81 -- 92},
year = {2009},
abstract = {Das Gebiet der Netzsicherheit ist ein schwer zu lehrendes und m{\"u}hsam zu lernendes Fach in der Informatikausbildung. Dies hat verschiedene Gr{\"u}nde, z.B. erfordert es Fachkenntnis, die jenseits von bunten Bildern zu vermitteln ist und sich dabei mit geringer Halbwertszeit weiterentwickelt. Echte Bedrohungsszenarien m{\"u}ssen unter Laborbedingungen nachgestellt werden, und der Umgang mit den Sicherheitswerkzeugen ist sehr komplex. Auf der einen Seite muss das System konzeptionell verstanden werden und auf der anderen Seite sind viele Details in der Konfiguration von Firewalls, Netz-Komponenten und -Werkzeugen f{\"u}r klassische Pr{\"u}fungssituationen in der Ausbildung anzuwenden. Mit NetS-X (Network Security Experience) stellen wir einen laufenden Prototyp einer e-learning Plattform vor, mit der ein weiter Bereich von Sicherheitsszenarien vermittelt werden kann. Dabei wird der Lernende in einem Spielsystem mit Situationen konfrontiert, die er in einer echten, auf Linux basierenden typischen IT-Infrastruktur eines Unternehmens beherrschen muss. Die sicherheitsrelevanten Aktivit{\"a}ten des Lernenden, z.B. der Einsatz von Monitor-Werkzeugen oder die Konfiguration von Netz-Komponenten werden dabei nicht simuliert, sondern real durchgef{\"u}hrt und durch Prozesse des Spielsystems beobachtet und bewertet. Autorenwerkzeuge erm{\"o}glichen den Lehrenden und Spielern, selber neue Spielsituationen, Sicherheitsszenarien oder Wissenskomponenten in das System zu integrieren.},
language = {de}
}
@article{WeickerWeicker2009,
author = {Weicker, Nicole and Weicker, Karsten},
title = {Analyse des Kompetenzerwerbs im Softwarepraktikum},
series = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
journal = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
number = {1},
issn = {1868-0844},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29676},
pages = {93 -- 104},
year = {2009},
abstract = {Diese Arbeit enth{\"a}lt eine umfassende Analyse, wie der Kompetenzerwerb in einem einsemestrigen Softwarepraktikum vonstatten geht. Dabei steht neben der Frage, welche Kompetenzen besonders gut erworben wurden, der Einfluss von Vorwissen/-kompetenz im Mittelpunkt der Abhandlung. Auf dieser Basis werden einige grundlegende und konkrete Verbesserungsvorschl{\"a}ge erarbeitet, wie der breite Kompetenzerwerb beg{\"u}nstigt wird, d.h. m{\"o}glichst viele Studierende sich in einem breiten Kompetenzspektrum weiterentwickeln.},
language = {de}
}
@article{Kujath2009,
author = {Kujath, Bertold},
title = {Informatischen Hochleistern {\"u}ber die Schulter geschaut : was k{\"o}nnen schwache Probleml{\"o}ser lernen},
series = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
journal = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
number = {1},
issn = {2191-0898},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29123},
pages = {145 -- 149},
year = {2009},
abstract = {Leistungsstarke Probleml{\"o}ser zeigen ein deutlich anderes Vorgehen beim Bearbeiten von typischen Informatikproblemen als schw{\"a}chere Probleml{\"o}ser, das hat eine Studie mit Hochleistern und einer Vergleichsgruppe mit Informatikstudierenden ergeben. Auff{\"a}llig war das Fehlen informatikspezifischer Herangehensweisen bei der Problembearbeitung durch die Vergleichsgruppe, obwohl ihnen die dazu notwendigen Werkzeuge wie etwa Baumstrukturen oder Rekursion durchaus bekannt waren. Die Frage, wie nun die deutlich effizienteren Strategien der Hochleister didaktisch aufgearbeitet werden k{\"o}nnen, um sie an schwache Probleml{\"o}ser zu vermitteln, wird im vorliegen Beitrag anhand der Konzeption eines Lehrvideos diskutiert.},
language = {de}
}
@inproceedings{KeilKoubekMartensetal.2009,
author = {Keil, Reinhard and Koubek, Jochen and Martens, Alke and Schulte, Carsten and Bieniusa, Annette and Degen, Markus and Heidegger, Phillip and Thiemann, Peter and Gasbichler, Martin and Crestani, Marcus and Klaeren, Herbert and Knauel, Eric and Sperber, Michael and Eirund, Helmut and Sethmann, Richard and Weicker, Nicole and Weicker, Karsten and Reinhardt, Wolfgang and Magenheim, Johannes and Bender, Katrin and Steinert, Markus and Schwidrowski, Kirstin and Schmidt, Thilo and Br{\"u}ck, Rainer and Freischlad, Stefan and Schubert, Sigrid and Stechert, Peer and Kujath, Bertold},
