TY  - THES
A1  - Abedjan, Ziawasch
T1  - Improving RDF data with data mining
T1  - Verbessern von RDF Daten durch Data-Mining
N2  - Linked Open Data (LOD) comprises very many and often large public data sets and knowledge bases. Those datasets are mostly presented in the RDF triple structure of subject, predicate, and object, where each triple represents a statement or fact. Unfortunately, the heterogeneity of available open data requires significant integration steps before it can be used in applications. Meta information, such as ontological definitions and exact range definitions of predicates, are desirable and ideally provided by an ontology. However in the context of LOD, ontologies are often incomplete or simply not available. Thus, it is useful to automatically generate meta information, such as ontological dependencies, range definitions, and topical classifications. Association rule mining, which was originally applied for sales analysis on transactional databases, is a promising and novel technique to explore such data. We designed an adaptation of this technique for min-ing Rdf data and introduce the concept of “mining configurations”, which allows us to mine RDF data sets in various ways. Different configurations enable us to identify schema and value dependencies that in combination result in interesting use cases. To this end, we present rule-based approaches for auto-completion, data enrichment, ontology improvement, and query relaxation. Auto-completion remedies the problem of inconsistent ontology usage, providing an editing user with a sorted list of commonly used predicates. A combination of different configurations step extends this approach to create completely new facts for a knowledge base. We present two approaches for fact generation, a user-based approach where a user selects the entity to be amended with new facts and a data-driven approach where an algorithm discovers entities that have to be amended with missing facts. As knowledge bases constantly grow and evolve, another approach to improve the usage of RDF data is to improve existing ontologies. Here, we present an association rule based approach to reconcile ontology and data. Interlacing different mining configurations, we infer an algorithm to discover synonymously used predicates. Those predicates can be used to expand query results and to support users during query formulation. We provide a wide range of experiments on real world datasets for each use case. The experiments and evaluations show the added value of association rule mining for the integration and usability of RDF data and confirm the appropriateness of our mining configuration methodology.
N2  - Linked Open Data (LOD) umfasst viele und oft sehr große öffentlichen Datensätze und Wissensbanken, die hauptsächlich in der RDF Triplestruktur bestehend aus Subjekt, Prädikat und Objekt vorkommen. Dabei repräsentiert jedes Triple einen Fakt. Unglücklicherweise erfordert die Heterogenität der verfügbaren öffentlichen Daten signifikante Integrationsschritte bevor die Daten in Anwendungen genutzt werden können. Meta-Daten wie ontologische Strukturen und Bereichsdefinitionen von Prädikaten sind zwar wünschenswert und idealerweise durch eine Wissensbank verfügbar. Jedoch sind Wissensbanken im Kontext von LOD oft unvollständig oder einfach nicht verfügbar. Deshalb ist es nützlich automatisch Meta-Informationen, wie ontologische Abhängigkeiten, Bereichs-und Domänendefinitionen und thematische Assoziationen von Ressourcen generieren zu können. Eine neue und vielversprechende Technik um solche Daten zu untersuchen basiert auf das entdecken von Assoziationsregeln, welche ursprünglich für Verkaufsanalysen in transaktionalen Datenbanken angewendet wurde. Wir haben eine Adaptierung dieser Technik auf RDF Daten entworfen und stellen das Konzept der Mining Konfigurationen vor, welches uns befähigt in RDF Daten auf unterschiedlichen Weisen Muster zu erkennen. Verschiedene Konfigurationen erlauben uns Schema- und Wertbeziehungen zu erkennen, die für interessante Anwendungen genutzt werden können. In dem Sinne, stellen wir assoziationsbasierte Verfahren für eine Prädikatvorschlagsverfahren, Datenvervollständigung, Ontologieverbesserung und Anfrageerleichterung vor. Das Vorschlagen von Prädikaten behandelt das Problem der inkonsistenten Verwendung von Ontologien, indem einem Benutzer, der einen neuen Fakt einem Rdf-Datensatz hinzufügen will, eine sortierte Liste von passenden Prädikaten vorgeschlagen wird. Eine Kombinierung von verschiedenen Konfigurationen erweitert dieses Verfahren sodass automatisch komplett neue Fakten für eine Wissensbank generiert werden. Hierbei stellen wir zwei Verfahren vor, einen nutzergesteuertenVerfahren, bei dem ein Nutzer die Entität aussucht die erweitert werden soll und einen datengesteuerten Ansatz, bei dem ein Algorithmus selbst die Entitäten aussucht, die mit fehlenden Fakten erweitert werden. Da Wissensbanken stetig wachsen und sich verändern, ist ein anderer Ansatz um die Verwendung von RDF Daten zu erleichtern die Verbesserung von Ontologien. Hierbei präsentieren wir ein Assoziationsregeln-basiertes Verfahren, der Daten und zugrundeliegende Ontologien zusammenführt. Durch die Verflechtung von unterschiedlichen Konfigurationen leiten wir einen neuen Algorithmus her, der gleichbedeutende Prädikate entdeckt. Diese Prädikate können benutzt werden um Ergebnisse einer Anfrage zu erweitern oder einen Nutzer während einer Anfrage zu unterstützen. Für jeden unserer vorgestellten Anwendungen präsentieren wir eine große Auswahl an Experimenten auf Realweltdatensätzen. Die Experimente und Evaluierungen zeigen den Mehrwert von Assoziationsregeln-Generierung für die Integration und Nutzbarkeit von RDF Daten und bestätigen die Angemessenheit unserer konfigurationsbasierten Methodologie um solche Regeln herzuleiten.
KW  - Assoziationsregeln
KW  - RDF
KW  - LOD
KW  - Mustererkennung
KW  - Synonyme
KW  - association rule mining
KW  - RDF
KW  - LOD
KW  - knowledge discovery
KW  - synonym discovery
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-71334
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Abedjan, Ziawasch
A1  - Naumann, Felix
T1  - Advancing the discovery of unique column combinations
N2  - Unique column combinations of a relational database table are sets of columns that contain only unique values. Discovering such combinations is a fundamental research problem and has many different data management and knowledge discovery applications. Existing discovery algorithms are either brute force or have a high memory load and can thus be applied only to small datasets or samples. In this paper, the wellknown GORDIAN algorithm and "Apriori-based" algorithms are compared and analyzed for further optimization. We greatly improve the Apriori algorithms through efficient candidate generation and statistics-based pruning methods. A hybrid solution HCAGORDIAN combines the advantages of GORDIAN and our new algorithm HCA, and it significantly outperforms all previous work in many situations.
N2  - Unique-Spaltenkombinationen sind Spaltenkombinationen einer Datenbanktabelle, die nur einzigartige Werte beinhalten. Das Finden von Unique-Spaltenkombinationen spielt sowohl eine wichtige Rolle im Bereich der Grundlagenforschung von Informationssystemen als auch in Anwendungsgebieten wie dem Datenmanagement und der Erkenntnisgewinnung aus Datenbeständen. Vorhandene Algorithmen, die dieses Problem angehen, sind entweder Brute-Force oder benötigen zu viel Hauptspeicher. Deshalb können diese Algorithmen nur auf kleine Datenmengen angewendet werden. In dieser Arbeit werden der bekannte GORDIAN-Algorithmus und Apriori-basierte Algorithmen zum Zwecke weiterer Optimierung analysiert. Wir verbessern die Apriori Algorithmen durch eine effiziente Kandidatengenerierung und Heuristikbasierten Kandidatenfilter. Eine Hybride Lösung, HCA-GORDIAN, kombiniert die Vorteile von GORDIAN und unserem neuen Algorithmus HCA, welche die bisherigen Algorithmen hinsichtlich der Effizienz in vielen Situationen übertrifft.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 51 
KW  - Apriori
KW  - eindeutig
KW  - funktionale Abhängigkeit
KW  - Schlüsselentdeckung
KW  - Data Profiling
KW  - apriori
KW  - unique
KW  - functional dependency
KW  - key discovery
KW  - data profiling
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-53564
SN  - 978-3-86956-148-6
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Albrecht, Alexander
A1  - Naumann, Felix
T1  - Understanding cryptic schemata in large extract-transform-load systems
N2  - Extract-Transform-Load (ETL) tools are used for the creation, maintenance, and evolution of data warehouses, data marts, and operational data stores. ETL workflows populate those systems with data from various data sources by specifying and executing a DAG of transformations. Over time, hundreds of individual workflows evolve as new sources and new requirements are integrated into the system. The maintenance and evolution of large-scale ETL systems requires much time and manual effort. A key problem is to understand the meaning of unfamiliar attribute labels in source and target databases and ETL transformations. Hard-to-understand attribute labels lead to frustration and time spent to develop and understand ETL workflows. We present a schema decryption technique to support ETL developers in understanding cryptic schemata of sources, targets, and ETL transformations. For a given ETL system, our recommender-like approach leverages the large number of mapped attribute labels in existing ETL workflows to produce good and meaningful decryptions. In this way we are able to decrypt attribute labels consisting of a number of unfamiliar few-letter abbreviations, such as UNP_PEN_INT, which we can decrypt to UNPAID_PENALTY_INTEREST. We evaluate our schema decryption approach on three real-world repositories of ETL workflows and show that our approach is able to suggest high-quality decryptions for cryptic attribute labels in a given schema.
N2  - Extract-Transform-Load (ETL) Tools werden häufig beim Erstellen, der Wartung und der Weiterentwicklung von Data Warehouses, Data Marts und operationalen Datenbanken verwendet. ETL Workflows befüllen diese Systeme mit Daten aus vielen unterschiedlichen Quellsystemen. Ein ETL Workflow besteht aus mehreren Transformationsschritten, die einen DAG-strukturierter Graphen bilden. Mit der Zeit entstehen hunderte individueller ETL Workflows, da neue Datenquellen integriert oder neue Anforderungen umgesetzt werden müssen. Die Wartung und Weiterentwicklung von großen ETL Systemen benötigt viel Zeit und manuelle Arbeit. Ein zentrales Problem ist dabei das Verständnis unbekannter Attributnamen in Quell- und Zieldatenbanken und ETL Transformationen. Schwer verständliche Attributnamen führen zu Frustration und hohen Zeitaufwänden bei der Entwicklung und dem Verständnis von ETL Workflows. Wir präsentieren eine Schema Decryption Technik, die ETL Entwicklern das Verständnis kryptischer Schemata in Quell- und Zieldatenbanken und ETL Transformationen erleichtert. Unser Ansatz berücksichtigt für ein gegebenes ETL System die Vielzahl verknüpfter Attributnamen in den existierenden ETL Workflows. So werden gute und aussagekräftige "Decryptions" gefunden und wir sind in der Lage Attributnamen, die aus unbekannten Abkürzungen bestehen, zu "decrypten". So wird z.B. für den Attributenamen UNP_PEN_INT als Decryption UNPAIN_PENALTY_INTEREST vorgeschlagen. Unser Schema Decryption Ansatz wurde für drei ETL-Repositories evaluiert und es zeigte sich, dass unser Ansatz qualitativ hochwertige Decryptions für kryptische Attributnamen vorschlägt.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 60 
KW  - Extract-Transform-Load (ETL)
KW  - Data Warehouse
KW  - Datenintegration
KW  - Extract-Transform-Load (ETL)
KW  - Data Warehouse
KW  - Data Integration
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-61257
SN  - 978-3-86956-201-8
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Alnemr, Rehab
A1  - Polyvyanyy, Artem
A1  - AbuJarour, Mohammed
A1  - Appeltauer, Malte
A1  - Hildebrandt, Dieter
A1  - Thomas, Ivonne
A1  - Overdick, Hagen
A1  - Schöbel, Michael
A1  - Uflacker, Matthias
A1  - Kluth, Stephan
A1  - Menzel, Michael
A1  - Schmidt, Alexander
A1  - Hagedorn, Benjamin
A1  - Pascalau, Emilian
A1  - Perscheid, Michael
A1  - Vogel, Thomas
A1  - Hentschel, Uwe
A1  - Feinbube, Frank
A1  - Kowark, Thomas
A1  - Trümper, Jonas
A1  - Vogel, Tobias
A1  - Becker, Basil
ED  - Meinel, Christoph
ED  - Plattner, Hasso
ED  - Döllner, Jürgen Roland Friedrich
ED  - Weske, Mathias
ED  - Polze, Andreas
ED  - Hirschfeld, Robert
ED  - Naumann, Felix
ED  - Giese, Holger
T1  - Proceedings of the 4th Ph.D. Retreat of the HPI Research School on Service-oriented Systems Engineering
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 31 
KW  - Hasso-Plattner-Institut
KW  - Forschungskolleg
KW  - Klausurtagung
KW  - Service-oriented Systems Engineering
KW  - Hasso Plattner Institute
KW  - Research School
KW  - Ph.D. Retreat
KW  - Service-oriented Systems Engineering
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-40838
SN  - 978-3-86956-036-6
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Appeltauer, Malte
A1  - Hirschfeld, Robert
T1  - The JCop language specification : Version 1.0, April 2012
N2  - Program behavior that relies on contextual information, such as physical location or network accessibility, is common in today's applications, yet its representation is not sufficiently supported by programming languages. With context-oriented programming (COP), such context-dependent behavioral variations can be explicitly modularized and dynamically activated. In general, COP could be used to manage any context-specific behavior. However, its contemporary realizations limit the control of dynamic adaptation. This, in turn, limits the interaction of COP's adaptation mechanisms with widely used architectures, such as event-based, mobile, and distributed programming. The JCop programming language extends Java with language constructs for context-oriented programming and additionally provides a domain-specific aspect language for declarative control over runtime adaptations. As a result, these redesigned implementations are more concise and better modularized than their counterparts using plain COP. JCop's main features have been described in our previous publications. However, a complete language specification has not been presented so far. This report presents the entire JCop language including the syntax and semantics of its new language constructs.
N2  - Das Verhalten von modernen Software-Anwendungen benötigt häufig Informationen über den Kontext ihrer Ausführung, z.B. die geografische Position, die Tageszeit oder die aktuelle Netzwerkbandbreite. Dennoch bieten heutige Programmiersprachen nur wenig Unterstützung für die Repräsentation kontextspezifischen Verhaltens. Kontextorientiertes Programmieren ist ein Ansatz, der die explizite Modularisierung und Laufzeitaktivierung von kontextspezifischem Verhalten auf der Ebene von Programmiersprachkonstrukten ermöglicht. Die bisherigen Umsetzungen von kontextorientiertem Programmieren schränken jedoch die Kontrolle der Laufzeitaktivierungen solches kontextspezifischen Verhaltens ein. Daraus folgt eine Einschränkung der Anwendungsbereiche für kontextorientiertes Programmieren, unter anderem für solche Domänen, in denen Programme sehr häufig kontextabhängiges Verhalten bereitstellen, z.B. ereignisbasierte, mobile und dienstorientierte Systeme. Die Programmiersprache JCop erweitert Java um Sprachkonstrukte für kontextorientieres Programmieren und bietet zusätzlich eine domänenspezifische Aspektsprach an, mit deren Hilfe Laufzeitadaptionen deklarativ spezifiziert werden können. Die Kernkonzepte von JCop wurden bereits in mehrern Publikationen vorgestellt, dieser Bericht enthält nun eine umfassende Sprachspezifikation von JCop.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 59 
KW  - Programming Languages
KW  - Context-oriented Programming
KW  - Aspect-oriented Programming
KW  - Java
KW  - JCop
KW  - runtime adaptations
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-60208
SN  - 978-3-86956-193-6
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Awad, Ahmed Mahmoud Hany Aly
T1  - A compliance management framework for business process models
T1  - Ein Compliance-Management-Framework für Geschäftsprozessmodelle
N2  - Companies develop process models to explicitly describe their business operations. In the same time, business operations, business processes, must adhere to various types of compliance requirements. Regulations, e.g., Sarbanes Oxley Act of 2002, internal policies, best practices are just a few sources of compliance requirements. In some cases, non-adherence to compliance requirements makes the organization subject to legal punishment. In other cases, non-adherence to compliance leads to loss of competitive advantage and thus loss of market share. Unlike the classical domain-independent behavioral correctness of business processes, compliance requirements are domain-specific. Moreover, compliance requirements change over time. New requirements might appear due to change in laws and adoption of new policies. Compliance requirements are offered or enforced by different entities that have different objectives behind these requirements. Finally, compliance requirements might affect different aspects of business processes, e.g., control flow and data flow. As a result, it is infeasible to hard-code compliance checks in tools. Rather, a repeatable process of modeling compliance rules and checking them against business processes automatically is needed. This thesis provides a formal approach to support process design-time compliance checking. Using visual patterns, it is possible to model compliance requirements concerning control flow, data flow and conditional flow rules. Each pattern is mapped into a temporal logic formula. The thesis addresses the problem of consistency checking among various compliance requirements, as they might stem from divergent sources. Also, the thesis contributes to automatically check compliance requirements against process models using model checking. We show that extra domain knowledge, other than expressed in compliance rules, is needed to reach correct decisions. In case of violations, we are able to provide a useful feedback to the user. The feedback is in the form of parts of the process model whose execution causes the violation. In some cases, our approach is capable of providing automated remedy of the violation.
N2  - Firmen entwickeln Prozessmodelle um ihre Geschäftstätigkeit explizit zu beschreiben. Geschäftsprozesse müssen verschiedene Arten von Compliance-Anforderungen einhalten. Solche Compliance-Anforderungen entstammen einer Vielzahl von Quellen, z.B. Verordnung wie dem Sarbanes Oxley Act von 2002, interne Richtlinien und Best Practices. Die Nichteinhaltung von Compliance-Anforderungen kann zu gesetzlichen Strafen oder dem Verlust von Wettbewerbsvorteilen und somit dem Verlust von Marktanteilen führen. Im Gegensatz zum klassischen, domänen-unabhängigen Begriff der Korrektheit von Geschäftsprozessen, sind Compliance-Anforderungen domain-spezifisch und ändern sich im Laufe der Zeit. Neue Anforderungen resultieren aus neuen Gesetzen und der Einführung neuer Unternehmensrichtlinien. Aufgrund der Vielzahl der Quellen für Compliance-Anforderungen, können sie unterschiedliche Ziele verfolgen und somit widersprüchliche Aussagen treffen. Schließlich betreffen Compliance-Anforderungen verschiedene Aspekte von Geschäftsprozessen, wie Kontrollfluss- und Datenabhängigkeiten. Auf Grund dessen können Compliance-Prüfungen nicht direkt Hard-coded werden. Vielmehr ist ein Prozess der wiederholten Modellierung von Compliance-Regeln und ihrer anschließenden automatischen Prüfung gegen die Geschäftsprozesse nötig. Diese Dissertation stellt einen formalen Ansatz zur Überprüfung der Einhaltung von Compliance-Regeln während der Spezifikation von Geschäftsprozessen vor. Mit visuellen Mustern ist es möglich, Compliance-Regeln hinsichtlich Kontrollfluss- und Datenabhängigkeiten sowie bedingte Regeln zu spezifizieren. Jedes Muster wird in eine Formel der temporalen Logik abgebildet. Die Dissertation behandelt das Problem der Konsistenzprüfung zwischen verschiedenen Compliance-Anforderungen, wie sie sich aus unterschiedlichen Quellen ergeben können. Ebenfalls zeigt diese Dissertation, wie Compliance-Regeln gegen die Geschäftsprozesse automatisch mittels Model Checking geprüft werden. Es wird aufgezeigt, dass zusätzliche Domänen-Kenntnisse notwendig sind, um richtige Entscheidungen zu treffen. Der vorgestelle Ansatz ermöglicht nützliches Feedback für Modellierer im Fall eines Compliance-Verstoßes. Das Feedback wird in Form von Teilen des Prozessmodells gegeben, deren Ausführung die Verletzung verursacht. In einigen Fällen ist der vorgestellte Ansatz in der Lage, den Compliance-Verstoß automatisch zu beheben.
KW  - Geschäftsprozessmodelle
KW  - Compliance
KW  - Temporallogik
KW  - Verletzung Erklärung
KW  - Verletzung Auflösung
KW  - Business Process Models
KW  - Compliance
KW  - Temporal Logic
KW  - Violation Explanation
KW  - Violation Resolution
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-49222
ER  - 
TY  - THES
A1  - Baier, Thomas
T1  - Matching events and activities
T1  - Zuordnung von Ereignissen zu Aktivitäten
BT  - preprocessing event logs for process analysis
BT  - Vorverarbeitung von Ereignislogs für die Prozessanalyse
N2  - Nowadays, business processes are increasingly supported by IT services that produce massive amounts of event data during process execution. Aiming at a better process understanding and improvement, this event data can be used to analyze processes using process mining techniques. Process models can be automatically discovered and the execution can be checked for conformance to specified behavior. Moreover, existing process models can be enhanced and annotated with valuable information, for example for performance analysis. While the maturity of process mining algorithms is increasing and more tools are entering the market, process mining projects still face the problem of different levels of abstraction when comparing events with modeled business activities. Mapping the recorded events to activities of a given process model is essential for conformance checking, annotation and understanding of process discovery results. Current approaches try to abstract from events in an automated way that does not capture the required domain knowledge to fit business activities. Such techniques can be a good way to quickly reduce complexity in process discovery. Yet, they fail to enable techniques like conformance checking or model annotation, and potentially create misleading process discovery results by not using the known business terminology.

In this thesis, we develop approaches that abstract an event log to the same level that is needed by the business. Typically, this abstraction level is defined by a given process model. Thus, the goal of this thesis is to match events from an event log to activities in a given process model. To accomplish this goal, behavioral and linguistic aspects of process models and event logs as well as domain knowledge captured in existing process documentation are taken into account to build semiautomatic matching approaches. The approaches establish a pre--processing for every available process mining technique that produces or annotates a process model, thereby reducing the manual effort for process analysts. While each of the presented approaches can be used in isolation, we also introduce a general framework for the integration of different matching approaches.


The approaches have been evaluated in case studies with industry and using a large industry process model collection and simulated event logs. The evaluation demonstrates the effectiveness and efficiency of the approaches and their robustness towards nonconforming execution logs.
N2  - Heutzutage werden Geschäftsprozesse verstärkt durch IT Services unterstützt, welche große Mengen an Ereignisdaten während der Prozessausführung generieren. Mit dem Ziel eines besseren Prozessverständnisses und einer möglichen Verbesserung können diese Daten mit Hilfe von Process–Mining–Techniken analysiert werden. Prozessmodelle können dabei automatisiert erstellt werden und die Prozessausführung kann auf ihre Übereinstimmung hin geprüft werden. Weiterhin können existierende Modelle durch wertvolle Informationen erweitert und verbessert werden, beispielsweise für eine Performanceanalyse. Während der Reifegrad der Algorithmen immer weiter ansteigt, stehen Process–Mining–Projekte immer noch vor dem Problem unterschiedlicher Abstraktionsebenen von Ereignisdaten und Prozessmodellaktivitäten. Das Mapping der aufgezeichneten Ereignisse zu den Aktivitäten eines gegebenen Prozessmodells ist ein essentieller Schritt für die Übereinstimmungsanalyse, Prozessmodellerweiterungen sowie auch für das Verständnis der Modelle aus einer automatisierten Prozesserkennung. Bereits existierende Ansätze abstrahieren Ereignisse auf automatisierte Art und Weise, welche die notwendigen Domänenkenntnisse für ein Mapping zu bestehenden Geschäftsprozessaktivitäten nicht berücksichtigt. Diese Techniken können hilfreich sein, um die Komplexität eines automatisiert erstellten Prozessmodells schnell zu verringern, sie eignen sich jedoch nicht für Übereinstimmungsprüfungen oder Modellerweiterungen. Zudem können solch automatisierte Verfahren zu irreführenden Ergebnissen führen, da sie nicht die bekannte Geschäftsterminologie verwenden.

In dieser Dissertation entwickeln wir Ansätze, die ein Ereignislog auf die benötigte Abstraktionsebene bringen, welche typischerweise durch ein Prozessmodell gegeben ist. Daher ist das Ziel dieser Dissertation, die Ereignisse eines Ereignislogs den Aktivitäten eines Prozessmodells zuzuordnen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Verhaltens- und Sprachaspekte von Ereignislogs und Prozessmodellen sowie weitergehendes Domänenwissen einbezogen, um teilautomatisierte Zuordnungsansätze zu entwickeln. Die entwickelten Ansätze ermöglichen eine Vorverarbeitung von Ereignislogs, wodurch der notwendige manuelle Aufwand für den Einsatz von Process–Mining–Techniken verringert wird.

Die vorgestellten Ansätze wurden mit Hilfe von Industrie-Case-Studies und simulierten Ereignislogs aus einer großen Prozessmodellkollektion evaluiert. Die Ergebnisse demonstrieren die Effektivität der Ansätze und ihre Robustheit gegenüber nicht-konformem Prozessverhalten.
KW  - process mining
KW  - conformance analysis
KW  - event abstraction
KW  - Process Mining
KW  - Übereinstimmungsanalyse
KW  - Ereignisabstraktion
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-84548
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Barkowsky, Matthias
A1  - Giese, Holger
T1  - Hybrid search plan generation for generalized graph pattern matching
JF  - Journal of logical and algebraic methods in programming
N2  - In recent years, the increased interest in application areas such as social networks has resulted in a rising popularity of graph-based approaches for storing and processing large amounts of interconnected data. To extract useful information from the growing network structures, efficient querying techniques are required.
In this paper, we propose an approach for graph pattern matching that allows a uniform handling of arbitrary constraints over the query vertices. Our technique builds on a previously introduced matching algorithm, which takes concrete host graph information into account to dynamically adapt the employed search plan during query execution. The dynamic algorithm is combined with an existing static approach for search plan generation, resulting in a hybrid technique which we further extend by a more sophisticated handling of filtering effects caused by constraint checks. We evaluate the presented concepts empirically based on an implementation for our graph pattern matching tool, the Story Diagram Interpreter, with queries and data provided by the LDBC Social Network Benchmark. Our results suggest that the hybrid technique may improve search efficiency in several cases, and rarely reduces efficiency.
KW  - graph pattern matching
KW  - search plan generation
Y1  - 2020
U6  - https://doi.org/10.1016/j.jlamp.2020.100563
SN  - 2352-2208
VL  - 114
PB  - Elsevier
CY  - New York
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bauckmann, Jana
T1  - Dependency discovery for data integration
T1  - Erkennen von Datenabhängigkeiten zur Datenintegration
N2  - Data integration aims to combine data of different sources and to provide users with a unified view on these data. This task is as challenging as valuable. In this thesis we propose algorithms for dependency discovery to provide necessary information for data integration. We focus on inclusion dependencies (INDs) in general and a special form named conditional inclusion dependencies (CINDs): (i) INDs enable the discovery of structure in a given schema. (ii) INDs and CINDs support the discovery of cross-references or links between schemas. An IND “A in B” simply states that all values of attribute A are included in the set of values of attribute B. We propose an algorithm that discovers all inclusion dependencies in a relational data source. The challenge of this task is the complexity of testing all attribute pairs and further of comparing all of each attribute pair's values. The complexity of existing approaches depends on the number of attribute pairs, while ours depends only on the number of attributes. Thus, our algorithm enables to profile entirely unknown data sources with large schemas by discovering all INDs. Further, we provide an approach to extract foreign keys from the identified INDs. We extend our IND discovery algorithm to also find three special types of INDs: (i) Composite INDs, such as “AB in CD”, (ii) approximate INDs that allow a certain amount of values of A to be not included in B, and (iii) prefix and suffix INDs that represent special cross-references between schemas. Conditional inclusion dependencies are inclusion dependencies with a limited scope defined by conditions over several attributes. Only the matching part of the instance must adhere the dependency. We generalize the definition of CINDs distinguishing covering and completeness conditions and define quality measures for conditions. We propose efficient algorithms that identify covering and completeness conditions conforming to given quality thresholds. The challenge for this task is twofold: (i) Which (and how many) attributes should be used for the conditions? (ii) Which attribute values should be chosen for the conditions? Previous approaches rely on pre-selected condition attributes or can only discover conditions applying to quality thresholds of 100%. Our approaches were motivated by two application domains: data integration in the life sciences and link discovery for linked open data. We show the efficiency and the benefits of our approaches for use cases in these domains.
N2  - Datenintegration hat das Ziel, Daten aus unterschiedlichen Quellen zu kombinieren und Nutzern eine einheitliche Sicht auf diese Daten zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe ist gleichermaßen anspruchsvoll wie wertvoll. In dieser Dissertation werden Algorithmen zum Erkennen von Datenabhängigkeiten vorgestellt, die notwendige Informationen zur Datenintegration liefern. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf Inklusionsabhängigkeiten (inclusion dependency, IND) im Allgemeinen und auf der speziellen Form der Bedingten Inklusionsabhängigkeiten (conditional inclusion dependency, CIND): (i) INDs ermöglichen das Finden von Strukturen in einem gegebenen Schema. (ii) INDs und CINDs unterstützen das Finden von Referenzen zwischen Datenquellen. Eine IND „A in B“ besagt, dass alle Werte des Attributs A in der Menge der Werte des Attributs B enthalten sind. Diese Arbeit liefert einen Algorithmus, der alle INDs in einer relationalen Datenquelle erkennt. Die Herausforderung dieser Aufgabe liegt in der Komplexität alle Attributpaare zu testen und dabei alle Werte dieser Attributpaare zu vergleichen. Die Komplexität bestehender Ansätze ist abhängig von der Anzahl der Attributpaare während der hier vorgestellte Ansatz lediglich von der Anzahl der Attribute abhängt. Damit ermöglicht der vorgestellte Algorithmus unbekannte Datenquellen mit großen Schemata zu untersuchen. Darüber hinaus wird der Algorithmus erweitert, um drei spezielle Formen von INDs zu finden, und ein Ansatz vorgestellt, der Fremdschlüssel aus den erkannten INDs filtert. Bedingte Inklusionsabhängigkeiten (CINDs) sind Inklusionsabhängigkeiten deren Geltungsbereich durch Bedingungen über bestimmten Attributen beschränkt ist. Nur der zutreffende Teil der Instanz muss der Inklusionsabhängigkeit genügen. Die Definition für CINDs wird in der vorliegenden Arbeit generalisiert durch die Unterscheidung von überdeckenden und vollständigen Bedingungen. Ferner werden Qualitätsmaße für Bedingungen definiert. Es werden effiziente Algorithmen vorgestellt, die überdeckende und vollständige Bedingungen mit gegebenen Qualitätsmaßen auffinden. Dabei erfolgt die Auswahl der verwendeten Attribute und Attributkombinationen sowie der Attributwerte automatisch. Bestehende Ansätze beruhen auf einer Vorauswahl von Attributen für die Bedingungen oder erkennen nur Bedingungen mit Schwellwerten von 100% für die Qualitätsmaße. Die Ansätze der vorliegenden Arbeit wurden durch zwei Anwendungsbereiche motiviert: Datenintegration in den Life Sciences und das Erkennen von Links in Linked Open Data. Die Effizienz und der Nutzen der vorgestellten Ansätze werden anhand von Anwendungsfällen in diesen Bereichen aufgezeigt.
KW  - Datenabhängigkeiten-Entdeckung
KW  - Datenintegration
KW  - Schema-Entdeckung
KW  - Link-Entdeckung
KW  - Inklusionsabhängigkeit
KW  - dependency discovery
KW  - data integration
KW  - schema discovery
KW  - link discovery
KW  - inclusion dependency
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-66645
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Bauckmann, Jana
A1  - Abedjan, Ziawasch
A1  - Leser, Ulf
A1  - Müller, Heiko
A1  - Naumann, Felix
T1  - Covering or complete? : Discovering conditional inclusion dependencies
N2  - Data dependencies, or integrity constraints, are used to improve the quality of a database schema, to optimize queries, and to ensure consistency in a database. In the last years conditional dependencies have been introduced to analyze and improve data quality. In short, a conditional dependency is a dependency with a limited scope defined by conditions over one or more attributes. Only the matching part of the instance must adhere to the dependency. In this paper we focus on conditional inclusion dependencies (CINDs). We generalize the definition of CINDs, distinguishing covering and completeness conditions. We present a new use case for such CINDs showing their value for solving complex data quality tasks. Further, we define quality measures for conditions inspired by precision and recall. We propose efficient algorithms that identify covering and completeness conditions conforming to given quality thresholds. Our algorithms choose not only the condition values but also the condition attributes automatically. Finally, we show that our approach efficiently provides meaningful and helpful results for our use case.
N2  - Datenabhängigkeiten (wie zum Beispiel Integritätsbedingungen), werden verwendet, um die Qualität eines Datenbankschemas zu erhöhen, um Anfragen zu optimieren und um Konsistenz in einer Datenbank sicherzustellen. In den letzten Jahren wurden bedingte Abhängigkeiten (conditional dependencies) vorgestellt, die die Qualität von Daten analysieren und verbessern sollen. Eine bedingte Abhängigkeit ist eine Abhängigkeit mit begrenztem Gültigkeitsbereich, der über Bedingungen auf einem oder mehreren Attributen definiert wird. In diesem Bericht betrachten wir bedingte Inklusionsabhängigkeiten (conditional inclusion dependencies; CINDs). Wir generalisieren die Definition von CINDs anhand der Unterscheidung von überdeckenden (covering) und vollständigen (completeness) Bedingungen. Wir stellen einen Anwendungsfall für solche CINDs vor, der den Nutzen von CINDs bei der Lösung komplexer Datenqualitätsprobleme aufzeigt. Darüber hinaus definieren wir Qualitätsmaße für Bedingungen basierend auf Sensitivität und Genauigkeit. Wir stellen effiziente Algorithmen vor, die überdeckende und vollständige Bedingungen innerhalb vorgegebener Schwellwerte finden. Unsere Algorithmen wählen nicht nur die Werte der Bedingungen, sondern finden auch die Bedingungsattribute automatisch. Abschließend zeigen wir, dass unser Ansatz effizient sinnvolle und hilfreiche Ergebnisse für den vorgestellten Anwendungsfall liefert.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 62 
KW  - Datenabhängigkeiten
KW  - Bedingte Inklusionsabhängigkeiten
KW  - Erkennen von Meta-Daten
KW  - Linked Open Data
KW  - Link-Entdeckung
KW  - Assoziationsregeln
KW  - Data Dependency
KW  - Conditional Inclusion Dependency
KW  - Metadata Discovery
KW  - Linked Open Data
KW  - Link Discovery
KW  - Association Rule Mining
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-62089
SN  - 978-3-86956-212-4
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Bauckmann, Jana
A1  - Leser, Ulf
A1  - Naumann, Felix
T1  - Efficient and exact computation of inclusion dependencies for data integration
N2  - Data obtained from foreign data sources often come with only superficial structural information, such as relation names and attribute names. Other types of metadata that are important for effective integration and meaningful querying of such data sets are missing. In particular, relationships among attributes, such as foreign keys, are crucial metadata for understanding the structure of an unknown database. The discovery of such relationships is difficult, because in principle for each pair of attributes in the database each pair of data values must be compared. A precondition for a foreign key is an inclusion dependency (IND) between the key and the foreign key attributes. We present with Spider an algorithm that efficiently finds all INDs in a given relational database. It leverages the sorting facilities of DBMS but performs the actual comparisons outside of the database to save computation. Spider analyzes very large databases up to an order of magnitude faster than previous approaches. We also evaluate in detail the effectiveness of several heuristics to reduce the number of necessary comparisons. Furthermore, we generalize Spider to find composite INDs covering multiple attributes, and partial INDs, which are true INDs for all but a certain number of values. This last type is particularly relevant when integrating dirty data as is often the case in the life sciences domain - our driving motivation.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 34 
KW  - Metadatenentdeckung
KW  - Metadatenqualität
KW  - Schemaentdeckung
KW  - Datenanalyse
KW  - Datenintegration
KW  - metadata discovery
KW  - metadata quality
KW  - schema discovery
KW  - data profiling
KW  - data integration
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41396
SN  - 978-3-86956-048-9
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Becker, Basil
T1  - Architectural modelling and verification of open service-oriented systems of systems
T1  - Architekturmodellierung und Verifikation von offenen und service-orientierten Systems of Systems
N2  - Systems of Systems (SoS) have received a lot of attention recently. In this thesis we will focus on SoS that are built atop the techniques of Service-Oriented Architectures and thus combine the benefits and challenges of both paradigms. For this thesis we will understand SoS as ensembles of single autonomous systems that are integrated to a larger system, the SoS. The interesting fact about these systems is that the previously isolated systems are still maintained, improved and developed on their own. Structural dynamics is an issue in SoS, as at every point in time systems can join and leave the ensemble. This and the fact that the cooperation among the constituent systems is not necessarily observable means that we will consider these systems as open systems. Of course, the system has a clear boundary at each point in time, but this can only be identified by halting the complete SoS. However, halting a system of that size is practically impossible. Often SoS are combinations of software systems and physical systems. Hence a failure in the software system can have a serious physical impact what makes an SoS of this kind easily a safety-critical system. The contribution of this thesis is a modelling approach that extends OMG's SoaML and basically relies on collaborations and roles as an abstraction layer above the components. This will allow us to describe SoS at an architectural level. We will also give a formal semantics for our modelling approach which employs hybrid graph-transformation systems. The modelling approach is accompanied by a modular verification scheme that will be able to cope with the complexity constraints implied by the SoS' structural dynamics and size. Building such autonomous systems as SoS without evolution at the architectural level --- i. e. adding and removing of components and services --- is inadequate. Therefore our approach directly supports the modelling and verification of evolution.
N2  - Systems of Systems (SoS) sind ein seit längerem bekanntes Konzept, das jedoch in letzter Zeit vermehrt Aufmerksamkeit erhielt. Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit wird auf SoS liegen, die mit Hilfe von Techniken aus Service-Orientierten Architekturen erstellt werden. Somit vereinen die hier betrachteten SoS die Vorteile und Herausforderungen beider Paradigmen. SoS können definiert werden als Zusammenschlüsse einzelner, autonomer Systeme, die zu einem größeren System integriert werden. In diesem Zusammenhang interessant ist, dass die ehemals isolierten Systeme nach wie vor isoliert voneinander weiterentwickelt und gewartet werden. Desweiteren kommt der Strukturdynamik innerhalb des SoS eine beachtliche Bedeutung zu, da jederzeit Systeme dem SoS beitreten und es verlassen können. Zusammen mit der Tatsache, dass die Kooperationen zwischen den konstituierenden Systemen nicht immer beobachtbar sind, führt dies dazu, dass wir diese Systeme als offene Systeme bezeichnen. Wobei das System natürlich jederzeit eine klar definierte Grenze besitzt, diese aber nur durch ein Anhalten des Systems zu bestimmen ist. Dies jedoch ist, von einer praktischen Perspektive aus betrachtet, unmöglich. Häufig stellen SoS eine Kombination aus Softwaresystemen und pyhsikalischen Systemen dar mit der Folge, dass ein Fehler in der Software eine SoS schnell eine immense physikalische Wirkung entwickeln kann. Von daher fallen SoS leicht in die Klasse der sicherheitskritischen Systeme. In dieser Arbeit werden wir einen Modellierungsansatz vorstellen, der die Sprache SoaML der OMG erweitert. Die grundlegenden Konzepte dieses Ansatzes sind die Modellierung mit Kollaborationen und Rollen als Abstraktionsebene über Komponenten. Der vorgestellte Ansatz erlaubt es uns SoS auf einer architekturellen Ebene zu betrachten. Die formale Semantik unseres Modellierungsansatzes ist durch hybride Graphtransformationssysteme gegeben. Abgestimmt auf die Modellierung werden wir ebenfalls ein Verfahren zu Verifikation von SoS vorstellen, welches trotz der inhärenten Komplexität von SoS, diese zu verifizieren. Die Modellierung und Verifikation von Evolution wird von unserem Ansatz direkt unterstützt.
KW  - Modellierung
KW  - Verifikation
KW  - Evolution
KW  - Systems of Systems
KW  - Service-orientierte Systeme
KW  - modelling
KW  - verification
KW  - evolution
KW  - systems of systems
KW  - service-oriented systems
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-70158
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Becker, Basil
A1  - Giese, Holger
T1  - Cyber-physical systems with dynamic structure : towards modeling and verification of inductive invariants
N2  - Cyber-physical systems achieve sophisticated system behavior exploring the tight interconnection of physical coupling present in classical engineering systems and information technology based coupling. A particular challenging case are systems where these cyber-physical systems are formed ad hoc according to the specific local topology, the available networking capabilities, and the goals and constraints of the subsystems captured by the information processing part. In this paper we present a formalism that permits to model the sketched class of cyber-physical systems. The ad hoc formation of tightly coupled subsystems of arbitrary size are specified using a UML-based graph transformation system approach. Differential equations are employed to define the resulting tightly coupled behavior. Together, both form hybrid graph transformation systems where the graph transformation rules define the discrete steps where the topology or modes may change, while the differential equations capture the continuous behavior in between such discrete changes. In addition, we demonstrate that automated analysis techniques known for timed graph transformation systems for inductive invariants can be extended to also cover the hybrid case for an expressive case of hybrid models where the formed tightly coupled subsystems are restricted to smaller local networks.
N2  - Cyber-physical Systeme erzielen ihr ausgefeiltes Systemverhalten durch die enge Verschränkung von physikalischer Kopplung, wie sie in Systemen der klassichen Igenieurs-Disziplinen vorkommt, und der Kopplung durch Informationstechnologie. Eine besondere Herausforderung stellen in diesem Zusammenhang Systeme dar, die durch die spontane Vernetzung einzelner Cyber-Physical-Systeme entsprechend der lokalen, topologischen Gegebenheiten, verfügbarer Netzwerkfähigkeiten und der Anforderungen und Beschränkungen der Teilsysteme, die durch den informationsverabeitenden Teil vorgegeben sind, entstehen. In diesem Bericht stellen wir einen Formalismus vor, der die Modellierung der eingangs skizzierten Systeme erlaubt. Ein auf UML aufbauender Graph-Transformations-Ansatz wird genutzt, um die spontane Bildung eng kooperierender Teilsysteme beliebiger Größe zu spezifizieren. Differentialgleichungen beschreiben das kombinierte Verhalten auf physikalischer Ebene. In Kombination ergeben diese beiden Formalismen hybride Graph-Transformations-Systeme, in denen die Graph-Transformationen diskrete Schritte und die Differentialgleichungen das kontinuierliche, physikalische Verhalten des Systems beschreiben. Zusätzlich, präsentieren wir die Erweiterung einer automatischen Analysetechnik zur Verifikation induktiver Invarianten, die bereits für zeitbehaftete Systeme bekannt ist, auf den ausdrucksstärkeren Fall der hybriden Modelle.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 64 
KW  - Cyber-Physical-Systeme
KW  - Verifikation
KW  - Modellierung
KW  - hybride Graph-Transformations-Systeme
KW  - Cyber-physical-systems
KW  - verification
KW  - modeling
KW  - hybrid graph-transformation-systems
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-62437
SN  - 978-3-86956-217-9
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Becker, Basil
A1  - Giese, Holger
A1  - Neumann, Stefan
T1  - Correct dynamic service-oriented architectures : modeling and compositional verification with dynamic collaborations
N2  - Service-oriented modeling employs collaborations to capture the coordination of multiple roles in form of service contracts. In case of dynamic collaborations the roles may join and leave the collaboration at runtime and therefore complex structural dynamics can result, which makes it very hard to ensure their correct and safe operation. We present in this paper our approach for modeling and verifying such dynamic collaborations. Modeling is supported using a well-defined subset of UML class diagrams, behavioral rules for the structural dynamics, and UML state machines for the role behavior. To be also able to verify the resulting service-oriented systems, we extended our former results for the automated verification of systems with structural dynamics [7, 8] and developed a compositional reasoning scheme, which enables the reuse of verification results. We outline our approach using the example of autonomous vehicles that use such dynamic collaborations via ad-hoc networking to coordinate and optimize their joint behavior.
N2  - Bei der Modellierung Service-orientierter Systeme werden Kollaborationen verwendet, um die Koordination mehrerer Rollen durch Service-Verträge zu beschreiben. Dynamische Kollaborationen erlauben ein Hinzufügen und Entfernen von Rollen zur Kollaboration zur Laufzeit, wodurch eine komplexe strukturelle Dynamik entstehen kann. Die automatische Analyse service-orientierter Systeme wird durch diese erheblich erschwert. In dieser Arbeit stellen wir einen Ansatz zur Modellierung und Verifikation solcher dynamischer Kollaborationen vor. Eine spezielle Untermenge der UML ermöglicht die Modellierung, wobei Klassendiagramme, Verhaltensregeln für die strukturelle Dynamik und UML Zustandsdiagramme für das Verhalten der Rollen verwendet werden. Um die Verifikation der so modellierten service-orientierten Systeme zu ermöglichen, erweiterten wir unsere früheren Ergebnisse zur Verifikation von Systemen mit struktureller Dynamik [7,8] und entwickelten einen kompositionalen Verifikationsansatz. Der entwickelte Verifikationsansatz erlaubt es Ergebnisse wiederzuverwenden. Die entwickelten Techniken werden anhand autonomer Fahrzeuge, die dynamische Kollaborationen über ad-hoc Netzwerke zur Koordination und Optimierung ihres gemeinsamen Verhaltens nutzen, exemplarisch vorgestellt.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 29 
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-30473
SN  - 978-3-940793-91-1
ER  - 
TY  - THES
A1  - Berg, Gregor
T1  - Virtual prototypes for the model-based elicitation and validation of collaborative scenarios
T1  - Virtuelle Prototypen für die Modellbasierte Erhebung und Validierung kollaborativer Szenarien
N2  - Requirements engineers have to elicit, document, and validate how stakeholders act and interact to achieve their common goals in collaborative scenarios. Only after gathering all information concerning who interacts with whom to do what and why, can a software system be designed and realized which supports the stakeholders to do their work. To capture and structure requirements of different (groups of) stakeholders, scenario-based approaches have been widely used and investigated. Still, the elicitation and validation of requirements covering collaborative scenarios remains complicated, since the required information is highly intertwined, fragmented, and distributed over several stakeholders. Hence, it can only be elicited and validated collaboratively. In times of globally distributed companies, scheduling and conducting workshops with groups of stakeholders is usually not feasible due to budget and time constraints. Talking to individual stakeholders, on the other hand, is feasible but leads to fragmented and incomplete stakeholder scenarios. Going back and forth between different individual stakeholders to resolve this fragmentation and explore uncovered alternatives is an error-prone, time-consuming, and expensive task for the requirements engineers. While formal modeling methods can be employed to automatically check and ensure consistency of stakeholder scenarios, such methods introduce additional overhead since their formal notations have to be explained in each interaction between stakeholders and requirements engineers. Tangible prototypes as they are used in other disciplines such as design, on the other hand, allow designers to feasibly validate and iterate concepts and requirements with stakeholders. This thesis proposes a model-based approach for prototyping formal behavioral specifications of stakeholders who are involved in collaborative scenarios. By simulating and animating such specifications in a remote domain-specific visualization, stakeholders can experience and validate the scenarios captured so far, i.e., how other stakeholders act and react. This interactive scenario simulation is referred to as a model-based virtual prototype. Moreover, through observing how stakeholders interact with a virtual prototype of their collaborative scenarios, formal behavioral specifications can be automatically derived which complete the otherwise fragmented scenarios. This, in turn, enables requirements engineers to elicit and validate collaborative scenarios in individual stakeholder sessions – decoupled, since stakeholders can participate remotely and are not forced to be available for a joint session at the same time. This thesis discusses and evaluates the feasibility, understandability, and modifiability of model-based virtual prototypes. Similarly to how physical prototypes are perceived, the presented approach brings behavioral models closer to being tangible for stakeholders and, moreover, combines the advantages of joint stakeholder sessions and decoupled sessions.
N2  - Anforderungsingenieure erheben, dokumentieren und validieren wie Bedarfsträger in einzelnen und gemeinsamen Aktivitäten die Ziele ihrer kollaborativen Szenarios erreichen. Auf Grundlage von Angaben darüber, wer warum mit wem zusammen was erledigt, kann anschließend ein Softwaresystem spezifiziert und umgesetzt werden, welches die Bedarfsträger bei der Durchführung ihrer Abläufe unterstützt. Um Anforderungen verschiedener (Gruppen von) Bedarfsträger zu erfassen und zu strukturieren, werden szenariobasierte Ansätze genutzt und erforscht. Die Erhebung und Validierung von Anforderungen, die kollaborative Szenarios abdecken, ist dennoch kompliziert, da derartige Informationen hochgradig verknüpft, fragmentiert und über mehrere Bedarfsträger verteilt sind, wodurch sie nur in Gruppensitzungen effizient erhoben und validiert werden können. In Zeiten global verteilter Firmen ist die Planung und Durchführung solcher Workshops mit Gruppen von Bedarfsträgern nur selten praktikabel. Mit einzelnen Bedarfsträgern zu sprechen ist hingegen oft realisierbar, führt aber zu fragmentierten, unvollständigen Szenariobeschreibungen. Durch eine Vielzahl von Einzelgesprächen mit wechselnden Bedarfsträgern kann diese Fragmentierung aufgelöst werden – dies ist aber eine fehleranfällige und zeitaufwändige Aufgabe. Zwar bieten formale Modellierungsmethoden z.B. automatische Konsistenzchecks für Szenarios, doch führen derartige Methoden zu Mehraufwand in allen Gesprächen mit Bedarfsträgern, da diesen die verwendeten formalen Notationen jedes Mal erläutert werden müssen. Handfeste Prototypen, wie sie in anderen Disziplinen eingesetzt werden, ermöglichen es Designern, ihre Konzepte und erhobenen Anforderungen ohne viel Aufwand mit Bedarfsträgern zu validieren und zu iterieren. In dieser Dissertation wird ein modellbasierter Generierungsansatz vorgeschlagen, der kollaborative Szenarios prototypisch auf Grundlage von formalen Verhaltensmodellen für die beteiligten Bedarfsträger darstellt. Durch die Simulation dieses Verhaltens und dessen Animation innerhalb einer webbasierten, domänenspezifischen Visualisierung, können Bedarfsträger diese Modelle erleben und die bisher erfassten Szenarios validieren. Eine derartige interaktive Szenariosimulation wird als modellbasierter virtueller Prototyp bezeichnet. Basierend auf den Interaktionen zwischen Bedarfsträgern und einem virtuellen Prototypen ihrer Szenarios können zudem formale Verhaltensspezifikationen automatisch abgeleitet werden, die wiederum die fragmentierten kollaborativen Szenarios vervollständigen. Dies ermöglicht es den Anforderungsingenieuren, die kollaborativen Szenarios in individuellen Sitzungen mit einzelnen Bedarfsträgern zu erheben und zu validieren – entkoppelt voneinander, da Bedarfsträger webbasiert teilnehmen können und dabei nicht darauf angewiesen sind, dass andere Bedarfsträger ebenfalls in der gleichen Sitzung teilnehmen. Diese Dissertation diskutiert und evaluiert die Machbarkeit, Verständlichkeit sowie die Änderbarkeit der modellbasierten virtuellen Prototypen. Auf die gleiche Art wie physikalische Prototypen wahrgenommen werden, erlaubt es der vorgestellte Ansatz, Verhaltensmodelle für Bedarfsträger erlebbar zu machen und so die Vorteile von Gruppensitzungen mit denen entkoppelter Sitzungen zu verbinden.
KW  - requirements engineering
KW  - behavioral specification
KW  - interactive simulation
KW  - model-based prototyping
KW  - rapid prototyping
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-69729
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Beyhl, Thomas
A1  - Blouin, Dominique
A1  - Giese, Holger
A1  - Lambers, Leen
T1  - On the operationalization of graph queries with generalized discrimination networks
N2  - Graph queries have lately gained increased interest due to application areas such as social networks, biological networks, or model queries. For the relational database case the relational algebra and generalized discrimination networks have been studied to find appropriate decompositions into subqueries and ordering of these subqueries for query evaluation or incremental updates of query results. For graph database queries however there is no formal underpinning yet that allows us to find such suitable operationalizations. Consequently, we suggest a simple operational concept for the decomposition of arbitrary complex queries into simpler subqueries and the ordering of these subqueries in form of generalized discrimination networks for graph queries inspired by the relational case. The approach employs graph transformation rules for the nodes of the network and thus we can employ the underlying theory. We further show that the proposed generalized discrimination networks have the same expressive power as nested graph conditions.
N2  - Graph-basierte Suchanfragen erfahren in jüngster Zeit ein zunehmendes Interesse durch Anwendungsdomänen wie zum Beispiel Soziale Netzwerke, biologische Netzwerke und Softwaremodelle. Für relationale Datenbanken wurden die relationale Algebra und sogenannte generalisierte Discrimination Networks bereits studiert um Suchanfragen angemessen in kleinere Suchanfragen für die inkrementelle Auswertung zu zerlegen und zu ordnen.
Allerdings gibt es für Graphdatenbanken derzeit keine formale Grundlage, die es erlaubt solche Zerlegungen zu finden. Daher schlagen wir ein Konzept für die Zerlegung und Ordnung von komplexen Suchanfragen vor. Das Konzept basiert auf generalisierten Discrimination Networks, die aus relationalen Datenbanken bekannt sind. Der Ansatz verwendet Graphtransformationsregeln für Knoten in diesen Netzwerken, sodass die Theorie von Graphen und Graphtransformationen angewendet werden kann. Darüber hinaus zeigen wir auf, dass diese Discrimination Networks die gleiche Ausdrucksstärke besitzen wie Nested Graph Conditions.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 106 
KW  - graph queries
KW  - discrimination networks
KW  - incremental graph pattern matching
KW  - nested graph conditions
KW  - Graph-basierte Suche
KW  - Discrimination Networks
KW  - Inkrementelle Graphmustersuche
KW  - Nested Graph Conditions
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-96279
SN  - 978-3-86956-372-5
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 106
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Beyhl, Thomas
A1  - Giese, Holger
T1  - Efficient and scalable graph view maintenance for deductive graph databases based on generalized discrimination networks
N2  - Graph databases provide a natural way of storing and querying graph data. In contrast to relational databases, queries over graph databases enable to refer directly to the graph structure of such graph data. For example, graph pattern matching can be employed to formulate queries over graph data.
However, as for relational databases running complex queries can be very time-consuming and ruin the interactivity with the database. One possible approach to deal with this performance issue is to employ database views that consist of pre-computed answers to common and often stated queries. But to ensure that database views yield consistent query results in comparison with the data from which they are derived, these database views must be updated before queries make use of these database views. Such a maintenance of database views must be performed efficiently, otherwise the effort to create and maintain views may not pay off in comparison to processing the queries directly on the data from which the database views are derived.
At the time of writing, graph databases do not support database views and are limited to graph indexes that index nodes and edges of the graph data for fast query evaluation, but do not enable to maintain pre-computed answers of complex queries over graph data. Moreover, the maintenance of database views in graph databases becomes even more challenging when negation and recursion have to be supported as in deductive relational databases.
In this technical report, we present an approach for the efficient and scalable incremental graph view maintenance for deductive graph databases. The main concept of our approach is a generalized discrimination network that enables to model nested graph conditions including negative application conditions and recursion, which specify the content of graph views derived from graph data stored by graph databases. The discrimination network enables to automatically derive generic maintenance rules using graph transformations for maintaining graph views in case the graph data from which the graph views are derived change. We evaluate our approach in terms of a case study using multiple data sets derived from open source projects.
N2  - Graphdatenbanken bieten natürliche Möglichkeiten Graphdaten zu speichern und abzufragen. Im Gegensatz zu relationalen Datenbanken ermöglichen Graphdatenbanken Anfragen, die direkt auf der Graphstruktur der Daten arbeiten. Zum Beispiel können Graphmuster zur Formulierung von Anfragen an die Graphdatenbanken verwendet werden.
Allerdings können wie für relationale Datenbanken komplexe Anfragen sehr zeitaufwendig sein und interaktive Anfrageszenarien mit der Datenbank verhindern. Ein möglicher Ansatz mit diesem Geschwindigkeitsproblem umzugehen, ist das Vorberechnen von Antworten für komplexe und häufig gestellt Suchanfragen in Form von sogenannten Datenbanksichten. Dabei muss sichergestellt sein, dass Anfragen, die mit Hilfe von Datenbanksichten beantwortet werden, zu jeder Zeit die gleichen Suchergebnisse zurückliefern als wenn sie ohne Datenbanksichten beantwortet werden, sodass Datenbanksichten gewartet werden müssen bevor Suchanfragen mit Hilfe dieser Datenbanksichten beantwortet werden. Eine solche Wartung von Datenbanksichten muss effizient erfolgen, anderenfalls kann sich der Aufwand für die Erzeugung und Wartung der Datenbanksichten nicht auszahlen.
Zum Zeitpunkt der Anfertigung dieses technischen Berichts, ist keine Graphdatenbank bekannt, die solche Datenbanksichten unterstützt. Lediglich Indizes werden durch Graphdatenbanken unterstützt, die es ermöglichen Knoten und Kanten eines Graphen für die schnelle Anfragenbeantwortung zu indizieren, aber ermöglichen es nicht vorberechnete Antworten auf Suchanfragen zu warten. Die Unterstützung von Datenbanksichten durch Graphdatenbanken wird zusätzlich erschwert wenn Negation und Rekursion unterstützt werden sollen wie bei relationalen deduktiven Datenbanken.
In diesen technischen Bericht beschreiben wir einen effizienten und skalierenden Ansatz zur inkrementellen Wartung von Dankenbanksichten für deduktive Graphdatenbanken. Das Hauptkonzept des Ansatzes ist ein sogenanntes verallgemeinertes Discrimination Network, dass es ermöglicht geschachtelte Graph Conditions inklusive Negation und Rekursion zu modellieren, die es ermöglichen den Inhalt von Datenbanksichten für Graphdatenbanken in Form von Graphmustern zu spezifizieren. Das Discrimination Network erlaubt die Ableitung von Regeln für die Wartung der Datenbanksichten wenn die Graphdaten von denen die Datenbanksichten abgeleitet wurden modifiziert werden. Wir evaluieren den Ansatz in Form einer Fallstudie und mehreren Graphdatensätzen, die aus Open Source Projekten abgeleitet wurden.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 99 
KW  - incremental graph pattern matching
KW  - graph databases
KW  - view maintenance
KW  - inkrementelles Graph Pattern Matching
KW  - Graphdatenbanken
KW  - Wartung von Graphdatenbanksichten
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-79535
SN  - 978-3-86956-339-8
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 99
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Boissier, Martin
T1  - Robust and budget-constrained encoding configurations for in-memory database systems
JF  - Proceedings of the VLDB Endowment
N2  - Data encoding has been applied to database systems for decades as it mitigates bandwidth bottlenecks and reduces storage requirements. But even in the presence of these advantages, most in-memory database systems use data encoding only conservatively as the negative impact on runtime performance can be severe. Real-world systems with large parts being infrequently accessed and cost efficiency constraints in cloud environments require solutions that automatically and efficiently select encoding techniques, including heavy-weight compression. In this paper, we introduce workload-driven approaches to automaticaly determine memory budget-constrained encoding configurations using greedy heuristics and linear programming. We show for TPC-H, TPC-DS, and the Join Order Benchmark that optimized encoding configurations can reduce the main memory footprint significantly without a loss in runtime performance over state-of-the-art dictionary encoding. To yield robust selections, we extend the linear programming-based approach to incorporate query runtime constraints and mitigate unexpected performance regressions.
KW  - General Earth and Planetary Sciences
KW  - Water Science and Technology
KW  - Geography, Planning and Development
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.14778/3503585.3503588
SN  - 2150-8097
VL  - 15
IS  - 4
SP  - 780
EP  - 793
PB  - Association for Computing Machinery (ACM)
CY  - [New York]
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Bonifati, Angela
A1  - Mior, Michael J.
A1  - Naumann, Felix
A1  - Noack, Nele Sina
T1  - How inclusive are we?
BT  - an analysis of gender diversity in database venues
JF  - SIGMOD record / Association for Computing Machinery, Special Interest Group on Management of Data
N2  - ACM SIGMOD, VLDB and other database organizations have committed to fostering an inclusive and diverse community, as do many other scientific organizations. Recently, different measures have been taken to advance these goals, especially for underrepresented groups. One possible measure is double-blind reviewing, which aims to hide gender, ethnicity, and other properties of the authors. <br /> We report the preliminary results of a gender diversity analysis of publications of the database community across several peer-reviewed venues, and also compare women's authorship percentages in both single-blind and double-blind venues along the years. We also obtained a cross comparison of the obtained results in data management with other relevant areas in Computer Science.
Y1  - 2022
U6  - https://doi.org/10.1145/3516431.3516438
SN  - 0163-5808
SN  - 1943-5835
VL  - 50
IS  - 4
SP  - 30
EP  - 35
PB  - Association for Computing Machinery
CY  - New York
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Borchert, Florian
A1  - Mock, Andreas
A1  - Tomczak, Aurelie
A1  - Hügel, Jonas
A1  - Alkarkoukly, Samer
A1  - Knurr, Alexander
A1  - Volckmar, Anna-Lena
A1  - Stenzinger, Albrecht
A1  - Schirmacher, Peter
A1  - Debus, Jürgen
A1  - Jäger, Dirk
A1  - Longerich, Thomas
A1  - Fröhling, Stefan
A1  - Eils, Roland
A1  - Bougatf, Nina
A1  - Sax, Ulrich
A1  - Schapranow, Matthieu-Patrick
T1  - Knowledge bases and software support for variant interpretation in precision oncology
JF  - Briefings in bioinformatics
N2  - Precision oncology is a rapidly evolving interdisciplinary medical specialty. Comprehensive cancer panels are becoming increasingly available at pathology departments worldwide, creating the urgent need for scalable cancer variant annotation and molecularly informed treatment recommendations. A wealth of mainly academia-driven knowledge bases calls for software tools supporting the multi-step diagnostic process. We derive a comprehensive list of knowledge bases relevant for variant interpretation by a review of existing literature followed by a survey among medical experts from university hospitals in Germany. In addition, we review cancer variant interpretation tools, which integrate multiple knowledge bases. We categorize the knowledge bases along the diagnostic process in precision oncology and analyze programmatic access options as well as the integration of knowledge bases into software tools. The most commonly used knowledge bases provide good programmatic access options and have been integrated into a range of software tools. For the wider set of knowledge bases, access options vary across different parts of the diagnostic process. Programmatic access is limited for information regarding clinical classifications of variants and for therapy recommendations. The main issue for databases used for biological classification of pathogenic variants and pathway context information is the lack of standardized interfaces. There is no single cancer variant interpretation tool that integrates all identified knowledge bases. Specialized tools are available and need to be further developed for different steps in the diagnostic process.
KW  - HiGHmed
KW  - personalized medicine
KW  - molecular tumor board
KW  - data integration
KW  - cancer therapy
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1093/bib/bbab134
SN  - 1467-5463
SN  - 1477-4054
VL  - 22
IS  - 6
PB  - Oxford Univ. Press
CY  - Oxford
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Borchert, Florian
A1  - Mock, Andreas
A1  - Tomczak, Aurelie
A1  - Hügel, Jonas
A1  - Alkarkoukly, Samer
A1  - Knurr, Alexander
A1  - Volckmar, Anna-Lena
A1  - Stenzinger, Albrecht
A1  - Schirmacher, Peter
A1  - Debus, Jürgen
A1  - Jäger, Dirk
A1  - Longerich, Thomas
A1  - Fröhling, Stefan
A1  - Eils, Roland
A1  - Bougatf, Nina
A1  - Sax, Ulrich
A1  - Schapranow, Matthieu-Patrick
T1  - Correction to: Knowledge bases and software support for variant interpretation in precision oncology
JF  - Briefings in bioinformatics
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1093/bib/bbab246
SN  - 1467-5463
SN  - 1477-4054
VL  - 22
IS  - 6
PB  - Oxford Univ. Press
CY  - Oxford
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Breest, Martin
A1  - Bouché, Paul
A1  - Grund, Martin
A1  - Haubrock, Sören
A1  - Hüttenrauch, Stefan
A1  - Kylau, Uwe
A1  - Ploskonos, Anna
A1  - Queck, Tobias
A1  - Schreiter, Torben
T1  - Fundamentals of Service-Oriented Engineering
N2  - Since 2002, keywords like service-oriented engineering, service-oriented computing, and service-oriented architecture have been widely used in research, education, and enterprises. These and related terms are often misunderstood or used incorrectly. To correct these misunderstandings, a deeper knowledge of the concepts, the historical backgrounds, and an overview of service-oriented architectures is demanded and given in this paper.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 16 
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33801
SN  - 978-3-939469-35-3
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - Bynens, Maarten
A1  - Van Landuyt, Dimitri
A1  - Truyen, Eddy
A1  - Joosen, Wouter
T1  - Towards reusable aspects: the callback mismatch problem
N2  - Because software development is increasingly expensive and timeconsuming, software reuse gains importance. Aspect-oriented software development modularizes crosscutting concerns which enables their systematic reuse. Literature provides a number of AOP patterns and best practices for developing reusable aspects based on compelling examples for concerns like tracing, transactions and persistence. However, such best practices are lacking for systematically reusing invasive aspects. In this paper, we present the ‘callback mismatch problem’. This problem arises in the context of abstraction mismatch, in which the aspect is required to issue a callback to the base application. As a consequence, the composition of invasive aspects is cumbersome to implement, difficult to maintain and impossible to reuse. We motivate this problem in a real-world example, show that it persists in the current state-of-the-art, and outline the need for advanced aspectual composition mechanisms to deal with this.
KW  - reusable aspects
KW  - invasive aspects
KW  - aspect adapter
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41347
ER  - 
TY  - THES
A1  - Böhm, Christoph
T1  - Enriching the Web of Data with topics and links
T1  - Anreicherung des Web of Data mit Themen und Verknüpfungen
N2  - This thesis presents novel ideas and research findings for the Web of Data – a global data space spanning many so-called Linked Open Data sources. Linked Open Data adheres to a set of simple principles to allow easy access and reuse for data published on the Web. Linked Open Data is by now an established concept and many (mostly academic) publishers adopted the principles building a powerful web of structured knowledge available to everybody. However, so far, Linked Open Data does not yet play a significant role among common web technologies that currently facilitate a high-standard Web experience. In this work, we thoroughly discuss the state-of-the-art for Linked Open Data and highlight several shortcomings – some of them we tackle in the main part of this work. First, we propose a novel type of data source meta-information, namely the topics of a dataset. This information could be published with dataset descriptions and support a variety of use cases, such as data source exploration and selection. For the topic retrieval, we present an approach coined Annotated Pattern Percolation (APP), which we evaluate with respect to topics extracted from Wikipedia portals. Second, we contribute to entity linking research by presenting an optimization model for joint entity linking, showing its hardness, and proposing three heuristics implemented in the LINked Data Alignment (LINDA) system. Our first solution can exploit multi-core machines, whereas the second and third approach are designed to run in a distributed shared-nothing environment. We discuss and evaluate the properties of our approaches leading to recommendations which algorithm to use in a specific scenario. The distributed algorithms are among the first of their kind, i.e., approaches for joint entity linking in a distributed fashion. Also, we illustrate that we can tackle the entity linking problem on the very large scale with data comprising more than 100 millions of entity representations from very many sources. Finally, we approach a sub-problem of entity linking, namely the alignment of concepts. We again target a method that looks at the data in its entirety and does not neglect existing relations. Also, this concept alignment method shall execute very fast to serve as a preprocessing for further computations. Our approach, called Holistic Concept Matching (HCM), achieves the required speed through grouping the input by comparing so-called knowledge representations. Within the groups, we perform complex similarity computations, relation conclusions, and detect semantic contradictions. The quality of our result is again evaluated on a large and heterogeneous dataset from the real Web. In summary, this work contributes a set of techniques for enhancing the current state of the Web of Data. All approaches have been tested on large and heterogeneous real-world input.
N2  - Die vorliegende Arbeit stellt neue Ideen sowie Forschungsergebnisse für das Web of Data vor. Hierbei handelt es sich um ein globales Netz aus sogenannten Linked Open Data (LOD) Quellen. Diese Datenquellen genügen gewissen Prinzipien, um Nutzern einen leichten Zugriff über das Internet und deren Verwendung zu ermöglichen. LOD ist bereits weit verbreitet und es existiert eine Vielzahl von Daten-Veröffentlichungen entsprechend der LOD Prinzipien. Trotz dessen ist LOD bisher kein fester Baustein des Webs des 21. Jahrhunderts. Die folgende Arbeit erläutert den aktuellen Stand der Forschung und Technik für Linked Open Data und identifiziert dessen Schwächen. Einigen Schwachstellen von LOD widmen wir uns in dem darauf folgenden Hauptteil. Zu Beginn stellen wir neuartige Metadaten für Datenquellen vor – die Themen von Datenquellen (engl. Topics). Solche Themen könnten mit Beschreibungen von Datenquellen veröffentlicht werden und eine Reihe von Anwendungsfällen, wie das Auffinden und Explorieren relevanter Daten, unterstützen. Wir diskutieren unseren Ansatz für die Extraktion dieser Metainformationen – die Annotated Pattern Percolation (APP). Experimentelle Ergebnisse werden mit Themen aus Wikipedia Portalen verglichen. Des Weiteren ergänzen wir den Stand der Forschung für das Auffinden verschiedener Repräsentationen eines Reale-Welt-Objektes (engl. Entity Linking). Für jenes Auffinden werden nicht nur lokale Entscheidungen getroffen, sondern es wird die Gesamtheit der Objektbeziehungen genutzt. Wir diskutieren unser Optimierungsmodel, beweisen dessen Schwere und präsentieren drei Ansätze zur Berechnung einer Lösung. Alle Ansätze wurden im LINked Data Alignment (LINDA) System implementiert. Die erste Methode arbeitet auf einer Maschine, kann jedoch Mehrkern-Prozessoren ausnutzen. Die weiteren Ansätze wurden für Rechnercluster ohne gemeinsamen Speicher entwickelt. Wir evaluieren unsere Ergebnisse auf mehr als 100 Millionen Entitäten und erläutern Vor- sowie Nachteile der jeweiligen Ansätze. Im verbleibenden Teil der Arbeit behandeln wir das Linking von Konzepten – ein Teilproblem des Entity Linking. Unser Ansatz, Holistic Concept Matching (HCM), betrachtet abermals die Gesamtheit der Daten. Wir gruppieren die Eingabe um eine geringe Laufzeit bei der Verarbeitung von mehreren Hunderttausenden Konzepten zu erreichen. Innerhalb der Gruppen berechnen wir komplexe Ähnlichkeiten, und spüren semantische Schlussfolgerungen und Widersprüche auf. Die Qualität des Ergebnisses evaluieren wir ebenfalls auf realen Datenmengen. Zusammenfassend trägt diese Arbeit zum aktuellen Stand der Forschung für das Web of Data bei. Alle diskutierten Techniken wurden mit realen, heterogenen und großen Datenmengen getestet.
KW  - Web of Data
KW  - graph clustering
KW  - topics
KW  - entity alignment
KW  - map/reduce
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-68624
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Calmez, Conrad
A1  - Hesse, Hubert
A1  - Siegmund, Benjamin
A1  - Stamm, Sebastian
A1  - Thomschke, Astrid
A1  - Hirschfeld, Robert
A1  - Ingalls, Dan
A1  - Lincke, Jens
T1  - Explorative authoring of Active Web content in a mobile environment
N2  - Developing rich Web applications can be a complex job - especially when it comes to mobile device support. Web-based environments such as Lively Webwerkstatt can help developers implement such applications by making the development process more direct and interactive. Further the process of developing software is collaborative which creates the need that the development environment offers collaboration facilities. This report describes extensions of the webbased development environment Lively Webwerkstatt such that it can be used in a mobile environment. The extensions are collaboration mechanisms, user interface adaptations but as well event processing and performance measuring on mobile devices.
N2  - Vielseitige Webanwendungen zu entwickeln kann eine komplexe Aufgabe sein - besonders wenn es die Unterstützung mobiler Geräte betrifft. Webbasierte Umgebungen wie Lively Kernel können Entwicklern helfen Webanwendungen zu entwickeln, indem sie den Entwicklungsprozess direkter und interaktiver gestalten. Zudem sind Entwicklungsprozesse von Software kollaborativ, d.h. Enwicklungsumgebungen müssen so gestaltet sein, dass sie mit kollaborativen Elementen zu unterstützen. Diese Arbeit beschreibt die Erweiterungen der webbasierten Entwicklungsumgebung Lively Webwerkstatt, so dass diese in einer mobilen Umgebung genutzt werden kann. Die Reichweite dieser Erweiterungen erstreckt sich von Kollaborationsmechanismen und Benutzerschnittstellen bis hin zu Eventbehandlung und Performanzmessungen auf mobilen Geräten.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 72 
KW  - Web applications
KW  - Mobile Application Development
KW  - CSCW
KW  - Lively Kernel
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-64054
SN  - 978-3-86956-232-2
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Chauhan, Ankit
A1  - Friedrich, Tobias
A1  - Rothenberger, Ralf
T1  - Greed is good for deterministic scale-free networks
JF  - Algorithmica : an international journal in computer science
N2  - Large real-world networks typically follow a power-law degree distribution. To study such networks, numerous random graph models have been proposed. However, real-world networks are not drawn at random. Therefore, Brach et al. (27th symposium on discrete algorithms (SODA), pp 1306-1325, 2016) introduced two natural deterministic conditions: (1) a power-law upper bound on the degree distribution (PLB-U) and (2) power-law neighborhoods, that is, the degree distribution of neighbors of each vertex is also upper bounded by a power law (PLB-N). They showed that many real-world networks satisfy both properties and exploit them to design faster algorithms for a number of classical graph problems. We complement their work by showing that some well-studied random graph models exhibit both of the mentioned PLB properties. PLB-U and PLB-N hold with high probability for Chung-Lu Random Graphs and Geometric Inhomogeneous Random Graphs and almost surely for Hyperbolic Random Graphs. As a consequence, all results of Brach et al. also hold with high probability or almost surely for those random graph classes. In the second part we study three classical NP-hard optimization problems on PLB networks. It is known that on general graphs with maximum degree Delta, a greedy algorithm, which chooses nodes in the order of their degree, only achieves a Omega (ln Delta)-approximation forMinimum Vertex Cover and Minimum Dominating Set, and a Omega(Delta)-approximation forMaximum Independent Set. We prove that the PLB-U property with beta>2 suffices for the greedy approach to achieve a constant-factor approximation for all three problems. We also show that these problems are APX-hard even if PLB-U, PLB-N, and an additional power-law lower bound on the degree distribution hold. Hence, a PTAS cannot be expected unless P = NP. Furthermore, we prove that all three problems are in MAX SNP if the PLB-U property holds.
KW  - random graphs
KW  - deterministic properties
KW  - power-law
KW  - approximation
KW  - APX-hardness
Y1  - 2020
U6  - https://doi.org/10.1007/s00453-020-00729-z
SN  - 0178-4617
SN  - 1432-0541
VL  - 82
IS  - 11
SP  - 3338
EP  - 3389
PB  - Springer
CY  - New York
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Chujfi-La-Roche, Salim
A1  - Meinel, Christoph
T1  - Matching cognitively sympathetic individual styles to develop collective intelligence in digital communities
JF  - AI & society : the journal of human-centred systems and machine intelligence
N2  - Creation, collection and retention of knowledge in digital communities is an activity that currently requires being explicitly targeted as a secure method of keeping intellectual capital growing in the digital era. In particular, we consider it relevant to analyze and evaluate the empathetic cognitive personalities and behaviors that individuals now have with the change from face-to-face communication (F2F) to computer-mediated communication (CMC) online. This document proposes a cyber-humanistic approach to enhance the traditional SECI knowledge management model. A cognitive perception is added to its cyclical process following design thinking interaction, exemplary for improvement of the method in which knowledge is continuously created, converted and shared. In building a cognitive-centered model, we specifically focus on the effective identification and response to cognitive stimulation of individuals, as they are the intellectual generators and multiplicators of knowledge in the online environment. Our target is to identify how geographically distributed-digital-organizations should align the individual's cognitive abilities to promote iteration and improve interaction as a reliable stimulant of collective intelligence. The new model focuses on analyzing the four different stages of knowledge processing, where individuals with sympathetic cognitive personalities can significantly boost knowledge creation in a virtual social system. For organizations, this means that multidisciplinary individuals can maximize their extensive potential, by externalizing their knowledge in the correct stage of the knowledge creation process, and by collaborating with their appropriate sympathetically cognitive remote peers.
KW  - argumentation research
KW  - cyber humanistic
KW  - cognition
KW  - collaboration
KW  - knowledge building
KW  - knowledge management
KW  - teamwork
KW  - virtual groups
Y1  - 2017
U6  - https://doi.org/10.1007/s00146-017-0780-x
SN  - 0951-5666
SN  - 1435-5655
VL  - 35
IS  - 1
SP  - 5
EP  - 15
PB  - Springer
CY  - New York
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dawoud, Wesam
T1  - Scalability and performance management of internet applications in the cloud
T1  - Skalierbarkeit und Performance-Management von Internetanwendungen in der Cloud
N2  - Cloud computing is a model for enabling on-demand access to a shared pool of computing resources. With virtually limitless on-demand resources, a cloud environment enables the hosted Internet application to quickly cope when there is an increase in the workload. However, the overhead of provisioning resources exposes the Internet application to periods of under-provisioning and performance degradation. Moreover, the performance interference, due to the consolidation in the cloud environment, complicates the performance management of the Internet applications. In this dissertation, we propose two approaches to mitigate the impact of the resources provisioning overhead. The first approach employs control theory to scale resources vertically and cope fast with workload. This approach assumes that the provider has knowledge and control over the platform running in the virtual machines (VMs), which limits it to Platform as a Service (PaaS) and Software as a Service (SaaS) providers. The second approach is a customer-side one that deals with the horizontal scalability in an Infrastructure as a Service (IaaS) model. It addresses the trade-off problem between cost and performance with a multi-goal optimization solution. This approach finds the scale thresholds that achieve the highest performance with the lowest increase in the cost. Moreover, the second approach employs a proposed time series forecasting algorithm to scale the application proactively and avoid under-utilization periods. Furthermore, to mitigate the interference impact on the Internet application performance, we developed a system which finds and eliminates the VMs suffering from performance interference. The developed system is a light-weight solution which does not imply provider involvement. To evaluate our approaches and the designed algorithms at large-scale level, we developed a simulator called (ScaleSim). In the simulator, we implemented scalability components acting as the scalability components of Amazon EC2. The current scalability implementation in Amazon EC2 is used as a reference point for evaluating the improvement in the scalable application performance. ScaleSim is fed with realistic models of the RUBiS benchmark extracted from the real environment. The workload is generated from the access logs of the 1998 world cup website. The results show that optimizing the scalability thresholds and adopting proactive scalability can mitigate 88% of the resources provisioning overhead impact with only a 9% increase in the cost.
N2  - Cloud computing ist ein Model fuer einen Pool von Rechenressourcen, den sie auf Anfrage zur Verfuegung stellt. Internetapplikationen in einer Cloud-Infrastruktur koennen bei einer erhoehten Auslastung schnell die Lage meistern, indem sie die durch die Cloud-Infrastruktur auf Anfrage zur Verfuegung stehenden und virtuell unbegrenzten Ressourcen in Anspruch nehmen. Allerdings sind solche Applikationen durch den Verwaltungsaufwand zur Bereitstellung der Ressourcen mit Perioden von Verschlechterung der Performanz und Ressourcenunterversorgung konfrontiert. Ausserdem ist das Management der Performanz aufgrund der Konsolidierung in einer Cloud Umgebung kompliziert. Um die Auswirkung des Mehraufwands zur Bereitstellung von Ressourcen abzuschwächen, schlagen wir in dieser Dissertation zwei Methoden vor. Die erste Methode verwendet die Kontrolltheorie, um Ressourcen vertikal zu skalieren und somit schneller mit einer erhoehten Auslastung umzugehen. Diese Methode setzt voraus, dass der Provider das Wissen und die Kontrolle über die in virtuellen Maschinen laufende Plattform hat. Der Provider ist dadurch als „Plattform als Service (PaaS)“ und als „Software als Service (SaaS)“ Provider definiert. Die zweite Methode bezieht sich auf die Clientseite und behandelt die horizontale Skalierbarkeit in einem Infrastruktur als Service (IaaS)-Model. Sie behandelt den Zielkonflikt zwischen den Kosten und der Performanz mit einer mehrzieloptimierten Loesung. Sie findet massstaebliche Schwellenwerte, die die hoechste Performanz mit der niedrigsten Steigerung der Kosten gewaehrleisten. Ausserdem ist in der zweiten Methode ein Algorithmus der Zeitreifenvorhersage verwendet, um die Applikation proaktiv zu skalieren und Perioden der nicht optimalen Ausnutzung zu vermeiden. Um die Performanz der Internetapplikation zu verbessern, haben wir zusaetzlich ein System entwickelt, das die unter Beeintraechtigung der Performanz leidenden virtuellen Maschinen findet und entfernt. Das entwickelte System ist eine leichtgewichtige Lösung, die keine Provider-Beteiligung verlangt. Um die Skalierbarkeit unserer Methoden und der entwickelten Algorithmen auszuwerten, haben wir einen Simulator namens „ScaleSim“ entwickelt. In diesem Simulator haben wir Komponenten implementiert, die als Skalierbarkeitskomponenten der Amazon EC2 agieren. Die aktuelle Skalierbarkeitsimplementierung in Amazon EC2 ist als Referenzimplementierung fuer die Messesung der Verbesserungen in der Performanz von skalierbaren Applikationen. Der Simulator wurde auf realistische Modelle der RUBiS-Benchmark angewendet, die aus einer echten Umgebung extrahiert wurden. Die Auslastung ist aus den Zugriffslogs der World Cup Website von 1998 erzeugt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Optimierung der Schwellenwerte und der angewendeten proaktiven Skalierbarkeit den Verwaltungsaufwand zur Bereitstellung der Ressourcen bis um 88% reduziert kann, während sich die Kosten nur um 9% erhöhen.
KW  - Cloud Computing
KW  - Leistungsfähigkeit
KW  - Skalierbarkeit
KW  - Internetanwendungen
KW  - Cloud computing
KW  - Performance
KW  - Scalability
KW  - Internet applications
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-68187
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - De Freitas, Jessica K.
A1  - Johnson, Kipp W.
A1  - Golden, Eddye
A1  - Nadkarni, Girish N.
A1  - Dudley, Joel T.
A1  - Böttinger, Erwin
A1  - Glicksberg, Benjamin S.
A1  - Miotto, Riccardo
T1  - Phe2vec
BT  - Automated disease phenotyping based on unsupervised embeddings from electronic health records
JF  - Patterns
N2  - Robust phenotyping of patients from electronic health records (EHRs) at scale is a challenge in clinical informatics. Here, we introduce Phe2vec, an automated framework for disease phenotyping from EHRs based on unsupervised learning and assess its effectiveness against standard rule-based algorithms from Phenotype KnowledgeBase (PheKB). Phe2vec is based on pre-computing embeddings of medical concepts and patients' clinical history. Disease phenotypes are then derived from a seed concept and its neighbors in the embedding space. Patients are linked to a disease if their embedded representation is close to the disease phenotype. Comparing Phe2vec and PheKB cohorts head-to-head using chart review, Phe2vec performed on par or better in nine out of ten diseases. Differently from other approaches, it can scale to any condition and was validated against widely adopted expert-based standards. Phe2vec aims to optimize clinical informatics research by augmenting current frameworks to characterize patients by condition and derive reliable disease cohorts.
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1016/j.patter.2021.100337
SN  - 2666-3899
VL  - 2
IS  - 9
PB  - Elsevier
CY  - Amsterdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Discher, Sören
A1  - Richter, Rico
A1  - Döllner, Jürgen Roland Friedrich
T1  - Interactive and View-Dependent See-Through Lenses for Massive 3D Point Clouds
JF  - Advances in 3D Geoinformation
N2  - 3D point clouds are a digital representation of our world and used in a variety of applications. They are captured with LiDAR or derived by image-matching approaches to get surface information of objects, e.g., indoor scenes, buildings, infrastructures, cities, and landscapes. We present novel interaction and visualization techniques for heterogeneous, time variant, and semantically rich 3D point clouds. Interactive and view-dependent see-through lenses are introduced as exploration tools to enhance recognition of objects, semantics, and temporal changes within 3D point cloud depictions. We also develop filtering and highlighting techniques that are used to dissolve occlusion to give context-specific insights. All techniques can be combined with an out-of-core real-time rendering system for massive 3D point clouds. We have evaluated the presented approach with 3D point clouds from different application domains. The results show the usability and how different visualization and exploration tasks can be improved for a variety of domain-specific applications.
KW  - 3D point clouds
KW  - LIDAR
KW  - Visualization
KW  - Point-based rendering
Y1  - 2016
SN  - 978-3-319-25691-7
SN  - 978-3-319-25689-4
U6  - https://doi.org/10.1007/978-3-319-25691-7_3
SN  - 1863-2246
SP  - 49
EP  - 62
PB  - Springer
CY  - Cham
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Doerr, Benjamin
A1  - Krejca, Martin Stefan
T1  - A simplified run time analysis of the univariate marginal distribution algorithm on LeadingOnes
JF  - Theoretical computer science
N2  - With elementary means, we prove a stronger run time guarantee for the univariate marginal distribution algorithm (UMDA) optimizing the LEADINGONES benchmark function in the desirable regime with low genetic drift. If the population size is at least quasilinear, then, with high probability, the UMDA samples the optimum in a number of iterations that is linear in the problem size divided by the logarithm of the UMDA's selection rate. This improves over the previous guarantee, obtained by Dang and Lehre (2015) via the deep level-based population method, both in terms of the run time and by demonstrating further run time gains from small selection rates. Under similar assumptions, we prove a lower bound that matches our upper bound up to constant factors.
KW  - Theory
KW  - Estimation-of-distribution algorithm
KW  - Run time analysis
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1016/j.tcs.2020.11.028
SN  - 0304-3975
SN  - 1879-2294
VL  - 851
SP  - 121
EP  - 128
PB  - Elsevier
CY  - Amsterdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Doerr, Benjamin
A1  - Neumann, Frank
A1  - Sutton, Andrew M.
T1  - Time Complexity Analysis of Evolutionary Algorithms on Random Satisfiable k-CNF Formulas
JF  - Algorithmica : an international journal in computer science
N2  - We contribute to the theoretical understanding of randomized search heuristics by investigating their optimization behavior on satisfiable random k-satisfiability instances both in the planted solution model and the uniform model conditional on satisfiability. Denoting the number of variables by n, our main technical result is that the simple () evolutionary algorithm with high probability finds a satisfying assignment in time when the clause-variable density is at least logarithmic. For low density instances, evolutionary algorithms seem to be less effective, and all we can show is a subexponential upper bound on the runtime for densities below . We complement these mathematical results with numerical experiments on a broader density spectrum. They indicate that, indeed, the () EA is less efficient on lower densities. Our experiments also suggest that the implicit constants hidden in our main runtime guarantee are low. Our main result extends and considerably improves the result obtained by Sutton and Neumann (Lect Notes Comput Sci 8672:942-951, 2014) in terms of runtime, minimum density, and clause length. These improvements are made possible by establishing a close fitness-distance correlation in certain parts of the search space. This approach might be of independent interest and could be useful for other average-case analyses of randomized search heuristics. While the notion of a fitness-distance correlation has been around for a long time, to the best of our knowledge, this is the first time that fitness-distance correlation is explicitly used to rigorously prove a performance statement for an evolutionary algorithm.
KW  - Runtime analysis
KW  - Satisfiability
KW  - Fitness-distance correlation
Y1  - 2016
U6  - https://doi.org/10.1007/s00453-016-0190-3
SN  - 0178-4617
SN  - 1432-0541
VL  - 78
SP  - 561
EP  - 586
PB  - Springer
CY  - New York
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Draisbach, Uwe
A1  - Naumann, Felix
A1  - Szott, Sascha
A1  - Wonneberg, Oliver
T1  - Adaptive windows for duplicate detection
N2  - Duplicate detection is the task of identifying all groups of records within a data set that represent the same real-world entity, respectively. This task is difficult, because (i) representations might differ slightly, so some similarity measure must be defined to compare pairs of records and (ii) data sets might have a high volume making a pair-wise comparison of all records infeasible. To tackle the second problem, many algorithms have been suggested that partition the data set and compare all record pairs only within each partition. One well-known such approach is the Sorted Neighborhood Method (SNM), which sorts the data according to some key and then advances a window over the data comparing only records that appear within the same window. We propose several variations of SNM that have in common a varying window size and advancement. The general intuition of such adaptive windows is that there might be regions of high similarity suggesting a larger window size and regions of lower similarity suggesting a smaller window size. We propose and thoroughly evaluate several adaption strategies, some of which are provably better than the original SNM in terms of efficiency (same results with fewer comparisons).
N2  - Duplikaterkennung beschreibt das Auffinden von mehreren Datensätzen, die das gleiche Realwelt-Objekt repräsentieren. Diese Aufgabe ist nicht trivial, da sich (i) die Datensätze geringfügig unterscheiden können, so dass Ähnlichkeitsmaße für einen paarweisen Vergleich benötigt werden, und (ii) aufgrund der Datenmenge ein vollständiger, paarweiser Vergleich nicht möglich ist. Zur Lösung des zweiten Problems existieren verschiedene Algorithmen, die die Datenmenge partitionieren und nur noch innerhalb der Partitionen Vergleiche durchführen. Einer dieser Algorithmen ist die Sorted-Neighborhood-Methode (SNM), welche Daten anhand eines Schlüssels sortiert und dann ein Fenster über die sortierten Daten schiebt. Vergleiche werden nur innerhalb dieses Fensters durchgeführt. Wir beschreiben verschiedene Variationen der Sorted-Neighborhood-Methode, die auf variierenden Fenstergrößen basieren. Diese Ansätze basieren auf der Intuition, dass Bereiche mit größerer und geringerer Ähnlichkeiten innerhalb der sortierten Datensätze existieren, für die entsprechend größere bzw. kleinere Fenstergrößen sinnvoll sind. Wir beschreiben und evaluieren verschiedene Adaptierungs-Strategien, von denen nachweislich einige bezüglich Effizienz besser sind als die originale Sorted-Neighborhood-Methode (gleiches Ergebnis bei weniger Vergleichen).
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 49 
KW  - Informationssysteme
KW  - Datenqualität
KW  - Datenintegration
KW  - Duplikaterkennung
KW  - Duplicate Detection
KW  - Data Quality
KW  - Data Integration
KW  - Information Systems
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-53007
SN  - 978-3-86956-143-1
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Dreseler, Markus
A1  - Boissier, Martin
A1  - Rabl, Tilmann
A1  - Uflacker, Matthias
T1  - Quantifying TPC-H choke points and their optimizations
JF  - Proceedings of the VLDB Endowment
N2  - TPC-H continues to be the most widely used benchmark for relational OLAP systems. It poses a number of challenges, also known as "choke points", which database systems have to solve in order to achieve good benchmark results. Examples include joins across multiple tables, correlated subqueries, and correlations within the TPC-H data set. Knowing the impact of such optimizations helps in developing optimizers as well as in interpreting TPC-H results across database systems.
This paper provides a systematic analysis of choke points and their optimizations. It complements previous work on TPC-H choke points by providing a quantitative discussion of their relevance. It focuses on eleven choke points where the optimizations are beneficial independently of the database system. Of these, the flattening of subqueries and the placement of predicates have the biggest impact. Three queries (Q2, Q17, and Q21) are strongly ifluenced by the choice of an efficient query plan; three others (Q1, Q13, and Q18) are less influenced by plan optimizations and more dependent on an efficient execution engine.
Y1  - 2020
U6  - https://doi.org/10.14778/3389133.3389138
SN  - 2150-8097
VL  - 13
IS  - 8
SP  - 1206
EP  - 1220
PB  - Association for Computing Machinery
CY  - New York
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Dyck, Johannes
A1  - Giese, Holger
T1  - k-Inductive invariant checking for graph transformation systems
N2  - While offering significant expressive power, graph transformation systems often come with rather limited capabilities for automated analysis, particularly if systems with many possible initial graphs and large or infinite state spaces are concerned. One approach that tries to overcome these limitations is inductive invariant checking. However, the verification of inductive invariants often requires extensive knowledge about the system in question and faces the approach-inherent challenges of locality and lack of context.