title = {Hochschuldidaktik der Informatik : HDI2008 - 3. Workshop des GI-Fachbereichs Ausbildung und Beruf/Didaktik der Informatik ; 04. - 05. Dezember 2008 an der Universit{\"a}t Potsdam},
editor = {Schwill, Andreas},
publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam},
address = {Potsdam},
isbn = {978-3-940793-75-1},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-28080},
pages = {151},
year = {2009},
abstract = {Thema des Workshops waren alle Fragen, die sich der Vermittlung von Informatikgegenst{\"a}nden im Hochschulbereich widmen. Dazu geh{\"o}ren u.a.: - fachdidaktische Konzepte der Vermittlung einzelner Informatikgegenst{\"a}nde - methodische L{\"o}sungen, wie spezielle Lehr- und Lernformen, Durchf{\"u}hrungskonzepte - Studienkonzepte und Curricula, insbesondere im Zusammenhang mit Bachelor- und Masterstudieng{\"a}ngen - E-Learning-Ans{\"a}tze, wenn sie ein erkennbares didaktisches Konzept verfolgen empirische Ergebnisse und Vergleichsstudien. Die Fachtagung widmete sich ausgew{\"a}hlten Fragestellungen dieses Themenkomplexes, die durch Vortr{\"a}ge ausgewiesener Experten, durch eingereichte Beitr{\"a}ge und durch eine Pr{\"a}sentation intensiv behandelt wurden.},
language = {de}
}
@phdthesis{Decker2009,
author = {Decker, Gero},
title = {Design and analysis of process choreographies},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-40761},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2009},
abstract = {With the rise of electronic integration between organizations, the need for a precise specification of interaction behavior increases. Information systems, replacing interaction previously carried out by humans via phone, faxes and emails, require a precise specification for handling all possible situations. Such interaction behavior is described in process choreographies. Choreographies enumerate the roles involved, the allowed interactions, the message contents and the behavioral dependencies between interactions. Choreographies serve as interaction contract and are the starting point for adapting existing business processes and systems or for implementing new software components. As a thorough analysis and comparison of choreography modeling languages is missing in the literature, this thesis introduces a requirements framework for choreography languages and uses it for comparing current choreography languages. Language proposals for overcoming the limitations are given for choreography modeling on the conceptual and on the technical level. Using an interconnection modeling style, behavioral dependencies are defined on a per-role basis and different roles are interconnected using message flow. This thesis reveals a number of modeling "anti-patterns" for interconnection modeling, motivating further investigations on choreography languages following the interaction modeling style. Here, interactions are seen as atomic building blocks and the behavioral dependencies between them are defined globally. Two novel language proposals are put forward for this modeling style which have already influenced industrial standardization initiatives. While avoiding many of the pitfalls of interconnection modeling, new anomalies can arise in interaction models. A choreography might not be realizable, i.e. there does not exist a set of interacting roles that collectively realize the specified behavior. This thesis investigates different dimensions of realizability.},
language = {en}
}
@misc{Voigt2009,
type = {Master Thesis},
author = {Voigt, Matthias},
title = {Entwicklung von bioinformatischen Visualisierungswerkzeugen f{\"u}r Metabolitdaten von N{\"a}hrstoffmangelsituationen bei Arabidopsis thaliana},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-33047},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2009},
abstract = {Diese Arbeit umfasst die Archivierung, Visualisierung anhand bioinformatischer Methoden und Interpretation eines vorhandenen Messdatensatz (Element [ICP-MS]-, Ionen [IC]- und Metabolitdaten [RP-HPLC und GC/TOF-MS]) der Pflanze Arabidopsis thaliana getrennt in Bl{\"a}tter und Wurzeln. Die Pflanzen wurden den sechs Mangelsituationen der N{\"a}hrstoffe Eisen, Kalium, Magnesium, Stickstoff, Phosphor und Schwefel ausgesetzt und zu neun Messzeitpunkten [0.5-, 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-in Tagen und „resupply" (vier Stunden nach dem vierten Tag)] analysiert. Es erfolgte die Integration der Messdaten in eine SQlite-Datenbank. Die Veranschaulichung erfolgte mit Hilfe der Programmiersprache R. Anhand einiger Pakete zur Erweiterung des Funktionsumfangs von R wurde erstens eine Schnittstelle zur SQLite- Datenbank hergestellt, was ein Abfragen an diese erm{\"o}glichte und zweitens verhalfen sie zu der Erstellung einer Reihe zus{\"a}tzlicher Darstellungsformen (Heatmap, Wireframe, PCA). Selbstgeschriebene Skripte erlaubten den Datenzugriff und die grafische Ausgabe als z. B. Heatmaps. In der Entstehung dieser Arbeit sind weiterhin zwei weitere Visualisierungsformen von PCA-Daten entwickelt worden: Das Abstandsdiagramm und die animierte PCA. Beides sind hilfreiche Werkzeuge zur Interpretation von PCA-Plots eines zeitlichen Verlaufes. Anhand der Darstellungen der Element- und Ionendaten ließen sich die N{\"a}hrstoffmangelsituationen durch Abnahme der entsprechenden Totalelemente und Ionen nachweisen. Weiterhin sind starke {\"A}hnlichkeiten der durch RP-HPLC bestimmten Metaboliten unter Eisen-, Kalium und Magnesiummangel erkannt worden. Allerdings gibt es nur eine geringe Anzahl an Interkationen der Metabolitgehalte, da der Großteil der Metabolitlevel im Vergleich zur Kontrolle unver{\"a}ndert blieb. Der Literaturvergleich mit zwei Publikationen, die den Phosphat- und Schwefelmangel in Arabidopsis thaliana untersuchten, zeigte ein durchwachsenes Ergebnis. Einerseits gab es eine gleiche Tendenz der verglichenen Aminos{\"a}uren zu verzeichen, aber andererseits wiesen die Visualisierungen auch Gegens{\"a}tzlichkeiten auf. Der Vergleich der mit RP-HPLC und GC/TOF-MS gemessenen Metaboliten erbrachte ein sehr kontroverses Ergebnis. Zum einen wurden {\"U}bereinstimmungen der gleichen Metaboliten durch gemeinsame Cluster in den Heatmaps beobachtet, zum anderen auch Widerspr{\"u}che, exemplarisch in den Abstandsdiagrammen der Bl{\"a}tterdaten jedes Verfahrens, in welchen unterschiedliche Abstandsh{\"o}hepunkte erkennbar sind.},
language = {de}
}
@article{Schulte2009,
author = {Schulte, Carsten},
title = {Biographisches Lernen in der Informatik},
series = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
journal = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
number = {1},
publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam},
address = {Potsdam},
issn = {1868-0844},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29649},
pages = {47 -- 63},
year = {2009},
abstract = {Biographisches Lernen betont insbesondere die Rolle individueller biographischer Erfahrungen und deren Auswirkungen auf Selbstbild, Weltbild und Verhaltensmuster. Schlagwortartig kann diese Perspektive als Unterschied zwischen ‚Informatik lernen' und ‚Informatiker/in werden' beschrieben werden. Im Artikel wird die Perspektive des Biographischen Lernens an Beispielen aus der Informatik skizziert. Biographisches Lernen ist in der Informatik zun{\"a}chst aus rein pragmatischen Gr{\"u}nden bedeutsam. Der rasche Wandel der Informationstechnologien im Alltag ver{\"a}ndert Erfahrungshintergr{\"u}nde der Studierenden (bzw. Sch{\"u}lerinnen und Sch{\"u}ler). Dementsprechend ver{\"a}ndern sich Erwartungen, Interessen, Vorkenntnisse, generelle Einstellungen oder auch ganz banal die ‚IT-Ausstattung' der Lernenden.},
language = {de}
}
@article{Keil2009,
author = {Keil, Reinhard},
title = {Medi@Thing},
series = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
journal = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
number = {1},
issn = {1868-0844},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29611},
pages = {9 -- 24},
year = {2009},