To address that, this report discusses k-inductive invariant checking for graph transformation systems as a generalization of inductive invariants. The additional context acquired by taking multiple (k) steps into account is the key difference to inductive invariant checking and is often enough to establish the desired invariants without requiring the iterative development of additional properties.

To analyze possibly infinite systems in a finite fashion, we introduce a symbolic encoding for transformation traces using a restricted form of nested application conditions. As its central contribution, this report then presents a formal approach and algorithm to verify graph constraints as k-inductive invariants. We prove the approach's correctness and demonstrate its applicability by means of several examples evaluated with a prototypical implementation of our algorithm.
N2  - Während Graphtransformationssysteme einerseits einen ausdrucksstarken Formalismus bereitstellen, existieren andererseits nur eingeschränkte Möglichkeiten für die automatische Analyse. Dies gilt insbesondere für die Analyse von Systemen mit einer Vielzahl an initialen Graphen oder mit großen oder unendlichen Zustandsräumen. Ein möglicher Ansatz, um diese Einschränkungen zu umgehen, sind induktive Invarianten. Allerdings erfordert die Verifkation induktiver Invarianten oft erweitertes Wissen über das zu verifizierende System; weiterhin muss diese Verifikationstechnik mit den spezifischen Problemen der Lokalität und des Mangels an Kontextwissen umgehen.

Dieser Bericht betrachtet k-induktive Invarianten - eine Verallgemeinerung induktiver Invarienten - für Graphtransformationssysteme als einen möglichen Ansatz, um diese Probleme anzugehen. Zusätzliches Kontextwissen, das durch die Analyse mehrerer (k) Schritte gewonnen werden kann, macht den entscheidenden Unterschied zu induktiven Invarianten aus und genügt oft, um die gewünschten Invarianten ohne die iterative Entwicklung zusätzlicher Eigenschaften zu verifizieren.

Um unendliche Systeme in endlicher Zeit zu analysieren, führen wir eine symbolische Kodierung von Transformationssequenzen ein, die auf verschachtelten Anwendungsbedingungen basiert. Unser zentraler Beitrag ist dann ein formaler Ansatz und Algorithmus zur Verifikation von Graphbedingungen als k-induktive Invarianten. Wir führen einen formalen Beweis, um die Korrektheit unseres Verfahrens nachzuweisen, und demonstrieren die Anwendbarkeit des Verfahrens an mehreren Beispielen, die mit einer prototypischen Implementierung verifiziert wurden.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 119 
KW  - formal verification
KW  - static analysis
KW  - graph transformation
KW  - typed graph transformation systems
KW  - graph constraints
KW  - nested application conditions
KW  - k-inductive invariants
KW  - k-induction
KW  - k-inductive invariant checking
KW  - transformation sequences
KW  - s/t-pattern sequences
KW  - formale Verifikation
KW  - statische Analyse
KW  - Graphtransformationen
KW  - Graphtransformationssysteme
KW  - Graphbedingungen
KW  - verschachtelte Anwednungsbedingungen
KW  - k-induktive Invarianten
KW  - k-Induktion
KW  - k-induktives Invariant-Checking
KW  - Transformationssequenzen
KW  - Sequenzen von s/t-Pattern
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-397044
SN  - 978-3-86956-406-7
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 119
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Dyck, Johannes
A1  - Giese, Holger
T1  - Inductive invariant checking with partial negative application conditions
N2  - Graph transformation systems are a powerful formal model to capture model transformations or systems with infinite state space, among others. However, this expressive power comes at the cost of rather limited automated analysis capabilities. The general case of unbounded many initial graphs or infinite state spaces is only supported by approaches with rather limited scalability or expressiveness. In this report we improve an existing approach for the automated verification of inductive invariants for graph transformation systems. By employing partial negative application conditions to represent and check many alternative conditions in a more compact manner, we can check examples with rules and constraints of substantially higher complexity. We also substantially extend the expressive power by supporting more complex negative application conditions and provide higher accuracy by employing advanced implication checks. The improvements are evaluated and compared with another applicable tool by considering three case studies.
N2  - Graphtransformationssysteme stellen ein ausdrucksstarkes formales Modell zur Verfügung, um Modelltransformationen und Systeme mit unendlichem Zustandsraum zu beschreiben. Allerdings sorgt diese Ausdrucksstärke für signifikante Einschränkungen bei der automatischen Analyse. Ansätze, die die Analyse allgemeiner Systeme mit unendlichem Zustandsraum oder beliebig vielen initialen Graphen unterstützen, sind in ihrer Skalierbarkeit oder Ausdrucksstärke stark eingeschränkt. In diesem Bericht beschreiben wir Verbesserungen eines existierenden Ansatzes für die automatische Verifikation induktiver Invarianten in Graphtransformationssystemen. Durch die Verwendung partieller negativer Anwendungsbedingungen für die Repräsentation und Überprüfung einer Vielzahl an Bedingungen in kompakterer Form können Regeln und Bedingungen von deutlich höhrerer Komplexität verifiziert werden. Weiterhin wird die Ausdrucksstärke des Ansatzes beträchtlich erhöht, indem die Verwendung komplexerer negativer Anwendungsbedingungen und erweiterter Implikationstests ermöglicht wird. Alle diese Verbesserungen werden evaluiert und mit einem anderen anwendbaren Werkzeug anhand von drei Fallstudien verglichen.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 98 
KW  - verification
KW  - inductive invariant checking
KW  - graph transformation
KW  - partial application conditions
KW  - Verifikation
KW  - induktives Invariant Checking
KW  - Graphtransformationen
KW  - partielle Anwendungsbedingungen
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-77748
SN  - 978-3-86956-333-6
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 98
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Dyck, Johannes
A1  - Giese, Holger
A1  - Lambers, Leen
T1  - Automatic verification of behavior preservation at the transformation level for relational model transformation
N2  - The correctness of model transformations is a crucial element for model-driven engineering of high quality software. In particular, behavior preservation is the most important correctness property avoiding the introduction of semantic errors during the model-driven engineering process.  Behavior preservation verification techniques either show that specific properties are preserved, or more generally and complex, they show some kind of behavioral equivalence or refinement between source and target model of the transformation. Both kinds of behavior preservation verification goals have been presented with automatic tool support for the instance level, i.e. for a given source and target model specified by the model transformation. However, up until now there is no automatic verification approach available at the transformation level, i.e. for all source and target models specified by the model transformation.

In this report, we extend our results presented in [27] and outline a new sophisticated approach for the automatic verification of behavior preservation captured by bisimulation resp. simulation for model transformations specified by triple graph grammars and semantic definitions given by graph transformation rules. In particular, we show that the behavior preservation problem can be reduced to invariant checking for graph transformation and that the resulting checking problem can be addressed by our own invariant checker even for a complex example where a sequence chart is transformed into communicating automata. We further discuss today's limitations of invariant checking for graph transformation and motivate further lines of future work in this direction.
N2  - Die Korrektheit von Modelltransformationen ist von zentraler Wichtigkeit bei der Anwendung modellgetriebener Softwareentwicklung für die Entwicklung hochqualitativer Software. Insbesondere verhindert Verhaltensbewahrung als wichtigste Korrektheitseigenschaft die Entstehung semantischer Fehler während des modellgetriebenen Entwicklungsprozesses. Techniken zur Verifikation von Verhaltensbewahrung zeigen, dass bestimmte spezifische Eigenschaften bewahrt bleiben oder, im allgemeineren und komplexeren Fall, dass eine Form von Verhaltensäquivalenz oder Verhaltensverfeinerung zwischen Quell- und Zielmodell der Transformation besteht. Für beide Ansätze existieren automatisierte Werkzeuge für die Verifikation auf der Instanzebene, also zur Überprüfung konkreter Paare aus Quell- und Zielmodellen der Transformation. Allerdings existiert kein automatischer Verifikationsansatz, der auf der Transformationsebene arbeitet, also Aussagen zu allen Quell- und Zielmodellen einer Modelltransformation treffen kann.