abstract = {In vielen Bildungsbereichen verschieben sich gegenw{\"a}rtig die Akzente von einer qualifikationsorientierten zu einer st{\"a}rker kompetenzorientierten Ausbildung. Der Begriff der Kompetenz zielt dabei darauf ab, das Aneignen von Wissen auf Vorrat zugunsten des Erwerbs allgemeiner Kompetenzen beispielsweise zur eigenst{\"a}ndigen Aneignung von Wissen zu verschieben. Schl{\"u}sselqualifikationen geraten dabei zunehmend auch f{\"u}r die Ausbildung von Ingenieuren und Informatikern ins Blickfeld. Der kooperative und erw{\"a}gende Umgang mit Wissensvielfalt wird in einer Informationsgesellschaft mit ihrer schnellen und verteilten Aufbereitung von Wissen zur Herausforderung. Der Beitrag skizziert die damit verbundenen Anforderungen und stellt mit dem Konzept des Medi@Thing einen Ansatz vor, der die Umsetzung solcher Anforderungen im Rahmen der universit{\"a}ren Informatikausbildung erm{\"o}glicht. Ein zentrales Moment dieses Ansatzes ist die ko-aktive Wissensarbeit in virtuellen R{\"a}umen. Erste Erfahrungen zeigen, dass das Konzept von Studierenden angenommen wird. Es wird jedoch auch deutlich, dass f{\"u}r das Gelingen bestimmte organisatorische und technische Randbedingungen zu beachten sind.},
language = {de}
}
@article{ReinhardtMagenheim2009,
author = {Reinhardt, Wolfgang and Magenheim, Johannes},
title = {Modulares Konzept f{\"u}r die Tutorenschulung in der universit{\"a}ren Informatikausbildung},
series = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
journal = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
number = {1},
issn = {1868-0844},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29684},
pages = {105 -- 118},
year = {2009},
abstract = {Die nachhaltige Integration von Blended Learning in den Informatik-Lehrbetrieb von Pr{\"a}senzhochschulen und die Qualit{\"a}tssicherung der Lehre mit digitalen Medien beruht nicht nur auf der Verf{\"u}gbarkeit von Lernmaterialien und dem Zugang zu Lernplattformen, sondern erfordert auch Qualifizierungsmaßnahmen f{\"u}r die Lehrenden. Am Beispiel der Gestaltung von vorlesungsbegleitenden {\"U}bungen in der universit{\"a}ren Informatikausbildung wird ein Konzept f{\"u}r die Schulung von Tutoren vorgestellt, das sich an den Erfordernissen des {\"U}bungsbetriebs und den unterschiedlichen Arbeits- und Lernkontexten der k{\"u}nftigen Tutoren orientiert. Das Konzept basiert auf mehrj{\"a}hrigen Praxiserfahrungen mit Schulungsworkshops f{\"u}r Tutoren in der Informatik, die nun aufgrund aktueller didaktischer Konzepte zum Blended Learning und unter Ber{\"u}cksichtigung von Umfrageergebnissen unter studentischen Tutoren modifiziert wurden. Das neu entwickelte modulare Konzept zur Tutorenschulung befindet sich aktuell in einer erweiterten Pilotphase.},
language = {de}
}
@article{BieniusaDegenHeideggeretal.2009,
author = {Bieniusa, Annette and Degen, Markus and Heidegger, Phillip and Thiemann, Peter and Wehr, Stefan and Gasbichler, Martin and Crestani, Marcus and Klaeren, Herbert and Knauel, Eric and Sperber, Michael},
title = {Auf dem Weg zu einer robusten Programmierausbildung},
series = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
journal = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
number = {1},
issn = {1868-0844},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29655},
pages = {67 -- 79},
year = {2009},
abstract = {Die gelungene Durchf{\"u}hrung einer Vorlesung „Informatik I - Einf{\"u}hrung in die Programmierung" ist schwierig, trotz einer Vielfalt existierender Materialien und erprobter didaktischer Methoden. Gerade aufgrund dieser vielf{\"a}ltigen Auswahl hat sich bisher noch kein robustes Konzept durchgesetzt, das unabh{\"a}ngig von den Durchf{\"u}hrenden eine hohe Erfolgsquote garantiert. An den Universit{\"a}ten T{\"u}bingen und Freiburg wurde die Informatik I aus den gleichen Lehrmaterialien und unter {\"a}hnlichen Bedingungen durchgef{\"u}hrt, um das verwendete Konzept auf Robustheit zu {\"u}berpr{\"u}fen. Die Grundlage der Vorlesung bildet ein systematischer Ansatz zum Erlernen des Programmierens, der von der PLTGruppe in USA entwickelt worden ist. Hinzu kommen neue Ans{\"a}tze zur Betreuung, insbesondere das Betreute Programmieren, bei dem die Studierenden eine solide Basis f{\"u}r ihre Programmierf{\"a}higkeiten entwickeln. Der vorliegende Bericht beschreibt hierbei gesammelte Erfahrungen, erl{\"a}utert die Entwicklung der Unterrichtsmethodik und der Inhaltsauswahl im Vergleich zu vorangegangenen Vorlesungen und pr{\"a}sentiert Daten zum Erfolg der Vorlesung.},