Dieser Bericht erweitert unsere Vorarbeit und Ergebnisse aus [27] und stellt einen neuen Ansatz zur automatischen Verifikation von Verhaltensbewahrung vor, der auf Bisimulation bzw. Simulation basiert. Dabei werden Modelltransformationen durch Triple-Graph-Grammatiken und Verhaltensdefinitionen mittels Graphtransformationsregeln beschrieben. Insbesondere weisen wir nach, dass das Problem der Verhaltensbewahrung durch Bisimulation auf Invariant-Checking für Graphtransformationssysteme reduziert werden kann und dass das entstehende Invariant-Checking-Problem für ein komplexes Beispiel durch unser Werkzeug zur Verifikation induktiver Invarianten gelöst werden kann. Das Beispiel beschreibt die Transformation von Sequenzdiagrammen in Systeme kommunizierender Automaten. Darüber hinaus diskutieren wir bestehende Einschränkungen von Invariant-Checking für Graphtransformationssysteme und Ansätze für zukünftige Arbeiten in diesem Bereich.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 112 
KW  - model transformation
KW  - behavior preservation
KW  - semantics preservation
KW  - relational model transformation
KW  - bisimulation
KW  - simulation
KW  - invariant checking
KW  - transformation level
KW  - behavioral equivalenc
KW  - behavioral refinement
KW  - behavioral abstraction
KW  - graph transformation systems
KW  - graph constraints
KW  - triple graph grammars
KW  - Modelltransformationen
KW  - Verhaltensbewahrung
KW  - relationale Modelltransformationen
KW  - Bisimulation
KW  - Simulation
KW  - Invariant-Checking
KW  - Transformationsebene
KW  - Verhaltensäquivalenz
KW  - Verhaltensverfeinerung
KW  - Verhaltensabstraktion
KW  - Graphtransformationssysteme
KW  - Graph-Constraints
KW  - Triple-Graph-Grammatiken
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100279
SN  - 978-3-86956-391-6
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 112
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Döllner, Jürgen Roland Friedrich
A1  - Kirsch, Florian
A1  - Nienhaus, Marc
T1  - Visualizing Design and Spatial Assembly of Interactive CSG
N2  - For interactive construction of CSG models understanding the layout of a model is essential for its efficient manipulation. To understand position and orientation of aggregated components of a CSG model, we need to realize its visible and occluded parts as a whole. Hence, transparency and enhanced outlines are key techniques to assist comprehension. We present a novel real-time rendering technique for visualizing design and spatial assembly of CSG models. As enabling technology we combine an image-space CSG rendering algorithm with blueprint rendering. Blueprint rendering applies depth peeling for extracting layers of ordered depth from polygonal models and then composes them in sorted order facilitating a clear insight of the models. We develop a solution for implementing depth peeling for CSG models considering their depth complexity. Capturing surface colors of each layer and later combining the results allows for generating order-independent transparency as one major rendering technique for CSG models. We further define visually important edges for CSG models and integrate an image-space edgeenhancement technique for detecting them in each layer. In this way, we extract visually important edges that are directly and not directly visible to outline a model’s layout. Combining edges with transparency rendering, finally, generates edge-enhanced depictions of image-based CSG models and allows us to realize their complex, spatial assembly.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 07 
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33771
SN  - 978-3-937786-56-2
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Eid-Sabbagh, Rami-Habib
T1  - Business process architectures
BT  - concepts, formalism, and analysis
N2  - Business Process Management has become an integral part of modern organizations in the private and public sector for improving their operations. In the course of Business Process Management efforts, companies and organizations assemble large process model repositories with many hundreds and thousands of business process models bearing a large amount of information. With the advent of large business process model collections, new challenges arise as structuring and managing a large amount of process models, their maintenance, and their quality assurance.
This is covered by business process architectures that have been introduced for organizing and structuring business process model collections. A variety of business process architecture approaches have been proposed that align business processes along aspects of interest, e. g., goals, functions, or objects. They provide a high level categorization of single processes ignoring their interdependencies, thus hiding valuable information. The production of goods or the delivery of services are often realized by a complex system of interdependent business processes. Hence, taking a holistic view at business processes interdependencies becomes a major necessity to organize, analyze, and assess the impact of their re-/design. Visualizing business processes interdependencies reveals hidden and implicit information from a process model collection.
In this thesis, we present a novel Business Process Architecture approach for representing and analyzing business process interdependencies on an abstract level. We propose a formal definition of our Business Process Architecture approach, design correctness criteria, and develop analysis techniques for assessing their quality. We describe a methodology for applying our Business Process Architecture approach top-down and bottom-up. This includes techniques for Business Process Architecture extraction from, and decomposition to process models while considering consistency issues between business process architecture and process model level. Using our extraction algorithm, we present a novel technique to identify and visualize data interdependencies in Business Process Data Architectures. Our Business Process Architecture approach provides business process experts,managers, and other users of a process model collection with an overview that allows reasoning about a large set of process models,
understanding, and analyzing their interdependencies in a facilitated way. In this regard we evaluated our Business Process Architecture approach in an experiment and provide implementations of selected techniques.
N2  - Geschäftsprozessmanagement nimmt heutzutage eine zentrale Rolle zur Verbesserung von Geschäftsabläufen in Organisationen des öffentlichen und privaten Sektors ein. Im Laufe von Geschäftsprozessmanagementprojekten
entstehen große Prozessmodellsammlungen mit hunderten und tausenden Prozessmodellen, die vielfältige Informationen enthalten. Mit der Entstehung großer Prozessmodellsammlungen, entstehen neue Herausforderungen. Diese beinhalten die Strukturierung und Organisation vieler Prozessmodelle, ihre Pflege und Aktualisierung, sowie ihre Qualitätssicherung.
Mit diesen Herausforderungen befassen sich Geschäftsprozessarchitekturen. Viele der aktuellen Geschäftsprozessarchitekturen ordnen
Geschäftsprozesse nach bestimmen Aspekten von Interesse, zum
Beispiel, nach Zielen, Funktionen, oder Geschäftsobjekten. Diese Herangehensweisen bieten eine sehr abstrakte Kategorisierung von einzelnen Geschäftsprozessen, wobei sie wichtige Abhängigkeiten zwischen Prozessen ignorieren und so wertvolle Informationen verbergen.
Die Produktion von Waren und das Anbieten von Dienstleistungen bilden ein komplexes System untereinander abhängiger Geschäftsprozesse. Diesbezüglich ist es unabdingbar eine ganzheitliche Sicht auf Geschäftsprozesse und ihre Abhängigkeiten zu schaffen, um die Geschäftsprozesse zu organisieren, zu analysieren und zu optimieren. Die Darstellung von Geschäftsprozessabhängigkeiten zeigt
versteckte und implizite Informationen auf, die bisher in Geschäftsprozesssammlungen
verborgen blieben.
In dieser Arbeit stellen wir eine Geschäftsprozessarchitekturmethodik
vor, die es erlaubt Geschäftsprozessabhänigigkeiten auf einer abstrakten Ebene darzustellen und zu analysieren. Wir führen eine formale Definition unserer Geschäftsprozessarchitektur und entsprechende
Korrektheitskriterien ein. Darauf aufbauend stellen wir Analysetechniken
für unsere Geschäftsprozessarchitektur vor. In einem
Anwendungsrahmenwerk eläutern wir die top-down und bottomup
Anwendung unserer Geschäftsprozessarchitekturmethodik. Dies
beinhaltet die Beschreibung von Algorithmen zur Extraktion von Geschäftsprozessarchitekturen
und zur Generierung von Prozessmodellen
aus Geschäftsprozessarchitekturen, die die Konsistenz zwischen den Elementen auf Prozessmodellebene und Geschäftsprozessarchitekturebene
gewährleisten. Aufbauend auf dem Extraktionsalgorithmus,
stellen wir eine neue Technik zur Identifizierung, Extraktion, und Visualisierung von versteckten Datenabhängigkeiten zwischen Prozessmodellen in Geschäftsprozessdatenarchitekturen vor.
Unsere Arbeit stellt Geschäftsprozessexperten, Manager, und Nutzern einer Geschäftsprozessmodellsammlung eine Methodik zur Verfügung, die es ihnen ermöglicht und vereinfacht, eine Übersicht über Prozesse und ihren Abhängigkeiten zu erstellen, diese zu verstehen und zu analysieren. Diesbezüglich haben wir unsere Geschäftsprozessarchitekturmethodik in einem empirischen Experiment auf ihre Anwendbarkeit und Effektivität untersucht und zur weiteren Evaluierung ausgewählte Algorithmen implementiert.
KW  - business process architecture
KW  - bpm
KW  - formalism
KW  - analysis
KW  - abstraction
KW  - Prozessarchitektur
KW  - Geschäftsprozessmanagement
KW  - Analyse
KW  - Abstraktion
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-79719
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Eid-Sabbagh, Rami-Habib
A1  - Hewelt, Marcin
A1  - Weske, Mathias
T1  - Business process architectures with multiplicities : transformation and correctness
N2  - Business processes are instrumental to manage work in organisations. To study the interdependencies between business processes, Business Process Architectures have been introduced. These express trigger and message ow relations between business processes. When we investigate real world Business Process Architectures, we find complex interdependencies, involving multiple process instances. These aspects have not been studied in detail so far, especially concerning correctness properties. In this paper, we propose a modular transformation of BPAs to open nets for the analysis of behavior involving multiple business processes with multiplicities. For this purpose we introduce intermediary nets to portray semantics of multiplicity specifications. We evaluate our approach on a use case from the public sector.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 77 
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-66780
SN  - 978-3-86956-257-5
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - Fan, Yang
A1  - Masuhara, Hidehiko
A1  - Aotani, Tomoyuki
A1  - Nielson, Flemming
A1  - Nielson, Hanne Riis
T1  - AspectKE*: Security aspects with program analysis for distributed systems
N2  - Enforcing security policies to distributed systems is difficult, in particular, when a system contains untrusted components. We designed AspectKE*, a distributed AOP language based on a tuple space, to tackle this issue. In AspectKE*, aspects can enforce access control policies that depend on future behavior of running processes. One of the key language features is the predicates and functions that extract results of static program analysis, which are useful for defining security aspects that have to know about future behavior of a program. AspectKE* also provides a novel variable binding mechanism for pointcuts, so that pointcuts can uniformly specify join points based on both static and dynamic information about the program. Our implementation strategy performs fundamental static analysis at load-time, so as to retain runtime overheads minimal. We implemented a compiler for AspectKE*, and demonstrate usefulness of AspectKE* through a security aspect for a distributed chat system.
KW  - aspect oriented programming
KW  - program analysis
KW  - security policies
KW  - distributed systems
KW  - tuple spaces
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41369
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Felgentreff, Tim
A1  - Borning, Alan
A1  - Hirschfeld, Robert
T1  - Babelsberg : specifying and solving constraints on object behavior
N2  - Constraints allow developers to specify desired properties of systems in a number of domains, and have those properties be maintained automatically. This results in compact, declarative code, avoiding scattered code to check and imperatively re-satisfy invariants. Despite these advantages, constraint programming is not yet widespread, with standard imperative programming still the norm. There is a long history of research on integrating constraint programming with the imperative paradigm. However, this integration typically does not unify the constructs for encapsulation and abstraction from both paradigms. This impedes re-use of modules, as client code written in one paradigm can only use modules written to support that paradigm. Modules require redundant definitions if they are to be used in both paradigms. We present a language – Babelsberg – that unifies the constructs for en- capsulation and abstraction by using only object-oriented method definitions for both declarative and imperative code. Our prototype – Babelsberg/R – is an extension to Ruby, and continues to support Ruby’s object-oriented se- mantics. It allows programmers to add constraints to existing Ruby programs in incremental steps by placing them on the results of normal object-oriented message sends. It is implemented by modifying a state-of-the-art Ruby virtual machine. The performance of standard object-oriented code without con- straints is only modestly impacted, with typically less than 10% overhead compared with the unmodified virtual machine. Furthermore, our architec- ture for adding multiple constraint solvers allows Babelsberg to deal with constraints in a variety of domains. We argue that our approach provides a useful step toward making con- straint solving a generic tool for object-oriented programmers. We also provide example applications, written in our Ruby-based implementation, which use constraints in a variety of application domains, including interactive graphics, circuit simulations, data streaming with both hard and soft constraints on performance, and configuration file Management.
N2  - Constraints – Beschränkungen und Abhängigkeiten zwischen Systemteilen – erlauben es Entwicklern, erwünschte Eigenschaften von Systemen zu spezifizieren, sodass diese automatisch sichergestellt werden. Das führt zu kompaktem, deklarativem Quelltext, und vermeidet verstreute Anweisungen, die wiederholt Invarianten prüfen und wiederherstellen müssen. Trotz dieser Vorteile ist Programmieren mit Constraints nicht verbreitet, sondern imperatives Programmieren die Norm. Es gibt eine lange Forschungsgeschichte zur Integration von Constraints mit imperativem Programmieren. Jedoch vereinheitlicht diese Integration nicht die Programmierkonstrukte zur Abstraktion und Kapselung beider Paradigmen. Das verhindert die Wiederverwendung von Modulen, da Quelltext, der in einem Paradigma geschrieben wurde, nur Module verwenden kann, die so geschrieben sind, dass sie dieses Paradigma unterstützen. Module benötigen daher redundante Definitionen, wenn sie in beiden Paradigmen zur Verfügung stehen sollen. Wir präsentieren hier eine Sprache – Babelsberg – welche die Konstrukte zur Abstraktion und Kapselung vereinheitlicht, indem sie bekannte objektorientierte Methodendefinitionen sowohl für deklarativen, als auch für imperativen Code verwendet. Unser Prototyp –Babelsberg/R – ist eine Erweiterung von Ruby, und unterstützt Rubys objektorientierte Semantik. Dieser erlaubt es Programmieren, Constraints schrittweise zu existierenden Ruby Programmen hinzuzufügen, indem diese auf den Ergebnissen von Methodenaufrufen deklariert werden. Der Prototyp ist auf Basis einer virtuellen Maschine für Ruby implementiert, wobei die Ausführungsgeschwindigkeit von objektorienterten Programmteilen ohne Constraints nur minimal – typischerweise weniger als 10% – beeinträchtigt wird. Weiterhin erlaubt es unsere Architektur, je nach Anwendungsfall, mehrere Lösungsalgorithmen für Constraints zu verwenden. Wir argumentieren, dass unser Ansatz einen nützlichen Schritt darstellt, um Programmieren mit Constraints zu einem allgemeinen Werkzeug für objektorientierte Programmierer zu machen. Wir zeigen Beispielanwendungen, die unserer Ruby-basierten Implementierung geschrieben sind, welche Constraints in einer Reihe von Anwendungen verwenden: Für interaktive Grafik, Schaltkreissimulation, Datenströme mit sowohl harten, als auch weichen Constraints bezüglich ihrer Geschwindigkeit, und Konfigurationsverwaltung.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 81 
KW  - Constraints
KW  - Beschränkungen und Abhängigkeiten
KW  - Objekt-orientiertes Programmieren mit Constraints
KW  - Constraints
KW  - Object Constraint Programming
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-67296
SN  - 978-3-86956-265-0
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Felgentreff, Tim
A1  - Hirschfeld, Robert
A1  - Millstein, Todd
A1  - Borning, Alan
T1  - Babelsberg/RML
BT  - executable semantics and language testing with RML
N2  - New programming language designs are often evaluated on concrete implementations. However, in order to draw conclusions about the language design from the evaluation of concrete programming languages, these implementations need to be verified against the formalism of the design. To that end, we also have to ensure that the design actually meets its stated goals. A useful tool for the latter has been to create an executable semantics from a formalism that can execute a test suite of examples. However, this mechanism so far did not allow to verify an implementation against the design.
Babelsberg is a new design for a family of object-constraint languages. Recently, we have developed a formal semantics to clarify some issues in the design of those languages. Supplementing this work, we report here on how this formalism is turned into an executable operational semantics using the RML system. Furthermore, we show how we extended the executable semantics to create a framework that can generate test suites for the concrete Babelsberg implementations that provide traceability from the design to the language. Finally, we discuss how these test suites helped us find and correct mistakes in the Babelsberg implementation for JavaScript.
N2  - Neue Programmiersprachdesigns werden typischerweise anhand konkreter Implementierungen bewertet. Um jedoch Schlüsse aus den Erfahrungen mit einer konkreten Programmiersprache auf ein Sprachdesign ziehen zu können, muss die konkrete Sprache verifizierbar dem Design entsprechen. Zudem muss sichergestellt sein, dass das formale Design seine gesetzten Ziele auch erfüllt. Dabei haben sich ausführbare Semantiken als ein nützliches Werkzeug erwiesen, um letzteres sicherzustellen. Allerdings half dieses Werkzeug bisher nicht, auch die konkrete Implementierung gegen das Design zu verifizieren.
Babelsberg ist ein neues Design für eine Familie von Objekt-Constraint Programmiersprachen, zu der wir eine formale Semantik entwickelt haben, die einige Details des Designs klarstellt. Ergänzend dazu berichten wir hier, wie dieser Formalismus in eine ausführbare Semantik mithilfe des RML Systems umgewandelt werden kann. Weiterhin zeigen wir, wie wir diese ausführbare Semantik um ein Rahmenwerk erweitert haben, mit dem sich programmatische Tests für die konkreten Babelsberg Implementierungen erzeugen lassen, welche Rückverfolgbarkeit von der Sprachimplementierung zum Sprachdesign sicherstellen. Schlussendlich diskutieren wir, wie diese Tests uns erlaubten, Fehler in der Babelsberg Implementierung für JavaScript zu finden und zu beheben.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 103 
KW  - object-constraint programming
KW  - executable semantics
KW  - language specification
KW  - Objekt-Constraint Programmierung
KW  - ausführbare Semantiken
KW  - Sprachspezifikation
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-83826
SN  - 978-3-86956-348-0
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 103
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Geller, Felix
A1  - Hirschfeld, Robert
A1  - Bracha, Gilad
T1  - Pattern Matching for an object-oriented and dynamically typed programming language
N2  - Pattern matching is a well-established concept in the functional programming community. It provides the means for concisely identifying and destructuring values of interest. This enables a clean separation of data structures and respective functionality, as well as dispatching functionality based on more than a single value. Unfortunately, expressive pattern matching facilities are seldomly incorporated in present object-oriented programming languages. We present a seamless integration of pattern matching facilities in an object-oriented and dynamically typed programming language: Newspeak. We describe language extensions to improve the practicability and integrate our additions with the existing programming environment for Newspeak. This report is based on the first author’s master’s thesis.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 36 
KW  - Pattern Matching
KW  - Musterabgleich
KW  - Muster
KW  - Objekt-Orientiertes Programmieren
KW  - Dynamische Typ Systeme
KW  - Pattern Matching
KW  - Patterns
KW  - Object-Oriented Programming
KW  - Dynamic Type System
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-43035
SN  - 978-3-86956-065-6
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ghahremani, Sona
A1  - Giese, Holger
T1  - Evaluation of self-healing systems
BT  - An analysis of the state-of-the-art and required improvements
JF  - Computers
N2  - Evaluating the performance of self-adaptive systems is challenging due to their interactions with often highly dynamic environments. In the specific case of self-healing systems, the performance evaluations of self-healing approaches and their parameter tuning rely on the considered characteristics of failure occurrences and the resulting interactions with the self-healing actions. In this paper, we first study the state-of-the-art for evaluating the performances of self-healing systems by means of a systematic literature review. We provide a classification of different input types for such systems and analyse the limitations of each input type. A main finding is that the employed inputs are often not sophisticated regarding the considered characteristics for failure occurrences. To further study the impact of the identified limitations, we present experiments demonstrating that wrong assumptions regarding the characteristics of the failure occurrences can result in large performance prediction errors, disadvantageous design-time decisions concerning the selection of alternative self-healing approaches, and disadvantageous deployment-time decisions concerning parameter tuning. Furthermore, the experiments indicate that employing multiple alternative input characteristics can help with reducing the risk of premature disadvantageous design-time decisions.
KW  - self-healing
KW  - failure model
KW  - performance
KW  - simulation
KW  - evaluation
Y1  - 2020
U6  - https://doi.org/10.3390/computers9010016
SN  - 2073-431X
VL  - 9
IS  - 1
PB  - MDPI
CY  - Basel
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Giese, Holger
A1  - Becker, Basil
T1  - Modeling and verifying dynamic evolving service-oriented architectures
N2  - The service-oriented architecture supports the dynamic assembly and runtime reconfiguration of complex open IT landscapes by means of runtime binding of service contracts, launching of new components and termination of outdated ones. Furthermore, the evolution of these IT landscapes is not restricted to exchanging components with other ones using the same service contracts, as new services contracts can be added as well. However, current approaches for modeling and verification of service-oriented architectures do not support these important capabilities to their full extend.In this report we present an extension of the current OMG proposal for service modeling with UML - SoaML - which overcomes these limitations. It permits modeling services and their service contracts at different levels of abstraction, provides a formal semantics for all modeling concepts, and enables verifying critical properties. Our compositional and incremental verification approach allows for complex properties including communication parameters and time and covers besides the dynamic binding of service contracts and the replacement of components also the evolution of the systems by means of new service contracts. The modeling as well as verification capabilities of the presented approach are demonstrated by means of a supply chain example and the verification results of a first prototype are shown.
N2  - Service-Orientierte Architekturen erlauben die dynamische Zusammensetzung und Rekonfiguration komplexer, offener IT Landschaften durch Bindung von Service Contracts zur Laufzeit, starten neuer Komponenten und beenden von veralteten. Die Evolution dieser Systeme ist nicht auf den Austausch von Komponenten-Implementierungen bei Beibehaltung der Service-Contracts beschränkt, sondern das Hinzufügen neuer Service-Contracts wird ebenfalls unterstützt. Aktuelle Ansätze zur Modellierung und Verifikation Service-Orientierter Architekturen unterstützen diese wichtigen Eigenschaften, wenn überhaupt, nur unvollständig. In diesem Bericht stellen wir eine Erweiterung des aktuellen OMG Vorschlags zur Service Modellierung mit UML - SoaML - vor, die diese Einschränkungen aufhebt. Unser Ansatz erlaubt die Modellierung von Service Contracts auf verschiedenen Abstraktionsniveaus, besitzt eine fundierte formale Semantik für alle eingeführten Modellierungskonzepte und erlaubt die Verifikation kritischer Eigenschaften. Unser kompositionaler und inkrementeller Verifikationsansatz erlaubt die Verifikation komplexer Eigenschaften einschließlich Kommunikationsparameter und Zeit und deckt neben der dynamischen Bindung von Service Contracts sowie dem Austausch von Komponenten auch die Evolution des gesamten Systems durch das Hinzufügen neuer Service Contracts ab. Die Modellierungs- als auch die Verifikationsfähigkeiten unseres vorgestellten Ansatzes werden durch ein Anwendungsbeispiel aus dem Bereich des Lieferkettenmanagements veranschaulicht.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 75 
KW  - Service-Orientierte Architekturen
KW  - Verifikation
KW  - Contracts
KW  - Evolution
KW  - Unbegrenzter Zustandsraum
KW  - Invarianten
KW  - Modellierung
KW  - SoaML
KW  - Service-Oriented Architecture
KW  - Verification
KW  - Contracts
KW  - Evolution
KW  - Infinite State
KW  - Invariants
KW  - Modeling
KW  - SoaML
KW  - Runtime Binding
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-65112
SN  - 978-3-86956-246-9
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Giese, Holger
A1  - Hildebrandt, Stephan
T1  - Efficient model synchronization of large-scale models
N2  - Model-driven software development requires techniques to consistently propagate modiﬁcations between different related models to realize its full potential. For large-scale models, efﬁciency is essential in this respect. In this paper, we present an improved model synchronization algorithm based on triple graph grammars that is highly efﬁcient and, therefore, can also synchronize large-scale models sufﬁciently fast. We can show, that the overall algorithm has optimal complexity if it is dominating the rule matching and further present extensive measurements that show the efﬁciency of the presented model transformation and synchronization technique.
N2  - Die Model-getriebene Softwareentwicklung benötigt Techniken zur Übertragung von Änderungen zwischen verschiedenen zusammenhängenden Modellen, um vollständig nutzbar zu sein. Bei großen Modellen spielt hier die Effizienz eine entscheidende Rolle. In diesem Bericht stellen wir einen verbesserten Modellsynchronisationsalgorithmus vor, der auf Tripel-Graph-Grammatiken basiert. Dieser arbeitet sehr effizient und kann auch sehr große Modelle schnell synchronisieren. Wir können zeigen, dass der Gesamtalgortihmus eine optimale Komplexität aufweist, sofern er die Ausführung dominiert. Die Effizient des Algorithmus' wird durch einige Benchmarkergebnisse belegt.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 28 
KW  - Model Transformation
KW  - Model Synchronisation
KW  - Tripel-Graph-Grammatik
KW  - Modell-getriebene Softwareentwicklung
KW  - Model Transformation
KW  - Model Synchronization
KW  - Triple Graph Grammars
KW  - Model-Driven Engineering
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-29281
SN  - 978-3-940793-84-3
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Giese, Holger
A1  - Hildebrandt, Stephan
A1  - Lambers, Leen
T1  - Toward bridging the gap between formal semantics and implementation of triple graph grammars
N2  - The correctness of model transformations is a crucial element for the model-driven engineering of high quality software. A prerequisite to verify model transformations at the level of the model transformation specification is that an unambiguous formal semantics exists and that the employed implementation of the model transformation language adheres to this semantics. However, for existing relational model transformation approaches it is usually not really clear under which constraints particular implementations are really conform to the formal semantics. In this paper, we will bridge this gap for the formal semantics of triple graph grammars (TGG) and an existing efficient implementation. Whereas the formal semantics assumes backtracking and ignores non-determinism, practical implementations do not support backtracking, require rule sets that ensure determinism, and include further optimizations. Therefore, we capture how the considered TGG implementation realizes the transformation by means of operational rules, define required criteria and show conformance to the formal semantics if these criteria are fulfilled. We further outline how static analysis can be employed to guarantee these criteria.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 37 
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-45219
SN  - 978-3-86956-078-6
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Giese, Holger
A1  - Hildebrandt, Stephan
A1  - Neumann, Stefan
A1  - Wätzoldt, Sebastian
T1  - Industrial case study on the integration of SysML and AUTOSAR with triple graph grammars
N2  - During the overall development of complex engineering systems different modeling notations are employed. For example, in the domain of automotive systems system engineering models are employed quite early to capture the requirements and basic structuring of the entire system, while software engineering models are used later on to describe the concrete software architecture. Each model helps in addressing the specific design issue with appropriate notations and at a suitable level of abstraction. However, when we step forward from system design to the software design, the engineers have to ensure that all decisions captured in the system design model are correctly transferred to the software engineering model. Even worse, when changes occur later on in either model, today the consistency has to be reestablished in a cumbersome manual step. In this report, we present in an extended version of [Holger Giese, Stefan Neumann, and Stephan Hildebrandt. Model Synchronization at Work: Keeping SysML and AUTOSAR Models Consistent. In Gregor Engels, Claus Lewerentz, Wilhelm Schäfer, Andy Schürr, and B. Westfechtel, editors, Graph Transformations and Model Driven Enginering - Essays Dedicated to Manfred Nagl on the Occasion of his 65th Birthday, volume 5765 of Lecture Notes in Computer Science, pages 555–579. Springer Berlin / Heidelberg, 2010.] how model synchronization and consistency rules can be applied to automate this task and ensure that the different models are kept consistent. We also introduce a general approach for model synchronization. Besides synchronization, the approach consists of tool adapters as well as consistency rules covering the overlap between the synchronized parts of a model and the rest. We present the model synchronization algorithm based on triple graph grammars in detail and further exemplify the general approach by means of a model synchronization solution between system engineering models in SysML and software engineering models in AUTOSAR which has been developed for an industrial partner. In the appendix as extension to [19] the meta-models and all TGG rules for the SysML to AUTOSAR model synchronization are documented.
N2  - Bei der Entwicklung komplexer technischer Systeme werden verschiedene Modellierungssprachen verwendet. Zum Beispiel werden bei der Entwicklung von Systemen in der Automobilindustrie bereits früh im Entwicklungsprozess Systemmodelle verwendet, um die Anforderungen und die grobe Struktur des Gesamtsystems darzustellen. Später werden Softwaremodelle verwendet, um die konkrete Softwarearchitektur zu modellieren. Jedes Modell stellt spezifische Entwurfsaspekte mit Hilfe passender Notationen auf einem angemessenen Abstraktionsniveau dar. Wenn jedoch vom Systementwurf zum Softwareentwurf übergegangen wird, müssen die Entwicklungsingenieure sicherstellen, dass alle Entwurfsentscheidungen, die im Systemmodell enthalten sind, korrekt auf das Softwaremodell übertragen werden. Sobald danach auch noch Änderungen auftreten, muss die Konsistenz zwischen den Modellen in einem aufwändigen manuellen Schritt wiederhergestellt werden. In diesem Bericht zeigen wir, wie Modellsynchronisation und Konsistenzregeln zur Automatisierung dieses Arbeitsschrittes verwendet und die Konsistenz zwischen den Modellen sichergestellt werden können. Außerdem stellen wir einen allgemeinen Ansatz zur Modellsynchronisation vor. Neben der reinen Synchronisation umfasst unsere Lösung weiterhin Tool-Adapter, sowie Konsistenzregeln, die sowohl die Teile der Modelle abdecken, die synchronisiert werden können, als auch die restlichen Teile. Der Modellsynchronisationsalgorithmus basiert auf Tripel-Graph-Grammatiken und wird im Detail erläutert. An Hand einer konkreten Transformation zwischen SysML- und AUTOSAR-Modellen, die im Rahmen eines Industrieprojektes entwickelt wurde, wird der Ansatz demonstriert. Im Anhang des Berichts sind alle TGG-Regeln für die SysML-zu-AUTOSAR-Transformation dokumentiert.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 57 
KW  - Model Transformation
KW  - Model Synchronisation
KW  - SysML
KW  - AUTOSAR
KW  - Tripel-Graph-Grammatik
KW  - Model Transformation
KW  - Model Synchronization
KW  - SysML
KW  - AUTOSAR
KW  - Triple Graph Grammar
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-60184
SN  - 978-3-86956-191-2
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Glander, Tassilo
T1  - Multi-scale representations of virtual 3D city models
T1  - Maßstabsabhängige Repräsentationen virtueller 3D-Stadtmodelle
N2  - Virtual 3D city and landscape models are the main subject investigated in this thesis. They digitally represent urban space and have many applications in different domains, e.g., simulation, cadastral management, and city planning. Visualization is an elementary component of these applications. Photo-realistic visualization with an increasingly high degree of detail leads to fundamental problems for comprehensible visualization. A large number of highly detailed and textured objects within a virtual 3D city model may create visual noise and overload the users with information. Objects are subject to perspective foreshortening and may be occluded or not displayed in a meaningful way, as they are too small. In this thesis we present abstraction techniques that automatically process virtual 3D city and landscape models to derive abstracted representations. These have a reduced degree of detail, while essential characteristics are preserved. After introducing definitions for model, scale, and multi-scale representations, we discuss the fundamentals of map generalization as well as techniques for 3D generalization. The first presented technique is a cell-based generalization of virtual 3D city models. It creates abstract representations that have a highly reduced level of detail while maintaining essential structures, e.g., the infrastructure network, landmark buildings, and free spaces. The technique automatically partitions the input virtual 3D city model into cells based on the infrastructure network. The single building models contained in each cell are aggregated to abstracted cell blocks. Using weighted infrastructure elements, cell blocks can be computed on different hierarchical levels, storing the hierarchy relation between the cell blocks. Furthermore, we identify initial landmark buildings within a cell by comparing the properties of individual buildings with the aggregated properties of the cell. For each block, the identified landmark building models are subtracted using Boolean operations and integrated in a photo-realistic way. Finally, for the interactive 3D visualization we discuss the creation of the virtual 3D geometry and their appearance styling through colors, labeling, and transparency. We demonstrate the technique with example data sets. Additionally, we discuss applications of generalization lenses and transitions between abstract representations. The second technique is a real-time-rendering technique for geometric enhancement of landmark objects within a virtual 3D city model. Depending on the virtual camera distance, landmark objects are scaled to ensure their visibility within a specific distance interval while deforming their environment. First, in a preprocessing step a landmark hierarchy is computed, this is then used to derive distance intervals for the interactive rendering. At runtime, using the virtual camera distance, a scaling factor is computed and applied to each landmark. The scaling factor is interpolated smoothly at the interval boundaries using cubic Bézier splines. Non-landmark geometry that is near landmark objects is deformed with respect to a limited number of landmarks. We demonstrate the technique by applying it to a highly detailed virtual 3D city model and a generalized 3D city model. In addition we discuss an adaptation of the technique for non-linear projections and mobile devices. The third technique is a real-time rendering technique to create abstract 3D isocontour visualization of virtual 3D terrain models. The virtual 3D terrain model is visualized as a layered or stepped relief. The technique works without preprocessing and, as it is implemented using programmable graphics hardware, can be integrated with minimal changes into common terrain rendering techniques. Consequently, the computation is done in the rendering pipeline for each vertex, primitive, i.e., triangle, and fragment. For each vertex, the height is quantized to the nearest isovalue. For each triangle, the vertex configuration with respect to their isovalues is determined first. Using the configuration, the triangle is then subdivided. The subdivision forms a partial step geometry aligned with the triangle. For each fragment, the surface appearance is determined, e.g., depending on the surface texture, shading, and height-color-mapping. Flexible usage of the technique is demonstrated with applications from focus+context visualization, out-of-core terrain rendering, and information visualization. This thesis presents components for the creation of abstract representations of virtual 3D city and landscape models. Re-using visual language from cartography, the techniques enable users to build on their experience with maps when interpreting these representations. Simultaneously, characteristics of 3D geovirtual environments are taken into account by addressing and discussing, e.g., continuous scale, interaction, and perspective.
N2  - Gegenstand der Arbeit sind virtuelle 3D-Stadt- und Landschaftsmodelle, die den städtischen Raum in digitalen Repräsentationen abbilden. Sie werden in vielfältigen Anwendungen und zu unterschiedlichen Zwecken eingesetzt. Dabei ist die Visualisierung ein elementarer Bestandteil dieser Anwendungen. Durch realitätsnahe Darstellung und hohen Detailgrad entstehen jedoch zunehmend fundamentale Probleme für eine verständliche Visualisierung. So führt beispielsweise die hohe Anzahl von detailliert ausmodellierten und texturierten Objekten eines virtuellen 3D-Stadtmodells zu Informationsüberflutung beim Betrachter. In dieser Arbeit werden Abstraktionsverfahren vorgestellt, die diese Probleme behandeln. Ziel der Verfahren ist die automatische Transformation virtueller 3D-Stadt- und Landschaftsmodelle in abstrakte Repräsentationen, die bei reduziertem Detailgrad wichtige Charakteristika erhalten. Nach der Einführung von Grundbegriffen zu Modell, Maßstab und Mehrfachrepräsentationen werden theoretische Grundlagen zur Generalisierung von Karten sowie Verfahren zur 3D-Generalisierung betrachtet. Das erste vorgestellte Verfahren beschreibt die zellbasierte Generalisierung von virtuellen 3DStadtmodellen. Es erzeugt abstrakte Repräsentationen, die drastisch im Detailgrad reduziert sind, erhält dabei jedoch die wichtigsten Strukturen, z.B. das Infrastrukturnetz, Landmarkengebäude und Freiflächen. Dazu wird in einem vollautomatischen Verfahren das Eingabestadtmodell mithilfe des Infrastrukturnetzes in Zellen zerlegt. Pro Zelle wird abstrakte Gebäudegeometrie erzeugt, indem die enthaltenen Einzelgebäude mit ihren Eigenschaften aggregiert werden. Durch Berücksichtigung gewichteter Elemente des Infrastrukturnetzes können Zellblöcke auf verschiedenen Hierarchieebenen berechnet werden. Weiterhin werden Landmarken gesondert berücksichtigt: Anhand statistischer Abweichungen der Eigenschaften der Einzelgebäudes von den aggregierten Eigenschaften der Zelle werden Gebäude gegebenenfalls als initiale Landmarken identifiziert. Schließlich werden die Landmarkengebäude aus den generalisierten Blöcken mit Booleschen Operationen ausgeschnitten und realitätsnah dargestellt. Die Ergebnisse des Verfahrens lassen sich in interaktiver 3D-Darstellung einsetzen. Das Verfahren wird beispielhaft an verschiedenen Datensätzen demonstriert und bezüglich der Erweiterbarkeit diskutiert. Das zweite vorgestellte Verfahren ist ein Echtzeit-Rendering-Verfahren für geometrische Hervorhebung von Landmarken innerhalb eines virtuellen 3D-Stadtmodells: Landmarkenmodelle werden abhängig von der virtuellen Kameradistanz vergrößert, so dass sie innerhalb eines spezifischen Entfernungsintervalls sichtbar bleiben; dabei wird ihre Umgebung deformiert. In einem Vorverarbeitungsschritt wird eine Landmarkenhierarchie bestimmt, aus der die Entfernungsintervalle für die interaktive Darstellung abgeleitet werden. Zur Laufzeit wird anhand der virtuellen Kameraentfernung je Landmarke ein dynamischer Skalierungsfaktor bestimmt, der das Landmarkenmodell auf eine sichtbare Größe skaliert. Dabei wird der Skalierungsfaktor an den Intervallgrenzen durch kubisch interpoliert. Für Nicht-Landmarkengeometrie in der Umgebung wird die Deformation bezüglich einer begrenzten Menge von Landmarken berechnet. Die Eignung des Verfahrens wird beispielhaft anhand verschiedener Datensätze demonstriert und bezüglich der Erweiterbarkeit diskutiert. Das dritte vorgestellte Verfahren ist ein Echtzeit-Rendering-Verfahren, das eine abstrakte 3D-Isokonturen-Darstellung von virtuellen 3D-Geländemodellen erzeugt. Für das Geländemodell wird eine Stufenreliefdarstellung für eine Menge von nutzergewählten Höhenwerten erzeugt. Das Verfahren arbeitet ohne Vorverarbeitung auf Basis programmierbarer Grafikkarten-Hardware. Entsprechend erfolgt die Verarbeitung in der Prozesskette pro Geometrieknoten, pro Dreieck, und pro Bildfragment. Pro Geometrieknoten wird zunächst die Höhe auf den nächstliegenden Isowert quantisiert. Pro Dreieck wird dann die Konfiguration bezüglich der Isowerte der drei Geometrieknoten bestimmt. Anhand der Konfiguration wird eine geometrische Unterteilung vorgenommen, so dass ein Stufenausschnitt entsteht, der dem aktuellen Dreieck entspricht. Pro Bildfragment wird schließlich die finale Erscheinung definiert, z.B. anhand von Oberflächentextur, durch Schattierung und Höheneinfärbung. Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten werden mit verschiedenen Anwendungen demonstriert. Die Arbeit stellt Bausteine für die Erzeugung abstrakter Darstellungen von virtuellen 3D-Stadt und Landschaftsmodellen vor. Durch die Orientierung an kartographischer Bildsprache können die Nutzer auf bestehende Erfahrungen bei der Interpretation zurückgreifen. Dabei werden die charakteristischen Eigenschaften 3D geovirtueller Umgebungen berücksichtigt, indem z.B. kontinuierlicher Maßstab, Interaktion und Perspektive behandelt und diskutiert werden.
KW  - Generalisierung
KW  - virtuelle 3D-Stadtmodelle
KW  - Gebäudemodelle
KW  - Landmarken
KW  - Geländemodelle
KW  - generalization
KW  - virtual 3D city models
KW  - building models
KW  - landmarks
KW  - terrain models
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-64117
ER  - 
TY  - INPR
A1  - Grapentin, Andreas
A1  - Heidler, Kirstin
A1  - Korsch, Dimitri
A1  - Kumar Sah, Rakesh
A1  - Kunzmann, Nicco
A1  - Henning, Johannes
A1  - Mattis, Toni
A1  - Rein, Patrick
A1  - Seckler, Eric
A1  - Groneberg, Björn
A1  - Zimmermann, Florian
ED  - Hentschel, Uwe
ED  - Richter, Daniel
ED  - Polze, Andreas
T1  - Embedded operating system projects
N2  - In today’s life, embedded systems are ubiquitous. But they differ from traditional desktop systems in many aspects – these include predictable timing behavior (real-time), the management of scarce resources (memory, network), reliable communication protocols, energy management, special purpose user-interfaces (headless operation), system configuration, programming languages (to support software/hardware co-design), and modeling techniques. Within this technical report, authors present results from the lecture “Operating Systems for Embedded Computing” that has been offered by the “Operating Systems and Middleware” group at HPI in Winter term 2013/14. Focus of the lecture and accompanying projects was on principles of real-time computing. Students had the chance to gather practical experience with a number of different OSes and applications and present experiences with near-hardware programming. Projects address the entire spectrum, from bare-metal programming to harnessing a real-time OS to exercising the full software/hardware co-design cycle. Three outstanding projects are at the heart of this technical report. Project 1 focuses on the development of a bare-metal operating system for LEGO Mindstorms EV3. While still a toy, it comes with a powerful ARM processor, 64 MB of main memory, standard interfaces, such as Bluetooth and network protocol stacks. EV3 runs a version of 1 1 Introduction Linux. Sources are available from Lego’s web site. However, many devices and their driver software are proprietary and not well documented. Developing a new, bare-metal OS for the EV3 requires an understanding of the EV3 boot process. Since no standard input/output devices are available, initial debugging steps are tedious. After managing these initial steps, the project was able to adapt device drivers for a few Lego devices to an extent that a demonstrator (the Segway application) could be successfully run on the new OS. Project 2 looks at the EV3 from a different angle. The EV3 is running a pretty decent version of Linux- in principle, the RT_PREEMPT patch can turn any Linux system into a real-time OS by modifying the behavior of a number of synchronization constructs at the heart of the OS. Priority inversion is a problem that is solved by protocols such as priority inheritance or priority ceiling. Real-time OSes implement at least one of the protocols. The central idea of the project was the comparison of non-real-time and real-time variants of Linux on the EV3 hardware. A task set that showed effects of priority inversion on standard EV3 Linux would operate flawlessly on the Linux version with the RT_PREEMPT-patch applied. If only patching Lego’s version of Linux was that easy... Project 3 takes the notion of real-time computing more seriously. The application scenario was centered around our Carrera Digital 132 racetrack. Obtaining position information from the track, controlling individual cars, detecting and modifying the Carrera Digital protocol required design and implementation of custom controller hardware. What to implement in hardware, firmware, and what to implement in application software – this was the central question addressed by the project.
N2  - Heutzutage sind eingebettete Systeme allgegenwärtig. Allerdings unterscheiden sie sich in vielen Aspekten von traditionellen Desktop-System – dazu gehören vorhersagbares Zeitverhalten („Echtzeit“), die Verwaltung von knappen Ressourcen (Speicher, Netzwerk), zuverlässige Kommunikationsprotokolle, Energiemanagement, spezialisierte Benutzungsschnittstellen („headless“), Systemkonfiguration, Programmiersprachen (zur Unterstützung von Software-Hardware-Co-Design) und Modellierungstechniken. In diesem technischen Bericht präsentieren die Autoren Ergebnisse aus der Vorlesung „Betriebssysteme für Embedded Computing“, die von der Fachgruppe „Betriebssysteme und Middleware“ am HPI in Wintersemester 2013/14 angeboten wurde. Schwerpunkte der Vorlesung und der begleitenden Projekte waren Prinzipien von Echtzeit-Computing. Die Studenten hatten die Möglichkeit, praktische Erfahrungen mit einer Reihe von verschiedenen Betriebssystemen und Anwendungen zu sammeln und präsentieren ihre Erfahrungen mit hardwarenaher Programmierung. Die Projekte adressieren das gesamte Spektrum von der Bare-Metal-Programmierung über die Nutzung eines Echtzeitbetriebssystem bis zur Anwendung des vollen Software-Hardware-Co-Design-Zyklus‘. Drei herausragende Projekte sind das Herzstück dieses technischen Berichts. Projekt 1 konzentriert sich auf die Entwicklung eines Bare-Metal-Betriebssystems für LEGO Mindstorms EV3. Obwohl es ein Spielzeug ist, kommt es mit einem leistungsstarken ARM-Prozessor, 64 MB Hauptspeicher und Standardschnittstellen wie Bluetooth und einem Netzwerkprotokollstapel. Auf dem EV3 läuft spezielle Linux-Version – die Quellen sind auf der Lego-Website verfügbar. Allerdings sind viele Geräte und deren Treiber-Software urheberrechtlich geschützt und nicht gut dokumentiert. Die Entwicklung eines neuen Bare-Metal-Betriebssystem für den EV3 erfordert ein Verständnis des EV3-Bootvorgangs. Da keine Standard-Ein-/Ausgabegeräte zur Verfügung stehen, sind anfängliche Debug-Schritte mühsam. Nach dem Absolvieren dieser ersten Schritte war das Projekt in der Lage, Gerätetreiber für einige Lego-Geräte anzupassen um einen Demonstrator (die Segway-Anwendung) erfolgreich auf dem neuen Betriebssystem laufen zu lassen. Projekt 2 befasst sich mit dem EV3 aus einer anderen Perspektive. Der EV3 wird mit einer üblichen EV3 Linux-Version betrieben – im Prinzip kann der RT_PREEMPT-Patch jedes Linux-System in ein Echtzeitbetriebssystem verwandeln, indem er das Verhalten einer Anzahl von Synchronisationskonstrukten im Herzen des Betriebssystems anpasst. Priority Inversion ist ein Problem, das durch Protokolle wie Prioritätsvererbung oder Priority Ceiling gelöst wird. Heutige Echtzeit-Betriebssysteme implementieren mindestens eines dieser Protokolle. Die zentrale Idee des Projekts war der Vergleich der Nicht-Echtzeit und Echtzeit-Varianten von Linux auf der EV3-Hardware. Ein Task-Set, das die Auswirkungen der Prioritätsumkehr auf Standard-EV3 Linux zeigt, würde ohne Probleme auf der Linux-Version mit dem RT_PREEMPT-Patch betrieben werden können. Wenn nur das Patchen Lego-Version von Linux war so einfach wäre... Projekt 3 nimmt den Begriff des Echtzeit-Computing ernst. Das Anwendungsszenario wurde um unsere Carrera Digital 132 Bahn angeordnet. Das Sammeln von Positionsinformationen, die Steuerung einzelner Fahrzeuge, die Erfassung und Änderung des Carrera Digital-Protokolls erfordert die Konzeption und Umsetzung von spezialisierter Controller-Hardware. Die zentrale Fragestellung dieses Projekts war, was in Hardware, in Firmware oder in der Anwendungssoftware zu implementieren ist.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 90 
KW  - Echtzeit
KW  - eingebettete Systeme
KW  - Betriebssysteme
KW  - Erfahrungsbericht
KW  - LEGO Mindstorms EV3
KW  - RT_PREEMT-Patch
KW  - Carrera Digital D132
KW  - real-time
KW  - embedded systems
KW  - operating systems
KW  - experience report
KW  - LEGO Mindstorms EV3
KW  - RT_PREEMT patch
KW  - Carrera Digital D132
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-69154
SN  - 978-3-86956-296-4
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 90
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Gröne, Bernhard
A1  - Knöpfel, Andreas
A1  - Kugel, Rudolf
A1  - Schmidt, Oliver
T1  - The Apache Modeling Project
N2  - This document presents an introduction to the Apache HTTP Server, covering both an overview and implementation details. It presents results of the Apache Modelling Project done by research assistants and students of the Hasso–Plattner–Institute in 2001, 2002 and 2003. The Apache HTTP Server was used to introduce students to the application of the modeling technique FMC, a method that supports transporting knowledge about complex systems in the domain of information processing (software and hardware as well). After an introduction to HTTP servers in general, we will focus on protocols and web technology. Then we will discuss Apache, its operational environment and its extension capabilities— the module API. Finally we will guide the reader through parts of the Apache source code and explain the most important pieces.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 05 
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33147
SN  - 978-3-937786-14-8
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - Grüner, Andreas
A1  - Mühle, Alexander
A1  - Gayvoronskaya, Tatiana
A1  - Meinel, Christoph
T1  - A quantifiable trustmModel for Blockchain-based identity management
T2  - IEEE 2018 International Congress on Cybermatics / 2018 IEEE Conferences on Internet of Things, Green Computing and Communications, cyber, physical and Social Computing, Smart Data, Blockchain, Computer and Information Technology
KW  - Blockchain
KW  - distributed ledger technology
KW  - digital identity
KW  - self-sovereign identity
KW  - trust
KW  - identity management
Y1  - 2019
SN  - 978-1-5386-7975-3
U6  - https://doi.org/10.1109/Cybermatics_2018.2018.00250
SP  - 1475
EP  - 1482
PB  - IEEE
CY  - New York
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Grüner, Andreas
A1  - Mühle, Alexander
A1  - Meinel, Christoph
T1  - ATIB
BT  - Design and evaluation of an architecture for brokered self-sovereign identity integration and trust-enhancing attribute aggregation for service provider
JF  - IEEE access : practical research, open solutions / Institute of Electrical and Electronics Engineers
N2  - Identity management is a principle component of securing online services. In the advancement of traditional identity management patterns, the identity provider remained a Trusted Third Party (TTP). The service provider and the user need to trust a particular identity provider for correct attributes amongst other demands. This paradigm changed with the invention of blockchain-based Self-Sovereign Identity (SSI) solutions that primarily focus on the users. SSI reduces the functional scope of the identity provider to an attribute provider while enabling attribute aggregation. Besides that, the development of new protocols, disregarding established protocols and a significantly fragmented landscape of SSI solutions pose considerable challenges for an adoption by service providers. We propose an Attribute Trust-enhancing Identity Broker (ATIB) to leverage the potential of SSI for trust-enhancing attribute aggregation. Furthermore, ATIB abstracts from a dedicated SSI solution and offers standard protocols. Therefore, it facilitates the adoption by service providers. Despite the brokered integration approach, we show that ATIB provides a high security posture. Additionally, ATIB does not compromise the ten foundational SSI principles for the users.
KW  - Blockchains
KW  - Protocols
KW  - Authentication
KW  - Licenses
KW  - Security
KW  - Privacy
KW  - Identity management systems
KW  - Attribute aggregation
KW  - attribute assurance
KW  - digital identity
KW  - identity broker
KW  - self-sovereign identity
KW  - trust model
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3116095
SN  - 2169-3536
VL  - 9
SP  - 138553
EP  - 138570
PB  - Institute of Electrical and Electronics Engineers
CY  - New York, NY
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gumienny, Raja Carola
T1  - Understanding the adoption of digital whiteboard systems for collaborative design work
T1  - Untersuchungen zur Einführung von digitalen Whiteboard-Systemen für kollaboratives kreatives Arbeiten
N2  - User-centered design processes are the first choice when new interactive systems or services are developed to address real customer needs and provide a good user experience. Common tools for collecting user research data, conducting brainstormings, or sketching ideas are whiteboards and sticky notes. They are ubiquitously available, and no technical or domain knowledge is necessary to use them. However, traditional pen and paper tools fall short when saving the content and sharing it with others unable to be in the same location. They are also missing further digital advantages such as searching or sorting content. Although research on digital whiteboard and sticky note applications has been conducted for over 20 years, these tools are not widely adopted in company contexts. While many research prototypes exist, they have not been used for an extended period of time in a real-world context. The goal of this thesis is to investigate what the enablers and obstacles for the adoption of digital whiteboard systems are. As an instrument for different studies, we developed the Tele-Board software system for collaborative creative work. Based on interviews, observations, and findings from former research, we tried to transfer the analog way of working to the digital world. Being a software system, Tele-Board can be used with a variety of hardware and does not depend on special devices. This feature became one of the main factors for adoption on a larger scale. In this thesis, I will present three studies on the use of Tele-Board with different user groups and foci. I will use a combination of research methods (laboratory case studies and data from field research) with the overall goal of finding out when a digital whiteboard system is used and in which cases not. Not surprisingly, the system is used and accepted if a user sees a main benefit that neither analog tools nor other applications can offer. However, I found that these perceived benefits are very different for each user and usage context. If a tool provides possibilities to use in different ways and with different equipment, the chances of its adoption by a larger group increase. Tele-Board has now been in use for over 1.5 years in a global IT company in at least five countries with a constantly growing user base. Its use, advantages, and disadvantages will be described based on 42 interviews and usage statistics from server logs. Through these insights and findings from laboratory case studies, I will present a detailed analysis of digital whiteboard use in different contexts with design implications for future systems.
N2  - Nutzerorientierte Gestaltungsprozesse werden angewandt, um zu gewährleisten, dass neue Software für Computer und Smartphones gebrauchstauglich ist und die tatsächlichen Bedürfnisse der Anwender adressiert. Dazu sollen potentielle Anwender befragt und beobachtet und darauf basierend Ideen und Entwürfe für die neue Software entwickelt werden. Um die Nutzerdaten und Ideen zu sammeln, sowie daraus Konzepte zu erarbeiten, werden häufig Whiteboards und Haftnotizen (Post-its) benutzt. Sie haben den Vorteil, dass sie weit verbreitet sind und keine speziellen Kenntnisse erfordern. Analoge Whiteboards sowie Stift und Papier haben allerdings auch den Nachteil, dass die Informationen nicht digital gespeichert und mit Personen an anderen Standorten geteilt werden können. Auch andere digitale Vorteile, wie z. B. Inhalte suchen und sortieren, sind nicht verfügbar. Obwohl es seit 20 Jahren Forschung zu digitalen Whiteboard-Anwendungen gibt, werden diese Systeme im Firmenumfeld kaum genutzt. Diverse Forschungsprototypen sind bisher weder im Langzeiteinsatz noch in Unternehmen ausreichend getestet worden. Ziel dieser Dissertation ist zu erforschen, welche Faktoren den Einsatz von digitalen Whiteboard-Systemen begünstigen und welche Faktoren eher hinderlich sind. Zu diesem Zweck haben wir das Tele-Board Software System für gemeinsames kreatives Arbeiten entwickelt. Basierend auf Interviews und Beobachtungen, sowie Erkenntnissen aus vorheriger Forschung, haben wir versucht, die analoge Arbeitsweise mit herkömmlichen Arbeitsmitteln in die digitale Welt zu übertragen. Tele-Board kann mit unterschiedlicher Hardware benutzt werden und ist nicht an spezielle Geräte gebunden. Diese Tatsache hat sich als Vorteil für den Einsatz der Software in größerem Umfang erwiesen. In dieser Arbeit präsentiere ich drei Studien zur Nutzung von Tele-Board von verschiedenen Anwendern in unterschiedlichen Umgebungen. Die Studien wurden sowohl unter kontrollierten Bedingungen, als auch im realen Arbeitsumfeld durchgeführt. Wie zu erwarten war, wird das System besonders dann angenommen, wenn die Anwender Vorteile sehen, die sie mit analogen Arbeitsmitteln und anderer Software nicht haben. Allerdings unterscheiden sich die empfundenen Vorteile je nach Anwender und Nutzungskontext. Daher steigen die Chancen auf eine Verbreitung der Software, wenn sie verschiedene Anwendungsfälle und unterschiedliches Equipment unterstützt. Tele-Board ist mittlerweile seit 1,5 Jahren in einer global agierenden IT-Firma in mindestens fünf Ländern mit konstant steigenden Nutzerzahlen im Einsatz. Auf der Basis von 42 Interviews und Nutzungsstatistiken vom Server wird beschrieben, auf welche Art und Weise das System angewandt wird und welche Vor- und Nachteile es hat. Aus diesen Erkenntnissen sowie anderen Studien, präsentiere ich eine detaillierte Analyse der Nutzung von digitalen Whiteboards und gebe Empfehlungen für die Entwicklung zukünftiger Systeme.
KW  - Verteiltes Arbeiten
KW  - CSCW
KW  - Digitale Whiteboards
KW  - Design Thinking
KW  - remote collaboration
KW  - cscw
KW  - digital whiteboard
KW  - design thinking
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72417
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gustafson, Sean
T1  - Imaginary Interfaces
T1  - Imaginäre Benutzerschnittstellen
N2  - The size of a mobile device is primarily determined by the size of the touchscreen. As such, researchers have found that the way to achieve ultimate mobility is to abandon the screen altogether. These wearable devices are operated using hand gestures, voice commands or a small number of physical buttons. By abandoning the screen these devices also abandon the currently dominant spatial interaction style (such as tapping on buttons), because, seemingly, there is nothing to tap on. Unfortunately this design prevents users from transferring their learned interaction knowledge gained from traditional touchscreen-based devices. In this dissertation, I present Imaginary Interfaces, which return spatial interaction to screenless mobile devices. With these interfaces, users point and draw in the empty space in front of them or on the palm of their hands. While they cannot see the results of their interaction, they obtain some visual and tactile feedback by watching and feeling their hands interact. After introducing the concept of Imaginary Interfaces, I present two hardware prototypes that showcase two different forms of interaction with an imaginary interface, each with its own advantages: mid-air imaginary interfaces can be large and expressive, while palm-based imaginary interfaces offer an abundance of tactile features that encourage learning. Given that imaginary interfaces offer no visual output, one of the key challenges is to enable users to discover the interface's layout. This dissertation offers three main solutions: offline learning with coordinates, browsing with audio feedback and learning by transfer. The latter I demonstrate with the Imaginary Phone, a palm-based imaginary interface that mimics the layout of a physical mobile phone that users are already familiar with. Although these designs enable interaction with Imaginary Interfaces, they tell us little about why this interaction is possible. In the final part of this dissertation, I present an exploration into which human perceptual abilities are used when interacting with a palm-based imaginary interface and how much each accounts for performance with the interface. These findings deepen our understanding of Imaginary Interfaces and suggest that palm-based Imaginary Interfaces can enable stand-alone eyes-free use for many applications, including interfaces for visually impaired users.
N2  - Die Größe mobiler Geräte ist vornehmlich bestimmt durch die Größe des Berührungsbildschirms. Forscher haben daher erkannt, dass der Weg zur äußersten Mobilität in der kompletten Aufgabe des Bildschirms liegt. Solche tragbaren Geräte werden durch Handgesten, Sprachbefehle oder eine kleine Anzahl physikalischer Tasten gesteuert. Mit der Aufgabe des Bildschirms geben diese Geräte allerdings auch den momentan weitverbreiteten Stil räumlicher Interaktion auf (zum Beispiel das Betätigen von Tasten), da scheinbar nichts existiert, das man betätigen kann. Leider verhindert diese Entwicklung, dass Benutzer Interaktionswissen, welches sie sich auf herkömmlichen berührungsempflindlichen Geräten angeeignet haben, anwenden können. In dieser Doktorarbeit stelle ich Imaginary Interfaces vor, imaginäre Benutzerschnittstellen, die räumliche Interaktionen auf bildschirmlosen mobilen Geräten ermöglichen. Diese Schnittstellen erlauben Benutzern, im leeren Raum vor ihnen oder auf ihren Handfläche zu zeigen und zu zeichnen. Zwar können Benutzer die Ergebnisse ihrer Interaktion nicht sehen, sie erhalten jedoch visuelle und taktile Rückmeldung dadurch, dass sie ihre Hände während der Interaktion beobachten und fühlen. Nach der Einführung des Imaginary Interfaces Konzepts stelle ich zwei Hardware-Prototypen vor, die zwei verschiedene Arten von Interaktionen mit Imaginary Interfaces demonstrieren, jeweils mit ihren eigenen Vorteilen: Imaginary Interfaces in der Luft können groß und ausdrucksstark sein, während Imaginary Interfaces basierend auf Handflächen eine Fülle von taktilen Merkmalen aufweisen, die das Erlernen unterstützen. Die fehlende visuelle Ausgabe führt zu einer der Hauptherausforderungen von Imaginary Interfaces, nämlich Benutzern zu ermöglichen, die Anordnung der Benutzerschnittstellen herauszufinden. Diese Doktorarbeit stellt drei Lösungen vor: vorheriges Lernen mit Koordinaten, Durchsuchen mit Tonrückmeldung und Lernen durch Transfer. Letztere demonstriere ich mit Imaginary Phone, einem Imaginary Interface basierend auf Handflächen, das die den Benutzern schon vertraute Anordnung eines physikalischen Mobiltelefons imitiert. Obwohl diese Lösungen die Interaktion mit Imaginary Interfaces ermöglichen, können sie keine Aussage darüber treffen, warum eine solche Interaktion möglich ist. Im letzten Teil dieser Doktorarbeit untersuche ich, welche menschlichen Wahrnehmungsfähigkeiten während der Interaktion mit Imaginary Interface basierend auf Handflächen genutzt werden und zu welchem Ausmaß jede dieser Wahrnehmungsfähigkeiten zur Effizienz bei der Benutzung beiträgt. Diese Ergebnisse vertiefen unser Verständnis von Imaginary Interfaces und legen nahe, dass Imaginary Interfaces basierend auf Handflächen die eigenständige und blickfreie Benutzung von vielen Anwendungen ermöglichen können, eingeschlossen Benutzerschnittstellen für sehbehinderte Benutzer.
KW  - interaction
KW  - interface
KW  - mobile
KW  - HCI
KW  - gesture
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-68960
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Gévay, Gábor E.
A1  - Rabl, Tilmann
A1  - Breß, Sebastian
A1  - Madai-Tahy, Loránd
A1  - Quiané-Ruiz, Jorge-Arnulfo
A1  - Markl, Volker
T1  - Imperative or functional control flow handling
BT  - why not the best of both worlds?
JF  - SIGMOD record / Association for Computing Machinery, Special Interest Group on Management of Data
N2  - Modern data analysis tasks often involve control flow statements, such as the iterations in PageRank and K-means. To achieve scalability, developers usually implement these tasks in distributed dataflow systems, such as Spark and Flink. Designers of such systems have to choose between providing imperative or functional control flow constructs to users. Imperative constructs are easier to use, but functional constructs are easier to compile to an efficient dataflow job. We propose Mitos, a system where control flow is both easy to use and efficient. Mitos relies on an intermediate representation based on the static single assignment form. This allows us to abstract away from specific control flow constructs and treat any imperative control flow uniformly both when building the dataflow job and when coordinating the distributed execution.
Y1  - 2022
U6  - https://doi.org/10.1145/3542700.3542715
SN  - 0163-5808
VL  - 51
IS  - 1
SP  - 60
EP  - 67
PB  - Association for Computing Machinery
CY  - New York
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Göbel, Andreas
A1  - Lagodzinski, Gregor J. A.
A1  - Seidel, Karen
T1  - Counting homomorphisms to trees modulo a prime
JF  - ACM transactions on computation theory : TOCT / Association for Computing Machinery
N2  - Many important graph-theoretic notions can be encoded as counting graph homomorphism problems, such as partition functions in statistical physics, in particular independent sets and colourings. In this article, we study the complexity of #(p) HOMSTOH, the problem of counting graph homomorphisms from an input graph to a graph H modulo a prime number p. Dyer and Greenhill proved a dichotomy stating that the tractability of non-modular counting graph homomorphisms depends on the structure of the target graph. Many intractable cases in non-modular counting become tractable in modular counting due to the common phenomenon of cancellation. In subsequent studies on counting modulo 2, however, the influence of the structure of H on the tractability was shown to persist, which yields similar dichotomies. <br /> Our main result states that for every tree H and every prime p the problem #pHOMSTOH is either polynomial time computable or #P-p-complete. This relates to the conjecture of Faben and Jerrum stating that this dichotomy holds for every graph H when counting modulo 2. In contrast to previous results on modular counting, the tractable cases of #pHOMSTOH are essentially the same for all values of the modulo when H is a tree. To prove this result, we study the structural properties of a homomorphism. As an important interim result, our study yields a dichotomy for the problem of counting weighted independent sets in a bipartite graph modulo some prime p. These results are the first suggesting that such dichotomies hold not only for the modulo 2 case but also for the modular counting functions of all primes p.
KW  - Graph homomorphisms
KW  - modular counting
KW  - complexity dichotomy
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1145/3460958
SN  - 1942-3454
SN  - 1942-3462
VL  - 13
IS  - 3
SP  - 1
EP  - 33
PB  - Association for Computing Machinery
CY  - New York
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Haarmann, Stephan
A1  - Holfter, Adrian
A1  - Pufahl, Luise
A1  - Weske, Mathias
T1  - Formal framework for checking compliance of data-driven case management
JF  - Journal on data semantics : JoDS
N2  - Business processes are often specified in descriptive or normative models. Both types of models should adhere to internal and external regulations, such as company guidelines or laws. Employing compliance checking techniques, it is possible to verify process models against rules. While traditionally compliance checking focuses on well-structured processes, we address case management scenarios. In case management, knowledge workers drive multi-variant and adaptive processes. Our contribution is based on the fragment-based case management approach, which splits a process into a set of fragments. The fragments are synchronized through shared data but can, otherwise, be dynamically instantiated and executed. We formalize case models using Petri nets. We demonstrate the formalization for design-time and run-time compliance checking and present a proof-of-concept implementation. The application of the implemented compliance checking approach to a use case exemplifies its effectiveness while designing a case model. The empirical evaluation on a set of case models for measuring the performance of the approach shows that rules can often be checked in less than a second.
KW  - Compliance checking
KW  - Case management
KW  - Model verification
KW  - Data-centric
KW  - processes
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1007/s13740-021-00120-3
SN  - 1861-2032
SN  - 1861-2040
VL  - 10
IS  - 1-2
SP  - 143
EP  - 163
PB  - Springer
CY  - Heidelberg
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Hacker, Philipp
A1  - Krestel, Ralf
A1  - Grundmann, Stefan
A1  - Naumann, Felix
T1  - Explainable AI under contract and tort law
BT  - legal incentives and technical challenges
JF  - Artificial intelligence and law
N2  - This paper shows that the law, in subtle ways, may set hitherto unrecognized incentives for the adoption of explainable machine learning applications. In doing so, we make two novel contributions. First, on the legal side, we show that to avoid liability, professional actors, such as doctors and managers, may soon be legally compelled to use explainable ML models. We argue that the importance of explainability reaches far beyond data protection law, and crucially influences questions of contractual and tort liability for the use of ML models. To this effect, we conduct two legal case studies, in medical and corporate merger applications of ML. As a second contribution, we discuss the (legally required) trade-off between accuracy and explainability and demonstrate the effect in a technical case study in the context of spam classification.
KW  - explainability
KW  - explainable AI
KW  - interpretable machine learning
KW  - contract
KW  - law
KW  - tort law
KW  - explainability-accuracy trade-off
KW  - medical malpractice
KW  - corporate takeovers
Y1  - 2020
U6  - https://doi.org/10.1007/s10506-020-09260-6
SN  - 0924-8463
SN  - 1572-8382
VL  - 28
IS  - 4
SP  - 415
EP  - 439
PB  - Springer
CY  - Dordrecht
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Hagedorn, Benjamin
A1  - Schöbel, Michael
A1  - Uflacker, Matthias
A1  - Copaciu, Flavius
A1  - Milanovic, Nikola
T1  - Proceedings of the fall 2006 workshop of the HPI research school on service-oriented systems engineering
N2  - 1. Design and Composition of 3D Geoinformation Services Benjamin Hagedorn 2. Operating System Abstractions for Service-Based Systems Michael Schöbel 3. A Task-oriented Approach to User-centered Design of Service-Based Enterprise Applications Matthias Uflacker 4. A Framework for Adaptive Transport in Service- Oriented Systems based on Performance Prediction Flavius Copaciu 5. Asynchronicity and Loose Coupling in Service-Oriented Architectures Nikola Milanovic
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 18 
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33052
SN  - 978-3-939469-58-2
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - Hannousse, Abdelhakim
A1  - Ardourel, Gilles
A1  - Douence, Rémi
T1  - Views for aspectualizing component models
N2  - Component based software development (CBSD) and aspectoriented software development (AOSD) are two complementary approaches. However, existing proposals for integrating aspects into component models are direct transposition of object-oriented AOSD techniques to components. In this article, we propose a new approach based on views. Our proposal introduces crosscutting components quite naturally and can be integrated into different component models.
KW  - aspectualization
KW  - VIL
KW  - views
KW  - crosscutting wrappers
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41359
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - Harrison, William
T1  - Malleability, obliviousness and aspects for broadcast service attachment
N2  - An important characteristic of Service-Oriented Architectures is that clients do not depend on the service implementation's internal assignment of methods to objects. It is perhaps the most important technical characteristic that differentiates them from more common object-oriented solutions. This characteristic makes clients and services malleable, allowing them to be rearranged at run-time as circumstances change. That improvement in malleability is impaired by requiring clients to direct service requests to particular services. Ideally, the clients are totally oblivious to the service structure, as they are to aspect structure in aspect-oriented software. Removing knowledge of a method implementation's location, whether in object or service, requires re-defining the boundary line between programming language and middleware, making clearer specification of dependence on protocols, and bringing the transaction-like concept of failure scopes into language semantics as well. This paper explores consequences and advantages of a transition from object-request brokering to service-request brokering, including the potential to improve our ability to write more parallel software.
KW  - service-oriented
KW  - aspect-oriented
KW  - programming language
KW  - middleware
KW  - concurrency
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41389
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Haupt, Michael
A1  - Marr, Stefan
A1  - Hirschfeld, Robert
T1  - CSOM/PL : a virtual machine product line
N2  - CSOM/PL is a software product line (SPL) derived from applying multi-dimensional separation of concerns (MDSOC) techniques to the domain of high-level language virtual machine (VM) implementations. For CSOM/PL, we modularised CSOM, a Smalltalk VM implemented in C, using VMADL (virtual machine architecture description language). Several features of the original CSOM were encapsulated in VMADL modules and composed in various combinations. In an evaluation of our approach, we show that applying MDSOC and SPL principles to a domain as complex as that of VMs is not only feasible but beneficial, as it improves understandability, maintainability, and configurability of VM implementations without harming performance.
N2  - CSOM/PL ist eine Softwareproduktfamilie (software product line, SPL), die erstellt wurde, indem Techniken der mehrdimensionalen Belangtrennung (multi-dimensional separation of concerns, MDSOC) auf die Domäne der virtuellen Maschinen (VM) für höhere Programmiersprachen angewendet wurden. Dazu wurde CSOM, eine in C implementierte Smalltalk-VM, mittels VMADL (virtual machine architecture description language) in Module zerlegt. Etliche Eigenschaften von CSOM wurden in VMADL-Module gekapselt und auf unterschiedliche Weisen komponiert. Die Auswertung des Ansatzes zeigt, dass die Anwendung von MDSOC- und SPL-Prinzipien auf die komplexe VM-Domäne nicht nur machbar ist, sondern darüber hinaus auch Vorteile mit sich bringt, da die Verständlichkeit, Wartbarkeit und Konfigurierbarkeit von VM-Implementierungen ohne Beeinträchtigung der Ausführungsgeschwindigkeit verbessert werden.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 48 
KW  - Virtuelle Maschinen
KW  - Architektur
KW  - Softwareproduktlinien
KW  - mehrdimensionale Belangtrennung
KW  - Virtual machines
KW  - architecture
KW  - software product lines
KW  - multi-dimensional separation of concerns
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-52332
SN  - 978-3-86956-134-9
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hebig, Regina
T1  - Evolution of model-driven engineering settings in practice
T1  - Evolution von Modelgetriebenen Entwicklungssettings in der Praxis
N2  - Nowadays, software systems are getting more and more complex. To tackle this challenge most diverse techniques, such as design patterns, service oriented architectures (SOA), software development processes, and model-driven engineering (MDE), are used to improve productivity, while time to market and quality of the products stay stable. Multiple of these techniques are used in parallel to profit from their benefits. While the use of sophisticated software development processes is standard, today, MDE is just adopted in practice. However, research has shown that the application of MDE is not always successful. It is not fully understood when advantages of MDE can be used and to what degree MDE can also be disadvantageous for productivity. Further, when combining different techniques that aim to affect the same factor (e.g. productivity) the question arises whether these techniques really complement each other or, in contrast, compensate their effects. Due to that, there is the concrete question how MDE and other techniques, such as software development process, are interrelated. Both aspects (advantages and disadvantages for productivity as well as the interrelation to other techniques) need to be understood to identify risks relating to the productivity impact of MDE. Before studying MDE's impact on productivity, it is necessary to investigate the range of validity that can be reached for the results. This includes two questions. First, there is the question whether MDE's impact on productivity is similar for all approaches of adopting MDE in practice. Second, there is the question whether MDE's impact on productivity for an approach of using MDE in practice remains stable over time. The answers for both questions are crucial for handling risks of MDE, but also for the design of future studies on MDE success. This thesis addresses these questions with the goal to support adoption of MDE in future. To enable a differentiated discussion about MDE, the term MDE setting'' is introduced. MDE setting refers to the applied technical setting, i.e. the employed manual and automated activities, artifacts, languages, and tools. An MDE setting's possible impact on productivity is studied with a focus on changeability and the interrelation to software development processes. This is done by introducing a taxonomy of changeability concerns that might be affected by an MDE setting. Further, three MDE traits are identified and it is studied for which manifestations of these MDE traits software development processes are impacted. To enable the assessment and evaluation of an MDE setting's impacts, the Software Manufacture Model language is introduced. This is a process modeling language that allows to reason about how relations between (modeling) artifacts (e.g. models or code files) change during application of manual or automated development activities. On that basis, risk analysis techniques are provided. These techniques allow identifying changeability risks and assessing the manifestations of the MDE traits (and with it an MDE setting's impact on software development processes). To address the range of validity, MDE settings from practice and their evolution histories were capture in context of this thesis. First, this data is used to show that MDE settings cover the whole spectrum concerning their impact on changeability or interrelation to software development processes. Neither it is seldom that MDE settings are neutral for processes nor is it seldom that MDE settings have impact on processes. Similarly, the impact on changeability differs relevantly. Second, a taxonomy of evolution of MDE settings is introduced. In that context it is discussed to what extent different types of changes on an MDE setting can influence this MDE setting's impact on changeability and the interrelation to processes. The category of structural evolution, which can change these characteristics of an MDE setting, is identified. The captured MDE settings from practice are used to show that structural evolution exists and is common. In addition, some examples of structural evolution steps are collected that actually led to a change in the characteristics of the respective MDE settings. Two implications are: First, the assessed diversity of MDE settings evaluates the need for the analysis techniques that shall be presented in this thesis. Second, evolution is one explanation for the diversity of MDE settings in practice. To summarize, this thesis studies the nature and evolution of MDE settings in practice. As a result support for the adoption of MDE settings is provided in form of techniques for the identification of risks relating to productivity impacts.
N2  - Um die steigende Komplexität von Softwaresystemen beherrschen zu können, werden heutzutage unterschiedlichste Techniken gemeinsam eingesetzt. Beispiele sind, Design Pattern, Serviceorientierte Architekturen, Softwareentwicklungsprozesse oder modellgetriebene Entwicklung (MDE). Ziel dabei ist die Erhöhung der Produktivität, so dass Entwicklungsdauer und Qualität stabil bleiben können. Während hoch entwickelte Softwareentwicklungsprozesse heute schon standardmäßig genutzt werden, fangen Firmen gerade erst an MDE einzusetzen. Jedoch zeigen Studien, dass der erhoffte Erfolg von MDE nicht jedes Mal eintritt. So scheint es, dass noch kein ausreichendes Verständnis dafür existiert, inwiefern MDE auch Nachteile für die Produktivität bergen kann. Zusätzlich ist bei der Kombination von unterschiedlichen Techniken damit zu rechnen, dass die erreichten Effekte sich gegenseitig negieren anstatt sich zu ergänzen. Hier entsteht die Frage wie MDE und andere Techniken, wie Softwareentwicklungsprozesse, zusammenwirken. Beide Aspekte, der direkte Einfluss auf Produktivität und die Wechselwirkung mit anderen Techniken, müssen aber verstanden werden um den Risiken für den Produktivitätseinfluss von MDE zu identifizieren. Außerdem, muss auch die Generalisierbarkeit dieser Aspekte untersucht werden. Das betrifft die Fragen, ob der Produktivitätseinfluss bei jedem Einsatz von MDE gleich ist und ob der Produktivitätseinfluss über die Zeit stabil bleibt. Beide Fragen sind entscheidend, will man geeignete Risikobehandlung ermöglichen oder künftige Studien zum Erfolg von MDE planen. Diese Dissertation widmet sich der genannten Fragen. Dafür wird zuerst der Begriff MDE Setting'' eingeführt um eine differenzierte Betrachtung von MDE-Verwendungen zu ermöglichen. Ein MDE Setting ist dabei der technische Aufbau, inklusive manueller und automatische Aktivitäten, Artefakten, Sprachen und Werkzeugen. Welche Produktivitätseinflüsse von MDE Settings möglich sind, wird in der Dissertation mit Fokus auf Änderbarkeit und die Wechselwirkung mit Softwareentwicklungsprozessen betrachtet. Dafür wird einerseits eine Taxonomie von Changeability Concerns'' (potentiell betroffene Aspekte von Änderbarkeit) vorgestellt. Zusätzlich, werden drei MDE Traits'' (Charakteristika von MDE Settings die unterschiedlich ausgeprägt sein können) identifiziert. Es wird untersucht welche Ausprägungen dieser MDE Traits Einfluss auf Softwareentwicklungsprozesse haben können. Um die Erfassung und Bewertung dieser Einflüsse zu ermöglichen wird die Software Manufaktur Modell Sprache eingeführt. Diese Prozessmodellierungssprache ermöglicht eine Beschreibung, der Veränderungen von Artefaktbeziehungen während der Anwendung von Aktivitäten (z.B. Codegenerierung). Weiter werden auf Basis dieser Modelle, Analysetechniken eingeführt. Diese Analysetechniken erlauben es Risiken für bestimmte Changeability Concerns aufzudecken sowie die Ausprägung von MDE Traits zu erfassen (und damit den Einfluss auf Softwareentwicklungsprozesse). Um die Generalisierbarkeit der Ergebnisse zu studieren, wurden im Rahmen der Arbeit mehrere MDE Settings aus der Praxis sowie teilweise deren Evolutionshistorien erhoben. Daran wird gezeigt, dass MDE Settings sich in einem breiten Spektrum von Einflüssen auf Änderbarkeit und Prozesse bewegen. So ist es weder selten, dass ein MDE Setting neutral für Prozesse ist, noch, dass ein MDE Setting Einschränkungen für einen Prozess impliziert. Ähnlich breit gestreut ist der Einfluss auf die Änderbarkeit.Zusätzlich, wird diskutiert, inwiefern unterschiedliche Evolutionstypen den Einfluss eines MDE Settings auf Änderbarkeit und Prozesse verändern können. Diese Diskussion führt zur Identifikation der strukturellen Evolution'', die sich stark auf die genannten Charakteristika eines MDE Settings auswirken kann. Mithilfe der erfassten MDE Settings, wird gezeigt, dass strukturelle Evolution in der Praxis üblich ist. Schließlich, werden Beispiele aufgedeckt bei denen strukturelle Evolutionsschritte tatsächlich zu einer Änderung der Charakteristika des betreffenden MDE Settings geführt haben. Einerseits bestärkt die ermittelte Vielfalt den Bedarf nach Analysetechniken, wie sie in dieser Dissertation eingeführt werden. Zum Anderen erscheint es nun, dass Evolution zumindest zum Teil die unterschiedlichen Ausprägungen von MDE Settings erklärt. Zusammenfassend wird studiert wie MDE Settings und deren Evolution in der Praxis ausgeprägt sind. Als Ergebnis, werden Techniken zur Identifikation von Risiken für Produktivitätseinflüsse bereitgestellt um den Einsatz von MDE Settings zu unterstützen.
KW  - modelgetriebene Entwicklung
KW  - Softwareentwicklung
KW  - Softwareentwicklungsprozesse
KW  - Änderbarkeit
KW  - empirische Studien
KW  - model-driven engineering
KW  - software development
KW  - software development processes
KW  - changeability
KW  - empirical studies
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-70761
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Hebig, Regina
A1  - Giese, Holger
T1  - MDE settings in SAP : a descriptive field study
N2  - MDE techniques are more and more used in praxis. However, there is currently a lack of detailed reports about how different MDE techniques are integrated into the development and combined with each other. To learn more about such MDE settings, we performed a descriptive and exploratory field study with SAP, which is a worldwide operating company with around 50.000 employees and builds enterprise software applications. This technical report describes insights we got during this study. For example, we identified that MDE settings are subject to evolution. Finally, this report outlines directions for future research to provide practical advises for the application of MDE settings.
N2  - Techniken der modellgetriebenen Entwicklung (MDE) werden mehr und mehr in der Praxis eingesetzt. Dabei gibt es wenige detaillierte Berichte darüber wie unterschiedliche MDE-Techniken kombiniert und in die Entwicklung integriert werden. Die vorliegende beschreibende Feldstudie dient dem Zweck, in SAP genutzte MDE-Ansätze detailliert zu beschreiben. SAP ist ein weltweit operierendes Unternehmen, hat ca. 50 000 Mitarbeiter und stellt Softwarelösungen für Firmen her. Der vorliegende technische Bericht beschreibt die Einblicke die wir in dieser Studie erhalten haben. Dazu gehört die Einsicht, dass MDE Ansätze einer Evolution unterliegen. Schließlich umreißt dieser Bericht mögliche Richtungen für zukünftige Forschung um praktische Ratschläge für die Gestaltung von MDE Ansätzen geben zu können.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 58 
KW  - Model Transformation
KW  - Model Synchronisation
KW  - SysML
KW  - AUTOSAR
KW  - Tripel-Graph-Grammatik
KW  - modellgetriebene Entwicklung
KW  - beschreibende Feldstudie
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-60193
SN  - 978-3-86956-192-9
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Hebig, Regina
A1  - Giese, Holger
A1  - Batoulis, Kimon
A1  - Langer, Philipp
A1  - Zamani Farahani, Armin
A1  - Yao, Gary
A1  - Wolowyk, Mychajlo
T1  - Development of AUTOSAR standard documents at Carmeq GmbH
T1  - Entwicklung der AUTOSAR-Standarddokumente bei Carmeq GmbH
BT  - a case study
BT  - eine Fall Studie
N2  - This report documents the captured MDE history of Carmeq GmbH, in context of the project Evolution of MDE Settings in Practice. 
The goal of the project is the elicitation of MDE approaches and their evolution.
N2  - Dieser technische Bericht dokumentiert wie sich der MDE Ansatz zur Entwicklung von Softwarestandardisierungsdokumenten bei der Carmeq GmbH im Laufe der Zeit verändert hat. Diese Historie wurde im Rahmen des Projektes "Evolution of MDE Settings in Practice" (Evolution von MDE Ansätzen in der Praxis) erstellt. Ziel dieses Projektes ist die Erhebung von MDE Ansätzen und ihrer Evolution.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 92 
KW  - model-driven engineering
KW  - MDE settings
KW  - evolution in MDE
KW  - case study
KW  - modellgetriebene Entwicklung
KW  - MDE Ansatz
KW  - Evolution in MDE
KW  - Fallstudie
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-71535
SN  - 978-3-86956-317-6
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 92
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Heise, Arvid
T1  - Data cleansing and integration operators for a parallel data analytics platform
T1  - Datenreinigungs- und Integrationsoperatoren für ein
paralles Datenanalyseframework
N2  - The data quality of real-world datasets need to be constantly monitored and maintained to allow organizations and individuals to reliably use their data. Especially, data integration projects suffer from poor initial data quality and as a consequence consume more effort and money. Commercial products and research prototypes for data cleansing and integration help users to improve the quality of individual and combined datasets. They can be divided into either standalone systems or database management system (DBMS) extensions. On the one hand, standalone systems do not interact well with DBMS and require time-consuming data imports and exports. On the other hand, DBMS extensions are often limited by the underlying system and do not cover the full set of data cleansing and integration tasks.

We overcome both limitations by implementing a concise set of five data cleansing and integration operators on the parallel data analytics platform Stratosphere. We define the semantics of the operators, present their parallel implementation, and devise optimization techniques for individual operators and combinations thereof. Users specify declarative queries in our query language METEOR with our new operators to improve the data quality of individual datasets or integrate them to larger datasets. By integrating the data cleansing operators into the higher level language layer of Stratosphere, users can easily combine cleansing operators with operators from other domains, such as information extraction, to complex data flows. Through a generic description of the operators, the Stratosphere optimizer reorders operators even from different domains to find better query plans.

As a case study, we reimplemented a part of the large Open Government Data integration project GovWILD with our new operators and show that our queries run significantly faster than the original GovWILD queries, which rely on relational operators. Evaluation reveals that our operators exhibit good scalability on up to 100 cores, so that even larger inputs can be efficiently processed by scaling out to more machines. Finally, our scripts are considerably shorter than the original GovWILD scripts, which results in better maintainability of the scripts.
N2  - Die Datenqualität von Realweltdaten muss ständig überwacht und gewartet werden, damit Organisationen und Individuen ihre Daten verlässlich nutzen können. Besonders Datenintegrationsprojekte leiden unter schlechter Datenqualität in den Quelldaten und benötigen somit mehr Zeit und Geld. Kommerzielle Produkte und Forschungsprototypen helfen Nutzern die Qualität in einzelnen und kombinierten Datensätzen zu verbessern. Die Systeme können in selbständige Systeme und Erweiterungen von bestehenden Datenbankmanagementsystemen (DBMS) unterteilt werden. Auf der einen Seite interagieren selbständige Systeme nicht gut mit DBMS und brauchen zeitaufwändigen Datenimport und -export. Auf der anderen Seite sind die DBMS Erweiterungen häufig durch das unterliegende System limitiert und unterstützen nicht die gesamte Bandbreite an Datenreinigungs- und -integrationsaufgaben.

Wir überwinden beide Limitationen, indem wir eine Menge von häufig benötigten Datenreinigungs- und Datenintegrationsoperatoren direkt in der parallelen Datenanalyseplattform Stratosphere implementieren. Wir definieren die Semantik der Operatoren, präsentieren deren parallele Implementierung und entwickeln Optimierungstechniken für die einzelnen und mehrere Operatoren. Nutzer können deklarative Anfragen in unserer Anfragesprache METEOR mit unseren neuen Operatoren formulieren, um die Datenqualität von einzelnen Datensätzen zu erhöhen, oder um sie zu größeren Datensätzen zu integrieren. Durch die Integration der Operatoren in die Hochsprachenschicht von Stratosphere können Nutzer Datenreinigungsoperatoren einfach mit Operatoren aus anderen Domänen wie Informationsextraktion zu komplexen Datenflüssen kombinieren. Da Stratosphere Operatoren durch generische Beschreibungen in den Optimierer integriert werden, ist es für den Optimierer sogar möglich Operatoren unterschiedlicher Domänen zu vertauschen, um besseren Anfrageplänen zu ermitteln.

Für eine Fallstudie haben wir Teile des großen Datenintegrationsprojektes GovWILD auf Stratosphere mit den neuen Operatoren nachimplementiert und zeigen, dass unsere Anfragen signifikant schneller laufen als die originalen GovWILD Anfragen, die sich auf relationale Operatoren verlassen. Die Evaluation zeigt, dass unsere Operatoren gut auf bis zu 100 Kernen skalieren, sodass sogar größere Datensätze effizient verarbeitet werden können, indem die Anfragen auf mehr Maschinen ausgeführt werden. Schließlich sind unsere Skripte erheblich kürzer als die originalen GovWILD Skripte, was in besserer Wartbarkeit unserer Skripte resultiert.
KW  - data
KW  - cleansing
KW  - holistic
KW  - parallel
KW  - map reduce
KW  - Datenreinigung
KW  - Datenintegration
KW  - ganzheitlich
KW  - parallel
KW  - map reduce
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-77100
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Herschel, Melanie
A1  - Naumann, Felix
T1  - Space and time scalability of duplicate detection in graph data
N2  - Duplicate detection consists in determining different representations of real-world objects in a database. Recent research has considered the use of relationships among object representations to improve duplicate detection. In the general case where relationships form a graph, research has mainly focused on duplicate detection quality/effectiveness. Scalability has been neglected so far, even though it is crucial for large real-world duplicate detection tasks. In this paper we scale up duplicate detection in graph data (DDG) to large amounts of data and pairwise comparisons, using the support of a relational database system. To this end, we first generalize the process of DDG. We then present how to scale algorithms for DDG in space (amount of data processed with limited main memory) and in time. Finally, we explore how complex similarity computation can be performed efficiently. Experiments on data an order of magnitude larger than data considered so far in DDG clearly show that our methods scale to large amounts of data not residing in main memory.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 25 
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-32851
SN  - 978-3-940793-46-1
ER  - 
TY  - GEN
A1  - Hesse, Günter
A1  - Matthies, Christoph
A1  - Sinzig, Werner
A1  - Uflacker, Matthias
T1  - Adding Value by Combining Business and Sensor Data
BT  - an Industry 4.0 Use Case
T2  - Database Systems for Advanced Applications
N2  - Industry 4.0 and the Internet of Things are recent developments that have lead to the creation of new kinds of manufacturing data. Linking this new kind of sensor data to traditional business information is crucial for enterprises to take advantage of the data’s full potential. In this paper, we present a demo which allows experiencing this data integration, both vertically between technical and business contexts and horizontally along the value chain. The tool simulates a manufacturing company, continuously producing both business and sensor data, and supports issuing ad-hoc queries that answer specific questions related to the business. In order to adapt to different environments, users can configure sensor characteristics to their needs.
KW  - Industry 4.0
KW  - Internet of Things
KW  - Data integration
Y1  - 2019
SN  - 978-3-030-18590-9
SN  - 978-3-030-18589-3
U6  - https://doi.org/10.1007/978-3-030-18590-9_80
SN  - 0302-9743
SN  - 1611-3349
VL  - 11448
SP  - 528
EP  - 532
PB  - Springer
CY  - Cham
ER  - 
TY  - THES
A1  - Holz, Christian
T1  - 3D from 2D touch
T1  - 3D von 2D-Berührungen
N2  - While interaction with computers used to be dominated by mice and keyboards, new types of sensors now allow users to interact through touch, speech, or using their whole body in 3D space. These new interaction modalities are often referred to as "natural user interfaces" or "NUIs." While 2D NUIs have experienced major success on billions of mobile touch devices sold, 3D NUI systems have so far been unable to deliver a mobile form factor, mainly due to their use of cameras. The fact that cameras require a certain distance from the capture volume has prevented 3D NUI systems from reaching the flat form factor mobile users expect. In this dissertation, we address this issue by sensing 3D input using flat 2D sensors. The systems we present observe the input from 3D objects as 2D imprints upon physical contact. By sampling these imprints at very high resolutions, we obtain the objects' textures. In some cases, a texture uniquely identifies a biometric feature, such as the user's fingerprint. In other cases, an imprint stems from the user's clothing, such as when walking on multitouch floors. By analyzing from which part of the 3D object the 2D imprint results, we reconstruct the object's pose in 3D space. While our main contribution is a general approach to sensing 3D input on 2D sensors upon physical contact, we also demonstrate three applications of our approach. (1) We present high-accuracy touch devices that allow users to reliably touch targets that are a third of the size of those on current touch devices. We show that different users and 3D finger poses systematically affect touch sensing, which current devices perceive as random input noise. We introduce a model for touch that compensates for this systematic effect by deriving the 3D finger pose and the user's identity from each touch imprint. We then investigate this systematic effect in detail and explore how users conceptually touch targets. Our findings indicate that users aim by aligning visual features of their fingers with the target. We present a visual model for touch input that eliminates virtually all systematic effects on touch accuracy. (2) From each touch, we identify users biometrically by analyzing their fingerprints. Our prototype Fiberio integrates fingerprint scanning and a display into the same flat surface, solving a long-standing problem in human-computer interaction: secure authentication on touchscreens. Sensing 3D input and authenticating users upon touch allows Fiberio to implement a variety of applications that traditionally require the bulky setups of current 3D NUI systems. (3) To demonstrate the versatility of 3D reconstruction on larger touch surfaces, we present a high-resolution pressure-sensitive floor that resolves the texture of objects upon touch. Using the same principles as before, our system GravitySpace analyzes all imprints and identifies users based on their shoe soles, detects furniture, and enables accurate touch input using feet. By classifying all imprints, GravitySpace detects the users' body parts that are in contact with the floor and then reconstructs their 3D body poses using inverse kinematics. GravitySpace thus enables a range of applications for future 3D NUI systems based on a flat sensor, such as smart rooms in future homes. We conclude this dissertation by projecting into the future of mobile devices. Focusing on the mobility aspect of our work, we explore how NUI devices may one day augment users directly in the form of implanted devices.
N2  - Die Interaktion mit Computern war in den letzten vierzig Jahren stark von Tastatur und Maus geprägt. Neue Arten von Sensoren ermöglichen Computern nun, Eingaben durch Berührungs-, Sprach- oder 3D-Gestensensoren zu erkennen. Solch neuartige Formen der Interaktion werden häufig unter dem Begriff "natürliche Benutzungsschnittstellen" bzw. "NUIs" (englisch natural user interfaces) zusammengefasst. 2D-NUIs ist vor allem auf Mobilgeräten ein Durchbruch gelungen; über eine Milliarde solcher Geräte lassen sich durch Berührungseingaben bedienen. 3D-NUIs haben sich jedoch bisher nicht auf mobilen Plattformen durchsetzen können, da sie Nutzereingaben vorrangig mit Kameras aufzeichnen. Da Kameras Bilder jedoch erst ab einem gewissen Abstand auflösen können, eignen sie sich nicht als Sensor in einer mobilen Plattform. In dieser Arbeit lösen wir dieses Problem mit Hilfe von 2D-Sensoren, von deren Eingaben wir 3D-Informationen rekonstruieren. Unsere Prototypen zeichnen dabei die 2D-Abdrücke der Objekte, die den Sensor berühren, mit hoher Auflösung auf. Aus diesen Abdrücken leiten sie dann die Textur der Objekte ab. Anhand der Stelle der Objektoberfläche, die den Sensor berührt, rekonstruieren unsere Prototypen schließlich die 3D-Ausrichtung des jeweiligen Objektes. Neben unserem Hauptbeitrag der 3D-Rekonstruktion stellen wir drei Anwendungen unserer Methode vor. (1) Wir präsentieren Geräte, die Berührungseingaben dreimal genauer als existierende Geräte messen und damit Nutzern ermöglichen, dreimal kleinere Ziele zuverlässig mit dem Finger auszuwählen. Wir zeigen dabei, dass sowohl die Haltung des Fingers als auch der Benutzer selbst einen systematischen Einfluss auf die vom Sensor gemessene Position ausübt. Da existierende Geräte weder die Haltung des Fingers noch den Benutzer erkennen, nehmen sie solche Variationen als Eingabeungenauigkeit wahr. Wir stellen ein Modell für Berührungseingabe vor, das diese beiden Faktoren integriert, um damit die gemessenen Eingabepositionen zu präzisieren. Anschließend untersuchen wir, welches mentale Modell Nutzer beim Berühren kleiner Ziele mit dem Finger anwenden. Unsere Ergebnisse deuten auf ein visuelles Modell hin, demzufolge Benutzer Merkmale auf der Oberfläche ihres Fingers an einem Ziel ausrichten. Bei der Analyse von Berührungseingaben mit diesem Modell verschwinden nahezu alle zuvor von uns beobachteten systematischen Effekte. (2) Unsere Prototypen identifizieren Nutzer anhand der biometrischen Merkmale von Fingerabdrücken. Unser Prototyp Fiberio integriert dabei einen Fingerabdruckscanner und einen Bildschirm in die selbe Oberfläche und löst somit das seit Langem bestehende Problem der sicheren Authentifizierung auf Berührungsbildschirmen. Gemeinsam mit der 3D-Rekonstruktion von Eingaben ermöglicht diese Fähigkeit Fiberio, eine Reihe von Anwendungen zu implementieren, die bisher den sperrigen Aufbau aktueller 3D-NUI-Systeme voraussetzten. (3) Um die Flexibilität unserer Methode zu zeigen, implementieren wir sie auf einem großen, berührungsempfindlichen Fußboden, der Objekttexturen bei der Eingabe ebenfalls mit hoher Auflösung aufzeichnet. Ähnlich wie zuvor analysiert unser System GravitySpace diese Abdrücke, um Nutzer anhand ihrer Schuhsolen zu identifizieren, Möbelstücke auf dem Boden zu erkennen und Nutzern präzise Eingaben mittels ihrer Schuhe zu ermöglichen. Indem GravitySpace alle Abdrücke klassifiziert, erkennt das System die Körperteile der Benutzer, die sich in Kontakt mit dem Boden befinden. Aus der Anordnung dieser Kontakte schließt GravitySpace dann auf die Körperhaltungen aller Benutzer in 3D. GravitySpace hat daher das Potenzial, Anwendungen für zukünftige 3D-NUI-Systeme auf einer flachen Oberfläche zu implementieren, wie zum Beispiel in zukünftigen intelligenten Wohnungen. Wie schließen diese Arbeit mit einem Ausblick auf zukünftige interaktive Geräte. Dabei konzentrieren wir uns auf den Mobilitätsaspekt aktueller Entwicklungen und beleuchten, wie zukünftige mobile NUI-Geräte Nutzer in Form implantierter Geräte direkt unterstützen können.
KW  - HCI
KW  - Berührungseingaben
KW  - Eingabegenauigkeit
KW  - Modell
KW  - Mobilgeräte
KW  - HCI
KW  - touch input
KW  - input accuracy
KW  - model
KW  - mobile devices
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-67796
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Hu, Ji
A1  - Cordel, Dirk
A1  - Meinel, Christoph
T1  - A virtual machine architecture for creating IT-security laboratories
N2  - 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 con-ventional computer laboratories poses the problem of 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. This report introduces 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 accessibilities 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 the 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 security management solutions to prevent 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 report demonstrates the possibility to implement hands-on security laboratories on the Internet reliably, securely, and economically.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 13 
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33077
SN  - 978-3-939469-13-1
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kaitoua, Abdulrahman
A1  - Rabl, Tilmann
A1  - Markl, Volker
T1  - A distributed data exchange engine for polystores
JF  - Information technology : methods and applications of informatics and information technology
JF  - Information technology : Methoden und innovative Anwendungen der Informatik und Informationstechnik
N2  - There is an increasing interest in fusing data from heterogeneous sources. Combining data sources increases the utility of existing datasets, generating new information and creating services of higher quality. A central issue in working with heterogeneous sources is data migration: In order to share and process data in different engines, resource intensive and complex movements and transformations between computing engines, services, and stores are necessary.
Muses is a distributed, high-performance data migration engine that is able to interconnect distributed data stores by forwarding, transforming, repartitioning, or broadcasting data among distributed engines' instances in a resource-, cost-, and performance-adaptive manner. As such, it performs seamless information sharing across all participating resources in a standard, modular manner. We show an overall improvement of 30 % for pipelining jobs across multiple engines, even when we count the overhead of Muses in the execution time. This performance gain implies that Muses can be used to optimise large pipelines that leverage multiple engines.
KW  - distributed systems
KW  - data migration
KW  - data transformation
KW  - big data
KW  - engine
KW  - data integration
Y1  - 2020
U6  - https://doi.org/10.1515/itit-2019-0037
SN  - 1611-2776
SN  - 2196-7032
VL  - 62
IS  - 3-4
SP  - 145
EP  - 156
PB  - De Gruyter
CY  - Berlin
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Klauck, Stefan
A1  - Maschler, Fabian
A1  - Tausche, Karsten
T1  - Proceedings of the Fourth HPI Cloud Symposium "Operating the Cloud" 2016
N2  - Every year, the Hasso Plattner Institute (HPI) invites guests from industry and academia to a collaborative scientific workshop on the topic Every year, the Hasso Plattner Institute (HPI) invites guests from industry and academia to a collaborative scientific workshop on the topic "Operating the Cloud". Our goal is to provide a forum for the exchange of knowledge and experience between industry and academia.  Co-located with the event is the HPI's Future SOC Lab day, which offers an additional attractive and conducive environment for scientific and industry related discussions. "Operating the Cloud" aims to be a platform for productive interactions of innovative ideas, visions, and upcoming technologies in the field of cloud operation and administration. 
                