language = {de}
}
@article{Koubek2009,
author = {Koubek, Jochen},
title = {Unterst{\"u}tzung der Lehre mit partizipativen Medien},
series = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
journal = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
number = {1},
issn = {1868-0844},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29628},
pages = {25 -- 38},
year = {2009},
abstract = {Es gibt eine Vielzahl an partizipativen Medien, die zur Unterst{\"u}tzung von Lehrveranstaltungen eingesetzt werden k{\"o}nnen. Im Beitrag wird ein Kategorienschema vorgestellt, auf ausgew{\"a}hlte Fallbeispiele angewendet und mit Blick auf den didaktischen Einsatz ausgewertet.},
language = {de}
}
@article{Martens2009,
author = {Martens, Alke},
title = {Game-based Learning},
series = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
journal = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
number = {1},
publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam},
address = {Potsdam},
issn = {1868-0844},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29631},
pages = {39 -- 46},
year = {2009},
abstract = {Game-based Learning und Edutainment sind aktuelle Schlagworte im Bereich der Hochschulausbildung. Zun{\"a}chst verbindet man damit die Integration einer Spiel- und Spaßkultur in die herk{\"o}mmlichen Lehrveranstaltungen wie Vorlesungen, {\"U}bungen, Praktika und Seminare. Die nachfolgenden Ausf{\"u}hrungen gehen einer genaueren Begriffsanalyse nach und untersuchen, ob Game-based Learning und Edutainment tats{\"a}chlich neuartige Unterrichtsformen erfordern oder neue didaktische {\"U}berlegungen in bestehendes Unterrichtsgeschehen bringen - oder ob es nicht doch an einigen Stellen „alter Wein in neuen Schl{\"a}uchen" ist.},
language = {de}
}
@unpublished{Arnold2009,
author = {Arnold, Holger},
title = {A linearized DPLL calculus with clause learning (2nd, revised version)},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29080},
year = {2009},
abstract = {Many formal descriptions of DPLL-based SAT algorithms either do not include all essential proof techniques applied by modern SAT solvers or are bound to particular heuristics or data structures. This makes it difficult to analyze proof-theoretic properties or the search complexity of these algorithms. In this paper we try to improve this situation by developing a nondeterministic proof calculus that models the functioning of SAT algorithms based on the DPLL calculus with clause learning. This calculus is independent of implementation details yet precise enough to enable a formal analysis of realistic DPLL-based SAT algorithms.},
language = {en}
}
@article{SchwidrowskiSchmidBruecketal.2009,
author = {Schwidrowski, Kirstin and Schmid, Thilo and Br{\"u}ck, Rainer and Freischlad, Stefan and Schubert, Sigrid and Stechert, Peer},
title = {Mikrosystemverst{\"a}ndnis im Hochschulstudium - Ein praktikumsorientierter Ansatz},
series = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
journal = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
number = {1},
issn = {1868-0844},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29601},
pages = {131 -- 142},
year = {2009},
abstract = {Mit hochschuldidaktischer Forschung zur Informatik soll aus einem traditionellen Hardwarepraktikum ein attraktives Entwurfs- und Anwendungspraktikum f{\"u}r Mikrosysteme (MSE) werden, das ein unverzichtbarer Bestandteil des Informatikstudiums ist. Diese Neugestaltung der Lehre wurde aufgrund des Bologna-Prozesses und der zunehmenden Pr{\"a}senz multifunktionaler eingebetteter Mikrosysteme (EMS) im t{\"a}glichen Leben notwendig. Ausgehend von einer Lehrveranstaltungsanalyse werden Vorschl{\"a}ge f{\"u}r die Kompetenzorientierung abgeleitet. Es wird gezeigt, dass f{\"u}r eine Verfeinerung des Ansatzes ein wissenschaftlich fundiertes Verst{\"a}ndnis der erwarteten Kompetenzen erforderlich ist. F{\"u}r den aufgezeigten Forschungsbedarf werden ein Ansatz zur Beschreibung des notwendigen Mikrosystemverst{\"a}ndnisses dargestellt und Forschungsfelder zu Aspekten des Kompetenzbegriffs im Kontext der Lehrveranstaltung beschrieben.},
language = {de}