On the occasion of this symposium we called for submissions of research papers and practitioner's reports. A compilation of the research papers realized during the fourth HPI cloud symposium "Operating the Cloud" 2016 are published in this proceedings. We thank the authors for exciting presentations and insights into their current work and research.
Moreover, we look forward to more interesting submissions for the upcoming symposium later in the year. Every year, the Hasso Plattner Institute (HPI) invites guests from industry and academia to a collaborative scientific workshop on the topic "Operating the Cloud". Our goal is to provide a forum for the exchange of knowledge and experience between industry and academia.  Co-located with the event is the HPI's Future SOC Lab day, which offers an additional attractive and conducive environment for scientific and industry related discussions. "Operating the Cloud" aims to be a platform for productive interactions of innovative ideas, visions, and upcoming technologies in the field of cloud operation and administration.
N2  - Jedes Jahr lädt das Hasso-Plattner-Institut (HPI) Gäste aus der Industrie und der Wissenschaft zu einem kooperativen und  wissenschaftlichen Workshop zum Thema Cloud Computing ein. Unser Ziel ist es, ein Forum für den Austausch von Wissen und Erfahrungen zwischen der Industrie und der Wissenschaft zu bieten. Parallel zur Veranstaltung findet der HPI Future SOC Lab Tag statt, der eine zusätzliche attraktive Umgebung für wissenschaftliche und branchenbezogene Diskussionen bietet. Der Workshop zielt darauf ab, eine Plattform für produktive Interaktionen von innovativen Ideen, Visionen und aufkommenden Technologien im Bereich von Cloud Computing zu bitten.

Anlässlich dieses Symposiums  fordern wir die Einreichung von Forschungsarbeiten und Erfahrungsberichte. Eine Zusammenstellung der im Rahmen des vierten HPI-Cloud-Symposiums "Operating the Cloud" 2016 angenommenen Forschungspapiere wird  veröffentlicht. Wir danken den Autoren für spannende Vorträge und Einblicke in ihre aktuelle Arbeit und Forschung. Darüber hinaus freuen wir uns auf weitere interessante Einreichungen für das kommende Symposium im Laufe des Jahres.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 117 
KW  - cloud security
KW  - cloud storage
KW  - dependable computing
KW  - resource optimization
KW  - in-memory database
KW  - distribution algorithm
KW  - virtualization
KW  - Cloud-Speicher
KW  - Cloud-Sicherheit
KW  - zuverlässige Datenverarbeitung
KW  - Ressourcenoptimierung
KW  - In-Memory Datenbank
KW  - Verteilungsalgorithmen
KW  - Virtualisierung
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-394513
SN  - 978-3-86956-401-2
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 117
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Kleine, Matthias
A1  - Hirschfeld, Robert
A1  - Bracha, Gilad
T1  - An abstraction for version control systems
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Softwaresystemtechnik an der Universität Potsdam
N2  - Versionsverwaltungssysteme (VCS) ermöglichen es Entwicklern, Änderungen an Softwareartifakten zu verwalten. VCS werden mit Hilfe einer Vielzahl verschiedener Werkzeuge bedient, wie z.\,B. graphische Front-ends oder Kommandozeilenwerkzeuge. Es ist wünschenswert mit einzelnen solcher Werkzeuge unterschiedliche VCS bedienen zu können. Bislang hat sich jedoch keine Abstraktion für Versionsverwaltungssysteme durchgesetzt, mit deren Hilfe solche Werkzeuge erstellt werden können. Stattdessen implementieren Werkzeuge zur Interaktion mit mehreren VCS ad-hoc Lösungen. Diese Masterarbeit stellt Pur vor, eine Abstraktion über Versionsverwaltungskonzepte. Mit Hilfe von Pur können Anwendungsprogramme entwickelt werden, die mit mehreren Versionsverwaltungssystemen interagieren können. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Implementierung dieser Abstraktion bereitgestellt und mit Hilfe eines Anwendungsprogramms validiert.
N2  - Version Control Systems (VCS) allow developers to manage changes to software artifacts. Developers interact with VCSs through a variety of client programs, such as graphical front-ends or command line tools. It is desirable to use the same version control client program against different VCSs. Unfortunately, no established abstraction over VCS concepts exists. Instead, VCS client programs implement ad-hoc solutions to support interaction with multiple VCSs. This thesis presents Pur, an abstraction over version control concepts that allows building rich client programs that can interact with multiple VCSs. We provide an implementation of this abstraction and validate it by implementing a client application.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 54 
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-55629
SN  - 978-3-86956-158-5
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 54
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kluth, Stephan
T1  - Quantitative modeling and analysis with FMC-QE
T1  - Quantitative Modellierung und Analyse mit FMC-QE
N2  - The modeling and evaluation calculus FMC-QE, the Fundamental Modeling Concepts for Quanti-tative Evaluation [1], extends the Fundamental Modeling Concepts (FMC) for performance modeling and prediction. In this new methodology, the hierarchical service requests are in the main focus, because they are the origin of every service provisioning process. Similar to physics, these service requests are a tuple of value and unit, which enables hierarchical service request transformations at the hierarchical borders and therefore the hierarchical modeling. Through reducing the model complexity of the models by decomposing the system in different hierarchical views, the distinction between operational and control states and the calculation of the performance values on the assumption of the steady state, FMC-QE has a scalable applica-bility on complex systems. According to FMC, the system is modeled in a 3-dimensional hierarchical representation space, where system performance parameters are described in three arbitrarily fine-grained hierarchi-cal bipartite diagrams. The hierarchical service request structures are modeled in Entity Relationship Diagrams. The static server structures, divided into logical and real servers, are de-scribed as Block Diagrams. The dynamic behavior and the control structures are specified as Petri Nets, more precisely Colored Time Augmented Petri Nets. From the structures and pa-rameters of the performance model, a hierarchical set of equations is derived. The calculation of the performance values is done on the assumption of stationary processes and is based on fundamental laws of the performance analysis: Little's Law and the Forced Traffic Flow Law. Little's Law is used within the different hierarchical levels (horizontal) and the Forced Traffic Flow Law is the key to the dependencies among the hierarchical levels (vertical). This calculation is suitable for complex models and allows a fast (re-)calculation of different performance scenarios in order to support development and configuration decisions. Within the Research Group Zorn at the Hasso Plattner Institute, the work is embedded in a broader research in the development of FMC-QE. While this work is concentrated on the theoretical background, description and definition of the methodology as well as the extension and validation of the applicability, other topics are in the development of an FMC-QE modeling and evaluation tool and the usage of FMC-QE in the design of an adaptive transport layer in order to fulfill Quality of Service and Service Level Agreements in volatile service based environments. This thesis contains a state-of-the-art, the description of FMC-QE as well as extensions of FMC-QE in representative general models and case studies. In the state-of-the-art part of the thesis in chapter 2, an overview on existing Queueing Theory and Time Augmented Petri Net models and other quantitative modeling and evaluation languages and methodologies is given. Also other hierarchical quantitative modeling frameworks will be considered. The description of FMC-QE in chapter 3 consists of a summary of the foundations of FMC-QE, basic definitions, the graphical notations, the FMC-QE Calculus and the modeling of open queueing networks as an introductory example. The extensions of FMC-QE in chapter 4 consist of the integration of the summation method in order to support the handling of closed networks and the modeling of multiclass and semaphore scenarios. Furthermore, FMC-QE is compared to other performance modeling and evaluation approaches. In the case study part in chapter 5, proof-of-concept examples, like the modeling of a service based search portal, a service based SAP NetWeaver application and the Axis2 Web service framework will be provided. Finally, conclusions are given by a summary of contributions and an outlook on future work in chapter 6. [1] Werner Zorn. FMC-QE - A New Approach in Quantitative Modeling. In Hamid R. Arabnia, editor, Procee-dings of the International Conference on Modeling, Simulation and Visualization Methods (MSV 2007) within WorldComp ’07, pages 280 – 287, Las Vegas, NV, USA, June 2007. CSREA Press. ISBN 1-60132-029-9.
N2  - FMC-QE (Fundamental Modeling Concepts for Quantitative Evaluation [1]) ist eine auf FMC, den Fundamental Modeling Concepts, basierende Methodik zur Modellierung des Leistungsverhaltens von Systemen mit einem dazugehörenden Kalkül zur Erstellung von Leistungsvorhersagen wie Antwortzeiten und Durchsatz. In dieser neuen Methodik steht die Modellierung der hierarchischen Bedienanforderungen im Mittelpunkt, da sie der Ursprung aller dienstbasierenden Systeme sind. Wie in der Physik sind in FMC-QE die Bedienanforderungen Tupel aus Wert und Einheit, um Auftragstransformationen an Hierarchiegrenzen zu ermöglichen. Da die Komplexität durch eine Dekomposition in mehreren Sichten und in verschiedene hierarchische Schichten, die Unterscheidung von Operations- und Kontrollzuständen, sowie dazugehörige Berechungen unter Annahme der Stationarität reduziert wird, skaliert die Anwendbarkeit von FMC-QE auf komplexe Systeme. Gemäß FMC wird das zu modellierende System in einem 3-dimensionalen hierarchischen Beschreibungsraum dargestellt. Die quantitativen Kenngrößen der Systeme werden in drei beliebig frei-granularen hierarchischen bi-partiten Graphen beschrieben. Die hierarchische Struktur der Bedienanforderungen wird in Entity Relationship Diagrammen beschrieben. Die statischen Bedienerstrukturen, unterteilt in logische und reale Bediener, sind in Aufbaudiagrammen erläutert. Außerdem werden Petri Netze, genauer Farbige Zeit-behaftete Petri Netze, dazu verwendet, die dynamischen Abläufe, sowie die Kontrollflüsse im System zu beschreiben. Anschließend wird eine Menge von hierarchischen Gleichungen von der Struktur und den Parametern des Modells abgeleitet. Diese Gleichungen, die auf dem stationären Zustand des Systems beruhen, basieren auf den beiden Fundamental Gesetzen der Leistungsanalyse, dem Gesetz von Little und dem Verkehrsflussgesetz. Das Gesetz von Little definiert hierbei Beziehungen innerhalb einer hierarchischen Schicht (horizontal) und das Verkehrsflussgesetz wiederum Beziehungen zwischen hierarchischen Schichten (vertikal). Die Berechungen erlauben Leistungsvorhersagen für komplexe Systeme durch eine effiziente Berechnung von Leistungsgrößen für eine große Auswahl von System- und Lastkonfigurationen. Innerhalb der Forschungsgruppe von Prof. Dr.-Ing Werner Zorn am Hasso Plattner Institut an der Universität Potsdam ist die vorliegende Arbeit in einen größeren Forschungskontext im Bereich FMC-QE eingebettet. Während hier ein Fokus auf dem theoretischen Hintergrund, der Beschreibung und der Definition der Methodik als auch der Anwendbarkeit und Erweiterung gelegt wurde, sind andere Arbeiten auf dem Gebiet der Entwicklung einer Anwendung zur Modellierung und Evaluierung von Systemen mit FMC-QE bzw. der Verwendung von FMC-QE zur Entwicklung einer adaptiven Transportschicht zur Einhaltung von Dienstgüten (Quality of Service) und Dienstvereinbarungen (Service Level Agreements) in volatilen dienstbasierten Systemen beheimatet. Diese Arbeit umfasst einen Einblick in den Stand der Technik, die Beschreibung von FMC-QE sowie die Weiterentwicklung von FMC-QE in repräsentativen allgemeinen Modellen und Fallstudien. Das Kapitel 2: Stand der Technik gibt einen Überblick über die Warteschlangentheorie, Zeit-behaftete Petri Netze, weitere Leistungsbeschreibungs- und Leistungsvorhersagungstechniken sowie die Verwendung von Hierarchien in Leistungsbeschreibungstechniken. Die Beschreibung von FMC-QE in Kapitel 3 enthält die Erläuterung der Grundlagen von FMC-QE, die Beschreibung einiger Grundannahmen, der graphischen Notation, dem mathematischen Modell und einem erläuternden Beispiel. In Kapitel 4: Erweiterungen von FMC-QE wird die Behandlung weiterer allgemeiner Modelle, wie die Modellklasse von geschlossenen Netzen, Synchronisierung und Mehrklassen-Modelle beschrieben. Außerdem wird FMC-QE mit dem Stand der Technik verglichen. In Kapitel 5 werden Machbarkeitsstudien beschrieben. Schließlich werden in Kapitel 6 eine Zusammenfassung und ein Ausblick gegeben. [1] Werner Zorn. FMC-QE - A New Approach in Quantitative Modeling. In Hamid R. Arabnia, editor, Proceedings of the International Conference on Modeling, Simulation and Visualization Methods (MSV 2007) within WorldComp ’07, 280 – 287, Las Vegas, NV, USA, Juni 2007. CSREA Press. ISBN 1-60132-029-9.
KW  - FMC-QE
KW  - Quantitative Modellierung
KW  - Leistungsvorhersage
KW  - Warteschlangentheorie
KW  - Zeitbehaftete Petri Netze
KW  - FMC-QE
KW  - Quantitative Modeling
KW  - Performance Prediction
KW  - Queuing Theory
KW  - Time Augmented Petri Nets
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-52987
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kossmann, Jan
A1  - Halfpap, Stefan
A1  - Jankrift, Marcel
A1  - Schlosser, Rainer
T1  - Magic mirror in my hand, which is the best in the land?
BT  - an experimental evaluation of index selection algorithms
JF  - Proceedings of the VLDB Endowment
N2  - Indexes are essential for the efficient processing of database workloads. Proposed solutions for the relevant and challenging index selection problem range from metadata-based simple heuristics, over sophisticated multi-step algorithms, to approaches that yield optimal results. The main challenges are (i) to accurately determine the effect of an index on the workload cost while considering the interaction of indexes and (ii) a large number of possible combinations resulting from workloads containing many queries and massive schemata with possibly thousands of attributes. <br /> In this work, we describe and analyze eight index selection algorithms that are based on different concepts and compare them along different dimensions, such as solution quality, runtime, multi-column support, solution granularity, and complexity. In particular, we analyze the solutions of the algorithms for the challenging analytical Join Order, TPC-H, and TPC-DS benchmarks. Afterward, we assess strengths and weaknesses, infer insights for index selection in general and each approach individually, before we give recommendations on when to use which approach.
Y1  - 2020
U6  - https://doi.org/10.14778/3407790.3407832
SN  - 2150-8097
VL  - 13
IS  - 11
SP  - 2382
EP  - 2395
PB  - Association for Computing Machinery
CY  - New York
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kossmann, Jan
A1  - Schlosser, Rainer
T1  - Self-driving database systems
BT  - a conceptual approach
JF  - Distributed and parallel databases
N2  - Challenges for self-driving database systems, which tune their physical design and configuration autonomously, are manifold: Such systems have to anticipate future workloads, find robust configurations efficiently, and incorporate knowledge gained by previous actions into later decisions. We present a component-based framework for self-driving database systems that enables database integration and development of self-managing functionality with low overhead by relying on separation of concerns. By keeping the components of the framework reusable and exchangeable, experiments are simplified, which promotes further research in that area. Moreover, to optimize multiple mutually dependent features, e.g., index selection and compression configurations, we propose a linear programming (LP) based algorithm to derive an efficient tuning order automatically. Afterwards, we demonstrate the applicability and scalability of our approach with reproducible examples.
KW  - database systems
KW  - self-driving
KW  - recursive tuning
KW  - workload prediction
KW  - robustness
Y1  - 2020
U6  - https://doi.org/10.1007/s10619-020-07288-w
SN  - 0926-8782
SN  - 1573-7578
VL  - 38
IS  - 4
SP  - 795
EP  - 817
PB  - Springer
CY  - Dordrecht
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Koumarelas, Ioannis
A1  - Jiang, Lan
A1  - Naumann, Felix
T1  - Data preparation for duplicate detection
JF  - Journal of data and information quality : (JDIQ)
N2  - Data errors represent a major issue in most application workflows. Before any important task can take place, a certain data quality has to be guaranteed by eliminating a number of different errors that may appear in data. Typically, most of these errors are fixed with data preparation methods, such as whitespace removal. However, the particular error of duplicate records, where multiple records refer to the same entity, is usually eliminated independently with specialized techniques. Our work is the first to bring these two areas together by applying data preparation operations under a systematic approach prior to performing duplicate detection. <br /> Our process workflow can be summarized as follows: It begins with the user providing as input a sample of the gold standard, the actual dataset, and optionally some constraints to domain-specific data preparations, such as address normalization. The preparation selection operates in two consecutive phases. First, to vastly reduce the search space of ineffective data preparations, decisions are made based on the improvement or worsening of pair similarities. Second, using the remaining data preparations an iterative leave-one-out classification process removes preparations one by one and determines the redundant preparations based on the achieved area under the precision-recall curve (AUC-PR). Using this workflow, we manage to improve the results of duplicate detection up to 19% in AUC-PR.
KW  - data preparation
KW  - data wrangling
KW  - record linkage
KW  - duplicate detection
KW  - similarity measures
Y1  - 2020
U6  - https://doi.org/10.1145/3377878
SN  - 1936-1955
SN  - 1936-1963
VL  - 12
IS  - 3
PB  - Association for Computing Machinery
CY  - New York
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Koßmann, Jan
A1  - Papenbrock, Thorsten
A1  - Naumann, Felix
T1  - Data dependencies for query optimization
BT  - a survey
JF  - The VLDB journal : the international journal on very large data bases / publ. on behalf of the VLDB Endowment
N2  - Effective query optimization is a core feature of any database management system. While most query optimization techniques make use of simple metadata, such as cardinalities and other basic statistics, other optimization techniques are based on more advanced metadata including data dependencies, such as functional, uniqueness, order, or inclusion dependencies. This survey provides an overview, intuitive descriptions, and classifications of query optimization and execution strategies that are enabled by data dependencies. We consider the most popular types of data dependencies and focus on optimization strategies that target the optimization of relational database queries. The survey supports database vendors to identify optimization opportunities as well as DBMS researchers to find related work and open research questions.
KW  - Query optimization
KW  - Query execution
KW  - Data dependencies
KW  - Data profiling
KW  - Unique column combinations
KW  - Functional dependencies
KW  - Order dependencies
KW  - Inclusion dependencies
KW  - Relational data
KW  - SQL
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1007/s00778-021-00676-3
SN  - 1066-8888
SN  - 0949-877X
VL  - 31
IS  - 1
SP  - 1
EP  - 22
PB  - Springer
CY  - Berlin ; Heidelberg ; New York
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Krause, Christian
A1  - Giese, Holger
T1  - Quantitative modeling and analysis of service-oriented real-time systems using interval probabilistic timed automata
N2  - One of the key challenges in service-oriented systems engineering is the prediction and assurance of non-functional properties, such as the reliability and the availability of composite interorganizational services. Such systems are often characterized by a variety of inherent uncertainties, which must be addressed in the modeling and the analysis approach. The different relevant types of uncertainties can be categorized into (1) epistemic uncertainties due to incomplete knowledge and (2) randomization as explicitly used in protocols or as a result of physical processes. In this report, we study a probabilistic timed model which allows us to quantitatively reason about nonfunctional properties for a restricted class of service-oriented real-time systems using formal methods. To properly motivate the choice for the used approach, we devise a requirements catalogue for the modeling and the analysis of probabilistic real-time systems with uncertainties and provide evidence that the uncertainties of type (1) and (2) in the targeted systems have a major impact on the used models and require distinguished analysis approaches. The formal model we use in this report are Interval Probabilistic Timed Automata (IPTA). Based on the outlined requirements, we give evidence that this model provides both enough expressiveness for a realistic and modular specifiation of the targeted class of systems, and suitable formal methods for analyzing properties, such as safety and reliability properties in a quantitative manner. As technical means for the quantitative analysis, we build on probabilistic model checking, specifically on probabilistic time-bounded reachability analysis and computation of expected reachability rewards and costs. To carry out the quantitative analysis using probabilistic model checking, we developed an extension of the Prism tool for modeling and analyzing IPTA. Our extension of Prism introduces a means for modeling probabilistic uncertainty in the form of probability intervals, as required for IPTA. For analyzing IPTA, our Prism extension moreover adds support for probabilistic reachability checking and computation of expected rewards and costs. We discuss the performance of our extended version of Prism and compare the interval-based IPTA approach to models with fixed probabilities.
N2  - Eine der wichtigsten Herausforderungen in der Entwicklung von Service-orientierten Systemen ist die Vorhersage und die Zusicherung von nicht-funktionalen Eigenschaften, wie Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit von zusammengesetzten, interorganisationellen Diensten. Diese Systeme sind oft charakterisiert durch eine Vielzahl von inhärenten Unsicherheiten, welche sowohl in der Modellierung als auch in der Analyse eine Rolle spielen. Die verschiedenen relevanten Arten von Unsicherheiten können eingeteilt werden in (1) epistemische Unsicherheiten aufgrund von unvollständigem Wissen und (2) Zufall als Mittel in Protokollen oder als Resultat von physikalischen Prozessen. In diesem Bericht wird ein probabilistisches, Zeit-behaftetes Modell untersucht, welches es ermöglicht quantitative Aussagen über nicht-funktionale Eigenschaften von einer eingeschränkten Klasse von Service-orientierten Echtzeitsystemen mittels formaler Methoden zu treffen. Zur Motivation und Einordnung wird ein Anforderungskatalog für probabilistische Echtzeitsysteme mit Unsicherheiten erstellt und gezeigt, dass die Unsicherheiten vom Typ (1) und (2) in den untersuchten Systemen einen Ein uss auf die Wahl der Modellierungs- und der Analysemethode haben. Als formales Modell werden Interval Probabilistic Timed Automata (IPTA) benutzt. Basierend auf den erarbeiteten Anforderungen wird gezeigt, dass dieses Modell sowohl ausreichende Ausdrucksstärke für eine realistische und modulare Spezifikation als auch geeignete formale Methoden zur Bestimmung von quantitativen Sicherheits- und Zuverlässlichkeitseigenschaften bietet. Als technisches Mittel für die quantitative Analyse wird probabilistisches Model Checking, speziell probabilistische Zeit-beschränkte Erreichbarkeitsanalyse und Bestimmung von Erwartungswerten für Kosten und Vergütungen eingesetzt. Um die quantitative Analyse mittels probabilistischem Model Checking durchzuführen, wird eine Erweiterung des Prism-Werkzeugs zur Modellierung und Analyse von IPTA eingeführt. Die präsentierte Erweiterung von Prism ermöglicht die Modellierung von probabilistischen Unsicherheiten mittelsWahrscheinlichkeitsintervallen, wie sie für IPTA benötigt werden. Zur Verifikation wird probabilistische Erreichbarkeitsanalyse und die Berechnung von Erwartungswerten durch das Werkzeug unterstützt. Es wird die Performanz der Prism-Erweiterung untersucht und der Intervall-basierte IPTA-Ansatz mit Modellen mit festen Wahrscheinlichkeitswerten verglichen.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 56 
KW  - Service-orientierte Systme
KW  - Echtzeitsysteme
KW  - Quantitative Analysen
KW  - Formale Verifikation
KW  - service-oriented systems
KW  - real-time systems
KW  - quantitative analysis
KW  - formal verification methods
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-57845
SN  - 978-3-86956-171-4
PB  - Universitätsverlah Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kunze, Matthias
T1  - Searching business process models by example
T1  - Prozessmodellsuche mittels Beispielmodellen
N2  - Business processes are fundamental to the operations of a company. Each product manufactured and every service provided is the result of a series of actions that constitute a business process. Business process management is an organizational principle that makes the processes of a company explicit and offers capabilities to implement procedures, control their execution, analyze their performance, and improve them. Therefore, business processes are documented as process models that capture these actions and their execution ordering, and make them accessible to stakeholders. As these models are an essential knowledge asset, they need to be managed effectively. In particular, the discovery and reuse of existing knowledge becomes challenging in the light of companies maintaining hundreds and thousands of process models. In practice, searching process models has been solved only superficially by means of free-text search of process names and their descriptions. Scientific contributions are limited in their scope, as they either present measures for process similarity or elaborate on query languages to search for particular aspects. However, they fall short in addressing efficient search, the presentation of search results, and the support to reuse discovered models. This thesis presents a novel search method, where a query is expressed by an exemplary business process model that describes the behavior of a possible answer. This method builds upon a formal framework that captures and compares the behavior of process models by the execution ordering of actions. The framework contributes a conceptual notion of behavioral distance that quantifies commonalities and differences of a pair of process models, and enables process model search. Based on behavioral distances, a set of measures is proposed that evaluate the quality of a particular search result to guide the user in assessing the returned matches. A projection of behavioral aspects to a process model enables highlighting relevant fragments that led to a match and facilitates its reuse. The thesis further elaborates on two search techniques that provide concrete behavioral distance functions as an instantiation of the formal framework. Querying enables search with a notion of behavioral inclusion with regard to the query. In contrast, similarity search obtains process models that are similar to a query, even if the query is not precisely matched. For both techniques, indexes are presented that enable efficient search. Methods to evaluate the quality and performance of process model search are introduced and applied to the techniques of this thesis. They show good results with regard to human assessment and scalability in a practical setting.
N2  - Geschäftsprozesse bilden die Grundlage eines jeden Unternehmens, da jedes Produkt und jede Dienstleistung das Ergebnis einer Reihe von Arbeitsschritten sind, deren Ablauf einen Geschäftsprozess darstellen. Das Geschäftsprozessmanagement rückt diese Prozesse ins Zentrum der Betrachtung und stellt Methoden bereit, um Prozesse umzusetzen, abzuwickeln und, basierend auf einer Auswertung ihrer Ausführung, zu verbessern. Zu diesem Zweck werden Geschäftsprozesse in Form von Prozessmodellen dokumentiert, welche die auszuführenden Arbeitsschritte und ihre Ausführungsbeziehungen erfassen und damit eine wesentliche Grundlage des Geschäftsprozessmanagements bilden. Um dieses Wissen verwerten zu können, muss es gut organisiert und leicht auffindbar sein – eine schwierige Aufgabe angesichts hunderter bzw. tausender Prozessmodelle, welche moderne Unternehmen unterhalten. In der Praxis haben sich bisher lediglich einfache Suchmethoden etabliert, zum Beispiel Freitextsuche in Prozessbeschreibungen. Wissenschaftliche Ansätze hingegen betrachten Ähnlichkeitsmaße und Anfragesprachen für Prozessmodelle, vernachlässigen dabei aber Maßnahmen zur effizienten Suche, sowie die verständliche Wiedergabe eines Suchergebnisses und Hilfestellungen für dessen Verwendung. Diese Dissertation stellt einen neuen Ansatz für die Prozessmodellsuche vor, wobei statt einer Anfragesprache Prozessmodelle zur Formulierung einer Anfrage verwendet werden, welche exemplarisch das Verhalten der gesuchten Prozesse beschreiben. Dieser Ansatz fußt auf einem formalen Framework, welches ein konzeptionelles Distanzmaß zur Bewertung gemeinsamen Verhaltens zweier Geschäftsprozesse definiert und die Grundlage zur Suche bildet. Darauf aufbauend werden Qualitätsmaße vorgestellt, die einem Benutzer bei der Bewertung von Suchergebnissen behilflich sind. Verhaltensausschnitte, die zur Aufnahme in das Suchergebnis geführt haben, können im Prozessmodell hervorgehoben werden. Die Arbeit führt zwei Suchtechniken ein, die konkrete Distanzmaße einsetzen, um Prozesse zu suchen, die das Verhalten einer Anfrage exakt enthalten (Querying), oder diesem in Bezug auf das Verhalten ähnlich sind (Similarity Search). Für beide Techniken werden Indexstrukturen vorgestellt, die effizientes Suchen ermöglichen. Abschließend werden allgemeine Methoden zur Evaluierung von Prozessmodellsuchansätzen vorgestellt, mit welchen die genannten Suchtechniken überprüft werden. Im Ergebnis zeigen diese eine hohe Qualität der Suchergebnisse hinsichtlich einer Vergleichsstudie mit Prozessexperten, sowie gute Skalierbarkeit für große Prozessmodellsammlungen.
KW  - Prozessmodellsuche
KW  - Ähnlichkeit
KW  - Query
KW  - Index
KW  - Präsentation
KW  - process model search
KW  - similarity
KW  - querying
KW  - index
KW  - presentation
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-68844
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Kunze, Matthias
A1  - Weske, Mathias
T1  - Behavioural Models
BT  - From Modelling Finite Automata to Analysing Business Processes
N2  - This textbook introduces the basis for modelling and analysing discrete dynamic systems, such as computer programmes, soft- and hardware systems, and business processes. The underlying concepts are introduced and concrete modelling techniques are described, such as finite automata, state machines, and Petri nets. The concepts are related to concrete application scenarios, among which business processes play a prominent role. 

The book consists of three parts, the first of which addresses the foundations of behavioural modelling. After a general introduction to modelling, it introduces transition systems as a basic formalism for representing the behaviour of discrete dynamic systems. This section also discusses causality, a fundamental concept for modelling and reasoning about behaviour. In turn, Part II forms the heart of the book and is devoted to models of behaviour. It details both sequential and concurrent systems and introduces finite automata, state machines and several different types of Petri nets. One chapter is especially devoted to business process models, workflow patterns and BPMN, the industry standard for modelling business processes. Lastly, Part III investigates how the behaviour of systems can be analysed. To this end, it introduces readers to the concept of state spaces. Further chapters cover the comparison of behaviour and the formal analysis and verification of behavioural models.