}
@article{BenderSteinert2009,
author = {Bender, Katrin and Steinert, Markus},
title = {Ein handlungsorientiertes, didaktisches Training f{\"u}r Tutoren im Bachelorstudium der Informatik},
series = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
journal = {Commentarii informaticae didacticae : (CID)},
number = {1},
issn = {1868-0844},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29690},
pages = {119 -- 130},
year = {2009},
abstract = {Die didaktisch-p{\"a}dagogische Ausbildung studentischer Tutoren f{\"u}r den Einsatz im Bachelorstudium der Informatik ist Gegenstand dieser Arbeit. Um die theoretischen Inhalte aus Sozial- und Lernpsychologie handlungsorientiert und effizient zu vermitteln, wird das Training als Lehrform gew{\"a}hlt. Die in einer Tutor{\"u}bung zentrale Methode der Gruppenarbeit wird dabei explizit und implizit vermittelt. Erste praktische Erfahrungen mit ihrer zuk{\"u}nftigen Rolle gewinnen die Tutoren in Rollenspielen, wobei sowohl Standardsituationen als auch fachspezifisch und p{\"a}dagogisch problematische Situationen simuliert werden. W{\"a}hrend die Vermittlung der genannten Inhalte und die Rollenspiele im Rahmen einer Blockveranstaltung vor Beginn des Semesters durchgef{\"u}hrt werden, finden w{\"a}hrend des Semesters Hospitationen statt, in der die F{\"a}higkeiten der Tutoren anhand eines standardisierten Bewertungsbogens beurteilt werden.},
language = {de}
}
@misc{LamprechtMargariaSteffen2009,
author = {Lamprecht, Anna-Lena and Margaria, Tiziana and Steffen, Bernhard},
title = {Bio-jETI : a framework for semantics-based service composition},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-45066},
year = {2009},
abstract = {Background: The development of bioinformatics databases, algorithms, and tools throughout the last years has lead to a highly distributedworld of bioinformatics services. Without adequatemanagement and development support, in silico researchers are hardly able to exploit the potential of building complex, specialized analysis processes from these services. The Semantic Web aims at thoroughly equipping individual data and services with machine-processable meta-information, while workflow systems support the construction of service compositions. However, even in this combination, in silico researchers currently would have to deal manually with the service interfaces, the adequacy of the semantic annotations, type incompatibilities, and the consistency of service compositions. Results: In this paper, we demonstrate by means of two examples how Semantic Web technology together with an adequate domain modelling frees in silico researchers from dealing with interfaces, types, and inconsistencies. In Bio-jETI, bioinformatics services can be graphically combined to complex services without worrying about details of their interfaces or about type mismatches of the composition. These issues are taken care of at the semantic level by Bio-jETI's model checking and synthesis features. Whenever possible, they automatically resolve type mismatches in the considered service setting. Otherwise, they graphically indicate impossible/incorrect service combinations. In the latter case, the workflow developermay either modify his service composition using semantically similar services, or ask for help in developing the missing mediator that correctly bridges the detected type gap. Newly developed mediators should then be adequately annotated semantically, and added to the service library for later reuse in similar situations. Conclusion: We show the power of semantic annotations in an adequately modelled and semantically enabled domain setting. Using model checking and synthesis methods, users may orchestrate complex processes from a wealth of heterogeneous services without worrying about interfaces and (type) consistency. The success of this method strongly depends on a careful semantic annotation of the provided services and on its consequent exploitation for analysis, validation, and synthesis. We are convinced that these annotations will become standard, as they will become preconditions for the success and widespread use of (preferred) services in the Semantic Web},
language = {en}
}