The book was written for students of computer science and software engineering, as well as for programmers and system analysts interested in the behaviour of the systems they work on. It takes readers on a journey from the fundamentals of behavioural modelling to advanced techniques for modelling and analysing sequential and concurrent systems, and thus provides them a deep understanding of the concepts and techniques introduced and how they can be applied to concrete application scenarios.
Y1  - 2016
SN  - 978-3-319-44958-6
PB  - Springer
CY  - Cham
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - Kurbel, Karl
A1  - Nowak, Dawid
A1  - Azodi, Amir
A1  - Jaeger, David
A1  - Meinel, Christoph
A1  - Cheng, Feng
A1  - Sapegin, Andrey
A1  - Gawron, Marian
A1  - Morelli, Frank
A1  - Stahl, Lukas
A1  - Kerl, Stefan
A1  - Janz, Mariska
A1  - Hadaya, Abdulmasih
A1  - Ivanov, Ivaylo
A1  - Wiese, Lena
A1  - Neves, Mariana
A1  - Schapranow, Matthieu-Patrick
A1  - Fähnrich, Cindy
A1  - Feinbube, Frank
A1  - Eberhardt, Felix
A1  - Hagen, Wieland
A1  - Plauth, Max
A1  - Herscheid, Lena
A1  - Polze, Andreas
A1  - Barkowsky, Matthias
A1  - Dinger, Henriette
A1  - Faber, Lukas
A1  - Montenegro, Felix
A1  - Czachórski, Tadeusz
A1  - Nycz, Monika
A1  - Nycz, Tomasz
A1  - Baader, Galina
A1  - Besner, Veronika
A1  - Hecht, Sonja
A1  - Schermann, Michael
A1  - Krcmar, Helmut
A1  - Wiradarma, Timur Pratama
A1  - Hentschel, Christian
A1  - Sack, Harald
A1  - Abramowicz, Witold
A1  - Sokolowska, Wioletta
A1  - Hossa, Tymoteusz
A1  - Opalka, Jakub
A1  - Fabisz, Karol
A1  - Kubaczyk, Mateusz
A1  - Cmil, Milena
A1  - Meng, Tianhui
A1  - Dadashnia, Sharam
A1  - Niesen, Tim
A1  - Fettke, Peter
A1  - Loos, Peter
A1  - Perscheid, Cindy
A1  - Schwarz, Christian
A1  - Schmidt, Christopher
A1  - Scholz, Matthias
A1  - Bock, Nikolai
A1  - Piller, Gunther
A1  - Böhm, Klaus
A1  - Norkus, Oliver
A1  - Clark, Brian
A1  - Friedrich, Björn
A1  - Izadpanah, Babak
A1  - Merkel, Florian
A1  - Schweer, Ilias
A1  - Zimak, Alexander
A1  - Sauer, Jürgen
A1  - Fabian, Benjamin
A1  - Tilch, Georg
A1  - Müller, David
A1  - Plöger, Sabrina
A1  - Friedrich, Christoph M.
A1  - Engels, Christoph
A1  - Amirkhanyan, Aragats
A1  - van der Walt, Estée
A1  - Eloff, J. H. P.
A1  - Scheuermann, Bernd
A1  - Weinknecht, Elisa
ED  - Meinel, Christoph
ED  - Polze, Andreas
ED  - Oswald, Gerhard
ED  - Strotmann, Rolf
ED  - Seibold, Ulrich
ED  - Schulzki, Bernhard
T1  - HPI Future SOC Lab
BT  - Proceedings 2015
N2  - Das Future SOC Lab am HPI ist eine Kooperation des Hasso-Plattner-Instituts mit verschiedenen Industriepartnern. Seine Aufgabe ist die Ermöglichung und Förderung des Austausches zwischen Forschungsgemeinschaft und Industrie.
Am Lab wird interessierten Wissenschaftlern eine Infrastruktur von neuester Hard- und Software kostenfrei für Forschungszwecke zur Verfügung gestellt. Dazu zählen teilweise noch nicht am Markt verfügbare Technologien, die im normalen Hochschulbereich in der Regel nicht zu finanzieren wären, bspw. Server mit bis zu 64 Cores und 2 TB Hauptspeicher. Diese Angebote richten sich insbesondere an Wissenschaftler in den Gebieten Informatik und Wirtschaftsinformatik. Einige der Schwerpunkte sind Cloud Computing, Parallelisierung und In-Memory Technologien. 
In diesem Technischen Bericht werden die Ergebnisse der Forschungsprojekte des Jahres 2015 vorgestellt.  Ausgewählte Projekte stellten ihre Ergebnisse am 15. April 2015 und 4. November 2015 im Rahmen der Future SOC Lab Tag Veranstaltungen vor.
KW  - Future SOC Lab
KW  - Forschungsprojekte
KW  - Multicore Architekturen
KW  - In-Memory Technologie
KW  - Cloud Computing
KW  - maschinelles Lernen
KW  - künstliche Intelligenz
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-102516
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Kuropka, Dominik
A1  - Meyer, Harald
T1  - Survey on Service Composition
N2  - It is predicted that Service-oriented Architectures (SOA) will have a high impact on future electronic business and markets. Services will provide an self-contained and standardised interface towards business and are considered as the future platform for business-to-business and business-toconsumer trades. Founded by the complexity of real world business scenarios a huge need for an easy, flexible and automated creation and enactment of service compositions is observed. This survey explores the relationship of service composition with workflow management—a technology/ concept already in use in many business environments. The similarities between the both and the key differences between them are elaborated. Furthermore methods for composition of services ranging from manual, semi- to full-automated composition are sketched. This survey concludes that current tools for service composition are in an immature state and that there is still much research to do before service composition can be used easily and conveniently in real world scenarios. However, since automated service composition is a key enabler for the full potential of Service-oriented Architectures, further research on this field is imperative. This survey closes with a formal sample scenario presented in appendix A to give the reader an impression on how full-automated service composition works.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 10 
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33787
SN  - 3-937786-78-3
SN  - 978-3-937786-78-0
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kyprianidis, Jan Eric
T1  - Structure adaptive stylization of images and video
T1  - Strukturadaptive Stilisierung von Bildern und Videos
N2  - In the early days of computer graphics, research was mainly driven by the goal to create realistic synthetic imagery. By contrast, non-photorealistic computer graphics, established as its own branch of computer graphics in the early 1990s, is mainly motivated by concepts and principles found in traditional art forms, such as painting, illustration, and graphic design, and it investigates concepts and techniques that abstract from reality using expressive, stylized, or illustrative rendering techniques. This thesis focuses on the artistic stylization of two-dimensional content and presents several novel automatic techniques for the creation of simplified stylistic illustrations from color images, video, and 3D renderings. Primary innovation of these novel techniques is that they utilize the smooth structure tensor as a simple and efficient way to obtain information about the local structure of an image. More specifically, this thesis contributes to knowledge in this field in the following ways. First, a comprehensive review of the structure tensor is provided. In particular, different methods for integrating the minor eigenvector field of the smoothed structure tensor are developed, and the superiority of the smoothed structure tensor over the popular edge tangent flow is demonstrated. Second, separable implementations of the popular bilateral and difference of Gaussians filters that adapt to the local structure are presented. These filters avoid artifacts while being computationally highly efficient. Taken together, both provide an effective way to create a cartoon-style effect. Third, a generalization of the Kuwahara filter is presented that avoids artifacts by adapting the shape, scale, and orientation of the filter to the local structure. This causes directional image features to be better preserved and emphasized, resulting in overall sharper edges and a more feature-abiding painterly effect. In addition to the single-scale variant, a multi-scale variant is presented, which is capable of performing a highly aggressive abstraction. Fourth, a technique that builds upon the idea of combining flow-guided smoothing with shock filtering is presented, allowing for an aggressive exaggeration and an emphasis of directional image features. All presented techniques are suitable for temporally coherent per-frame filtering of video or dynamic 3D renderings, without requiring expensive extra processing, such as optical flow. Moreover, they can be efficiently implemented to process content in real-time on a GPU.
N2  - In den Anfängen der Computergrafik war die Forschung hauptsächlich von dem Anspruch getragen, realistisch aussehende synthetische Bilder zu erstellen. Im Gegensatz dazu ist die nicht-photorealistische Computergraphik, ein Untergebiet der Computergrafik, welches in den frühen 1990er Jahren gegründet wurde, vor allem motiviert durch Konzepte und Prinzipien der traditionellen Kunst wie Malerei, Illustration und Grafikdesign. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der künstlerischen Verarbeitung von zweidimensionalen Bildinhalten und präsentiert mehrere neue automatische Verfahren für die Erstellung von vereinfachten künstlerischen Darstellungen von Farbbildern, Videos und 3D- Renderings. Wichtigste Neuerung dieser Techniken ist die Verwendung des Strukturtensors als eine einfache und effiziente Möglichkeit, Informationen über die lokale Struktur eines Bildes zu erhalten. Konkret werden die folgenden Beiträge gemacht. Erstens wird eine umfassende übersicht über den Strukturtensor gegeben. Insbesondere werden verschiedene Methoden für die Integration des kleineren Eigenvektorfeldes des geglätteten Strukturtensors entwickelt, und die Überlegenheit des geglätteten Strukturtensors gegenüber dem populären Edge-Tangent-Flow demonstriert. Zweitens werden separable Implementierungen des bilateralen Filters und des Difference of Gaussians Filters vorgestellt. Durch die Anpassung der Filter an die lokale Struktur des Bildes werden Bildfehler vermieden, wobei der Vorgang rechnerisch effizient bleibt. Zusammengenommen bieten beide Techniken eine effektive Möglichkeit, um einen Cartoon-ähnlichen Effekt zu erzielen. Drittens wird eine Verallgemeinerung des Kuwahara-Filters vorgestellt. Durch die Anpassung von Form, Umfang und Orientierung der Filter an die lokale Struktur werden Bildfehler verhindert. Außerdem werden direktionale Bildmerkmale besser berücksichtigt und betont, was zu schärferen Kanten und einem malerischen Effekt führt. Neben der single-scale Variante wird auch eine multi-scale Variante vorgestellt, welche im Stande ist, eine höhere Abstraktion zu erzielen. Viertens wird eine Technik vorgestellt, die auf der Kombination von flussgesteuerter Glättung und Schock-Filterung beruht, was zu einer intensiven Verstärkung und Betonung der direktionalen Bildmerkmale führt. Alle vorgestellten Techniken erlauben die zeitlich kohärente Verarbeitung von Einzelbildern eines Videos oder einer dynamischen 3D-Szene, ohne dass andere aufwendige Verfahren wie zum Beispiel die Berechnung des optischen Flusses, benötigt werden. Darüberhinaus können die Techniken effizient implementiert werden und ermöglichen die Verarbeitung in Echtzeit auf einem Grafikprozessor (GPU).
KW  - Nicht-photorealistisches Rendering
KW  - Flussgesteuerter Bilateraler Filter
KW  - Differenz von Gauss Filtern
KW  - Anisotroper Kuwahara Filter
KW  - non-photorealistic rendering
KW  - flow-based bilateral filter
KW  - difference of Gaussians
KW  - anisotropic Kuwahara filter
KW  - coherence-enhancing filtering
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-64104
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Lambers, Leen
A1  - Orejas, Fernando
T1  - Transformation rules with nested application conditions
BT  - critical pairs, initial conflicts & minimality
JF  - Theoretical computer science
N2  - Recently, initial conflicts were introduced in the framework of M-adhesive categories as an important optimization of critical pairs. In particular, they represent a proper subset such that each conflict is represented in a minimal context by a unique initial one. The theory of critical pairs has been extended in the framework of M-adhesive categories to rules with nested application conditions (ACs), restricting the applicability of a rule and generalizing the well-known negative application conditions. A notion of initial conflicts for rules with ACs does not exist yet. 

In this paper, on the one hand, we extend the theory of initial conflicts in the framework of M-adhesive categories to transformation rules with ACs. They represent a proper subset again of critical pairs for rules with ACs, and represent each conflict in a minimal context uniquely. They are moreover symbolic because we can show that in general no finite and complete set of conflicts for rules with ACs exists. On the other hand, we show that critical pairs are minimally M-complete, whereas initial conflicts are minimally complete. Finally, we introduce important special cases of rules with ACs for which we can obtain finite, minimally (M-)complete sets of conflicts.
KW  - Graph transformation
KW  - Critical pairs
KW  - Initial conflicts
KW  - Application
KW  - conditions
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1016/j.tcs.2021.07.023
SN  - 0304-3975
SN  - 1879-2294
VL  - 884
SP  - 44
EP  - 67
PB  - Elsevier
CY  - Amsterdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Lambers, Leen
A1  - Weber, Jens
T1  - Preface to the special issue on the 11th International Conference on Graph Transformation
JF  - Journal of Logical and Algebraic Methods in Programming
N2  - This special issue contains extended versions of four selected papers from the 11th International Conference on Graph Transformation (ICGT 2018). The articles cover a tool for computing core graphs via SAT/SMT solvers (graph language definition), graph transformation through graph surfing in reaction systems (a new graph transformation formalism), the essence and initiality of conflicts in M-adhesive transformation systems, and a calculus of concurrent graph-rewriting processes (theory on conflicts and parallel independence).
KW  - graph transformation
KW  - graph languages
KW  - conflicts and dependencies in
KW  - concurrent graph rewriting
Y1  - 2020
U6  - https://doi.org/10.1016/j.jlamp.2020.100525
SN  - 2352-2208
VL  - 112
PB  - Elsevier
CY  - Amsterdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lange, Dustin
T1  - Effective and efficient similarity search in databases
T1  - Effektive und effiziente Ähnlichkeitssuche in Datenbanken
N2  - Given a large set of records in a database and a query record, similarity search aims to find all records sufficiently similar to the query record. To solve this problem, two main aspects need to be considered: First, to perform effective search, the set of relevant records is defined using a similarity measure. Second, an efficient access method is to be found that performs only few database accesses and comparisons using the similarity measure. This thesis solves both aspects with an emphasis on the latter. In the first part of this thesis, a frequency-aware similarity measure is introduced. Compared record pairs are partitioned according to frequencies of attribute values. For each partition, a different similarity measure is created: machine learning techniques combine a set of base similarity measures into an overall similarity measure. After that, a similarity index for string attributes is proposed, the State Set Index (SSI), which is based on a trie (prefix tree) that is interpreted as a nondeterministic finite automaton. For processing range queries, the notion of query plans is introduced in this thesis to describe which similarity indexes to access and which thresholds to apply. The query result should be as complete as possible under some cost threshold. Two query planning variants are introduced: (1) Static planning selects a plan at compile time that is used for all queries. (2) Query-specific planning selects a different plan for each query. For answering top-k queries, the Bulk Sorted Access Algorithm (BSA) is introduced, which retrieves large chunks of records from the similarity indexes using fixed thresholds, and which focuses its efforts on records that are ranked high in more than one attribute and thus promising candidates. The described components form a complete similarity search system. Based on prototypical implementations, this thesis shows comparative evaluation results for all proposed approaches on different real-world data sets, one of which is a large person data set from a German credit rating agency.
N2  - Ziel von Ähnlichkeitssuche ist es, in einer Menge von Tupeln in einer Datenbank zu einem gegebenen Anfragetupel all diejenigen Tupel zu finden, die ausreichend ähnlich zum Anfragetupel sind. Um dieses Problem zu lösen, müssen zwei zentrale Aspekte betrachtet werden: Erstens, um eine effektive Suche durchzuführen, muss die Menge der relevanten Tupel mithilfe eines Ähnlichkeitsmaßes definiert werden. Zweitens muss eine effiziente Zugriffsmethode gefunden werden, die nur wenige Datenbankzugriffe und Vergleiche mithilfe des Ähnlichkeitsmaßes durchführt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit beiden Aspekten und legt den Fokus auf Effizienz. Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein häufigkeitsbasiertes Ähnlichkeitsmaß eingeführt. Verglichene Tupelpaare werden entsprechend der Häufigkeiten ihrer Attributwerte partitioniert. Für jede Partition wird ein unterschiedliches Ähnlichkeitsmaß erstellt: Mithilfe von Verfahren des Maschinellen Lernens werden Basisähnlichkeitsmaßes zu einem Gesamtähnlichkeitsmaß verbunden. Danach wird ein Ähnlichkeitsindex für String-Attribute vorgeschlagen, der State Set Index (SSI), welcher auf einem Trie (Präfixbaum) basiert, der als nichtdeterministischer endlicher Automat interpretiert wird. Zur Verarbeitung von Bereichsanfragen wird in dieser Arbeit die Notation der Anfragepläne eingeführt, um zu beschreiben welche Ähnlichkeitsindexe angefragt und welche Schwellwerte dabei verwendet werden sollen. Das Anfrageergebnis sollte dabei so vollständig wie möglich sein und die Kosten sollten einen gegebenen Schwellwert nicht überschreiten. Es werden zwei Verfahren zur Anfrageplanung vorgeschlagen: (1) Beim statischen Planen wird zur Übersetzungszeit ein Plan ausgewählt, der dann für alle Anfragen verwendet wird. (2) Beim anfragespezifischen Planen wird für jede Anfrage ein unterschiedlicher Plan ausgewählt. Zur Beantwortung von Top-k-Anfragen stellt diese Arbeit den Bulk Sorted Access-Algorithmus (BSA) vor, der große Mengen von Tupeln mithilfe fixer Schwellwerte von den Ähnlichkeitsindexen abfragt und der Tupel bevorzugt, die hohe Ähnlichkeitswerte in mehr als einem Attribut haben und damit vielversprechende Kandidaten sind. Die vorgestellten Komponenten bilden ein vollständiges Ähnlichkeitssuchsystem. Basierend auf einer prototypischen Implementierung zeigt diese Arbeit vergleichende Evaluierungsergebnisse für alle vorgestellten Ansätze auf verschiedenen Realwelt-Datensätzen; einer davon ist ein großer Personendatensatz einer deutschen Wirtschaftsauskunftei.
KW  - Datenbanken
KW  - Ähnlichkeitssuche
KW  - Suchverfahren
KW  - Ähnlichkeitsmaße
KW  - Indexstrukturen
KW  - Databases
KW  - Similarity Search
KW  - Search Algorithms
KW  - Similarity Measures
KW  - Index Structures
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-65712
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Lange, Dustin
A1  - Böhm, Christoph
A1  - Naumann, Felix
T1  - Extracting structured information from Wikipedia articles to populate infoboxes
N2  - Roughly every third Wikipedia article contains an infobox - a table that displays important facts about the subject in attribute-value form. The schema of an infobox, i.e., the attributes that can be expressed for a concept, is defined by an infobox template. Often, authors do not specify all template attributes, resulting in incomplete infoboxes. With iPopulator, we introduce a system that automatically populates infoboxes of Wikipedia articles by extracting attribute values from the article's text. In contrast to prior work, iPopulator detects and exploits the structure of attribute values for independently extracting value parts. We have tested iPopulator on the entire set of infobox templates and provide a detailed analysis of its effectiveness. For instance, we achieve an average extraction precision of 91% for 1,727 distinct infobox template attributes.
N2  - Ungefähr jeder dritte Wikipedia-Artikel enthält eine Infobox - eine Tabelle, die wichtige Fakten über das beschriebene Thema in Attribut-Wert-Form darstellt. Das Schema einer Infobox, d.h. die Attribute, die für ein Konzept verwendet werden können, wird durch ein Infobox-Template definiert. Häufig geben Autoren nicht für alle Template-Attribute Werte an, wodurch unvollständige Infoboxen entstehen. Mit iPopulator stellen wir ein System vor, welches automatisch Infoboxen von Wikipedia-Artikeln durch Extrahieren von Attributwerten aus dem Artikeltext befüllt. Im Unterschied zu früheren Arbeiten erkennt iPopulator die Struktur von Attributwerten und nutzt diese aus, um die einzelnen Bestandteile von Attributwerten unabhängig voneinander zu extrahieren. Wir haben iPopulator auf der gesamten Menge der Infobox-Templates getestet und analysieren detailliert die Effektivität. Wir erreichen beispielsweise für die Extraktion einen durchschnittlichen Precision-Wert von 91% für 1.727 verschiedene Infobox-Template-Attribute.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 38 
KW  - Informationsextraktion
KW  - Wikipedia
KW  - Linked Data
KW  - Information Extraction
KW  - Wikipedia
KW  - Linked Data
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-45714
SN  - 978-3-86956-081-6
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Linckels, Serge
A1  - Meinel, Christoph
T1  - An e-librarian service : natural language interface for an efficient semantic search within multimedia resources
N2  - 1 Introduction 1.1 Project formulation 1.2 Our contribution 2 Pedagogical Aspect 4 2.1 Modern teaching 2.2 Our Contribution 2.2.1 Autonomous and exploratory learning 2.2.2 Human machine interaction 2.2.3 Short multimedia clips 3 Ontology Aspect 3.1 Ontology driven expert systems 3.2 Our contribution 3.2.1 Ontology language 3.2.2 Concept Taxonomy 3.2.3 Knowledge base annotation 3.2.4 Description Logics 4 Natural language approach 4.1 Natural language processing in computer science 4.2 Our contribution 4.2.1 Explored strategies 4.2.2 Word equivalence 4.2.3 Semantic interpretation 4.2.4 Various problems 5 Information Retrieval Aspect 5.1 Modern information retrieval 5.2 Our contribution 5.2.1 Semantic query generation 5.2.2 Semantic relatedness 6 Implementation 6.1 Prototypes 6.2 Semantic layer architecture 6.3 Development 7 Experiments 7.1 Description of the experiments 7.2 General characteristics of the three sessions, instructions and procedure 7.3 First Session 7.4 Second Session 7.5 Third Session 7.6 Discussion and conclusion 8 Conclusion and future work 8.1 Conclusion 8.2 Open questions A Description Logics B Probabilistic context-free grammars
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 12 
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33088
SN  - 978-3-937786-89-6
SN  - 3-937786-89-9
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lorey, Johannes
T1  - What's in a query : analyzing, predicting, and managing linked data access
T1  - Was ist in einer Anfrage : Analyse, Vorhersage und Verwaltung von Zugriffen auf Linked Data
N2  - The term Linked Data refers to connected information sources comprising structured data about a wide range of topics and for a multitude of applications. In recent years, the conceptional and technical foundations of Linked Data have been formalized and refined. To this end, well-known technologies have been established, such as the Resource Description Framework (RDF) as a Linked Data model or the SPARQL Protocol and RDF Query Language (SPARQL) for retrieving this information. Whereas most research has been conducted in the area of generating and publishing Linked Data, this thesis presents novel approaches for improved management. In particular, we illustrate new methods for analyzing and processing SPARQL queries. Here, we present two algorithms suitable for identifying structural relationships between these queries. Both algorithms are applied to a large number of real-world requests to evaluate the performance of the approaches and the quality of their results. Based on this, we introduce different strategies enabling optimized access of Linked Data sources. We demonstrate how the presented approach facilitates effective utilization of SPARQL endpoints by prefetching results relevant for multiple subsequent requests. Furthermore, we contribute a set of metrics for determining technical characteristics of such knowledge bases. To this end, we devise practical heuristics and validate them through thorough analysis of real-world data sources. We discuss the findings and evaluate their impact on utilizing the endpoints. Moreover, we detail the adoption of a scalable infrastructure for improving Linked Data discovery and consumption. As we outline in an exemplary use case, this platform is eligible both for processing and provisioning the corresponding information.
N2  - Unter dem Begriff Linked Data werden untereinander vernetzte Datenbestände verstanden, die große Mengen an strukturierten Informationen für verschiedene Anwendungsgebiete enthalten. In den letzten Jahren wurden die konzeptionellen und technischen Grundlagen für die Veröffentlichung von Linked Data gelegt und verfeinert. Zu diesem Zweck wurden eine Reihe von Technologien eingeführt, darunter das Resource Description Framework (RDF) als Datenmodell für Linked Data und das SPARQL Protocol and RDF Query Language (SPARQL) zum Abfragen dieser Informationen. Während bisher hauptsächlich die Erzeugung und Bereitstellung von Linked Data Forschungsgegenstand war, präsentiert die vorliegende Arbeit neuartige Verfahren zur besseren Nutzbarmachung. Insbesondere werden dafür Methoden zur Analyse und Verarbeitung von SPARQL-Anfragen entwickelt. Zunächst werden daher zwei Algorithmen vorgestellt, die die strukturelle Ähnlichkeit solcher Anfragen bestimmen. Beide Algorithmen werden auf eine große Anzahl von authentischen Anfragen angewandt, um sowohl die Güte der Ansätze als auch die ihrer Resultate zu untersuchen. Darauf aufbauend werden verschiedene Strategien erläutert, mittels derer optimiert auf Quellen von Linked Data zugegriffen werden kann. Es wird gezeigt, wie die dabei entwickelte Methode zur effektiven Verwendung von SPARQL-Endpunkten beiträgt, indem relevante Ergebnisse für mehrere nachfolgende Anfragen vorgeladen werden. Weiterhin werden in dieser Arbeit eine Reihe von Metriken eingeführt, die eine Einschätzung der technischen Eigenschaften solcher Endpunkte erlauben. Hierfür werden praxisrelevante Heuristiken entwickelt, die anschließend ausführlich mit Hilfe von konkreten Datenquellen analysiert werden. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden erörtert und in Hinblick auf die Verwendung der Endpunkte interpretiert. Des Weiteren wird der Einsatz einer skalierbaren Plattform vorgestellt, die die Entdeckung und Nutzung von Beständen an Linked Data erleichtert. Diese Plattform dient dabei sowohl zur Verarbeitung als auch zur Verfügbarstellung der zugehörigen Information, wie in einem exemplarischen Anwendungsfall erläutert wird.
KW  - Vernetzte Daten
KW  - SPARQL
KW  - RDF
KW  - Anfragepaare
KW  - Informationsvorhaltung
KW  - linked data
KW  - SPARQL
KW  - RDF
KW  - query matching
KW  - prefetching
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72312
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Loster, Michael
A1  - Koumarelas, Ioannis
A1  - Naumann, Felix
T1  - Knowledge transfer for entity resolution with siamese neural networks
JF  - ACM journal of data and information quality
N2  - The integration of multiple data sources is a common problem in a large variety of applications. Traditionally, handcrafted similarity measures are used to discover, merge, and integrate multiple representations of the same entity-duplicates-into a large homogeneous collection of data. Often, these similarity measures do not cope well with the heterogeneity of the underlying dataset. In addition, domain experts are needed to manually design and configure such measures, which is both time-consuming and requires extensive domain expertise. <br /> We propose a deep Siamese neural network, capable of learning a similarity measure that is tailored to the characteristics of a particular dataset. With the properties of deep learning methods, we are able to eliminate the manual feature engineering process and thus considerably reduce the effort required for model construction. In addition, we show that it is possible to transfer knowledge acquired during the deduplication of one dataset to another, and thus significantly reduce the amount of data required to train a similarity measure. We evaluated our method on multiple datasets and compare our approach to state-of-the-art deduplication methods. Our approach outperforms competitors by up to +26 percent F-measure, depending on task and dataset. In addition, we show that knowledge transfer is not only feasible, but in our experiments led to an improvement in F-measure of up to +4.7 percent.
KW  - Entity resolution
KW  - duplicate detection
KW  - transfer learning
KW  - neural
KW  - networks
KW  - metric learning
KW  - similarity learning
KW  - data quality
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1145/3410157
SN  - 1936-1955
SN  - 1936-1963
VL  - 13
IS  - 1
PB  - Association for Computing Machinery
CY  - New York
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Lübbe, Alexander
T1  - The effect of tangible media on individuals in business process modeling : a controlled experiment = Der Einfluss greifbarer Medien auf einzelne Personen bei der Geschäftsprozessmodellierung : ein kontrolliertes Experiment
N2  - In current practice, business processes modeling is done by trained method experts. Domain experts are interviewed to elicit their process information but not involved in modeling. We created a haptic toolkit for process modeling that can be used in process elicitation sessions with domain experts. We hypothesize that this leads to more effective process elicitation. This paper brakes down "effective elicitation" to 14 operationalized hypotheses. They are assessed in a controlled experiment using questionnaires, process model feedback tests and video analysis. The experiment compares our approach to structured interviews in a repeated measurement design. We executed the experiment with 17 student clerks from a trade school. They represent potential users of the tool. Six out of fourteen hypotheses showed significant difference due to the method applied. Subjects reported more fun and more insights into process modeling with tangible media. Video analysis showed significantly more reviews and corrections applied during process elicitation. Moreover, people take more time to talk and think about their processes. We conclude that tangible media creates a different working mode for people in process elicitation with fun, new insights and instant feedback on preliminary results.
N2  - Heute, werden Geschäftsprozesse durch speziell ausgebildete Modellierungsexperten erstellt. Wissensträger der Domäne werden befragt, aber sie werden nicht in die Modellierung einbezogen. Wir haben ein haptisches Werkzeug zur Prozessmodellierung entwickelt welches bei der Prozesserhebung zusammen mit den Domänenexperten eingesetzt wird. Wir vertreten die Hypothese, dass dies zur effizienteren Prozesserhebung beiträgt. In diesem Artikel schlüsseln wir "effiziente Prozesserhebung" in 14 operationalisierte Hypothesen auf. Diese werden in einem kontrollierten Experiment mit Hilfe von Fragebögen, Tests und Videoanalyse untersucht. In dem Experiment vergleichen wir unseren Ansatz mit strukturierten Interviews in einem Messwiederholungsdesign. Das Experiment wurde mit 17 Schülern kaufmännischer Berufe in einem Oberstufenzentrum durchgeführt. Sie repräsentieren potentielle Anwender unseres Ansatzes zu Prozesserhebung. Sechs der vierzehn Hypothesen zeigten einen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Ansätzen. Teilnehmer berichteten mehr Spass an und mehr Erkenntnisse durch greifbare Prozessmodellierung zu haben. In der Videoanalyse beobachteten wir, dass Teilnehmer häufiger Ihre Aussagen prüfen und korrigieren. Außerdem wurde mehr Zeit für das Reden und Nachdenken über die Prozesse verwendet. Wir schlussfolgern, dass greifbare Medien ein anderes Arbeitsumfeld begünstigen mit mehr Spaß, neuen Erkenntnissen und direktem Feedback auf vorläufige Ergebnisse.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 41 
KW  - Prozessmodellierung
KW  - erfahrbare Medien
KW  - Individuen
KW  - Prozesserhebung
KW  - BPMN
KW  - t.BPM
KW  - kontrolliertes Experiment
KW  - Process Modeling
KW  - tangible media
KW  - individuals
KW  - process elicitation
KW  - BPMN
KW  - t.BPM
KW  - controlled experiment
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-49001
SN  - 978-3-86956-108-0
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Mattis, Toni
A1  - Beckmann, Tom
A1  - Rein, Patrick
A1  - Hirschfeld, Robert
T1  - First-class concepts
BT  - Reified architectural knowledge beyond dominant decompositions
JF  - Journal of object technology : JOT / ETH Zürich, Department of Computer Science
N2  - Ideally, programs are partitioned into independently maintainable and understandable modules. As a system grows, its architecture gradually loses the capability to accommodate new concepts in a modular way. While refactoring is expensive and not always possible, and the programming language might lack dedicated primary language constructs to express certain cross-cutting concerns, programmers are still able to explain and delineate convoluted concepts through secondary means: code comments, use of whitespace and arrangement of code, documentation, or communicating tacit knowledge. <br /> Secondary constructs are easy to change and provide high flexibility in communicating cross-cutting concerns and other concepts among programmers. However, such secondary constructs usually have no reified representation that can be explored and manipulated as first-class entities through the programming environment. <br /> In this exploratory work, we discuss novel ways to express a wide range of concepts, including cross-cutting concerns, patterns, and lifecycle artifacts independently of the dominant decomposition imposed by an existing architecture. We propose the representation of concepts as first-class objects inside the programming environment that retain the capability to change as easily as code comments. We explore new tools that allow programmers to view, navigate, and change programs based on conceptual perspectives. In a small case study, we demonstrate how such views can be created and how the programming experience changes from draining programmers' attention by stretching it across multiple modules toward focusing it on cohesively presented concepts. Our designs are geared toward facilitating multiple secondary perspectives on a system to co-exist in symbiosis with the original architecture, hence making it easier to explore, understand, and explain complex contexts and narratives that are hard or impossible to express using primary modularity constructs.
KW  - software engineering
KW  - modularity
KW  - exploratory programming
KW  - program
KW  - comprehension
KW  - remodularization
KW  - architecture recovery
Y1  - 2022
U6  - https://doi.org/10.5381/jot.2022.21.2.a6
SN  - 1660-1769
VL  - 21
IS  - 2
SP  - 1
EP  - 15
PB  - ETH Zürich, Department of Computer Science
CY  - Zürich
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Maximova, Maria
A1  - Giese, Holger
A1  - Krause, Christian
T1  - Probabilistic timed graph transformation systems
T1  - Probabilistische zeitbehaftete Graphtransformationssysteme
N2  - Today, software has become an intrinsic part of complex distributed embedded real-time systems. The next generation of embedded real-time systems will interconnect the today unconnected systems via complex software parts and the service-oriented paradigm. Therefore besides timed behavior and probabilistic behaviour also structure dynamics, where the architecture can be subject to changes at run-time, e.g. when dynamic binding of service end-points is employed or complex collaborations are established dynamically, is required. However, a modeling and analysis approach that combines all these necessary aspects does not exist so far.

To fill the identified gap, we propose Probabilistic Timed Graph Transformation Systems (PTGTSs) as a high-level description language that supports all the necessary aspects of structure dynamics, timed behavior, and probabilistic behavior. We introduce the formal model of PTGTSs in this paper and present a mapping of models with finite state spaces to probabilistic timed automata (PTA) that allows to use the PRISM model checker to analyze PTGTS models with respect to PTCTL properties.
N2  - Software gehört heutzutage zu einem wesentlichen Bestandteil  von komplexen eingebetteten Echtzeitsystemen. Die nächste Generation von eingebetteten Echtzeitsystemen wird in der Zukunft die bisher nicht verbundenen Systeme durch komplexe Softwarelösungen unter der Verwendung des serviceorientierten Paradigmas verbinden. Deswegen wird neben der Beschreibung des zeitbehafteten und probabilistischen Verhaltens auch die Betrachtung der Strukturdynamik benötigt, um die Modellierung der Architekturänderungen während der Laufzeit zu ermöglichen, wie z. B. die dynamische Anbindung von den Endpunkten der Services oder die dynamische Erstellung der komplexen Kollaborationen. Allerdings gibt es noch keinen Ansatz für die Modellierung und Analyse, der all diese drei notwendigen Aspekte kombiniert.
Um die identifizierte Lücke zu schließen, führen wir probabilistische zeitbehaftete Graphtransformationssysteme (kurz PTGTS) ein, die als abstrakte Beschreibungssprache dienen und die notwendigen Aspekte der Strukturdynamik, des zeitbehafteten Verhaltens und des probabilistischen Verhaltens unterstützen. Außerdem stellen wir den Formalismus der probabilistischen zeitbehafteten Graphtransformationssysteme vor und definieren eine Abbildung zwischen den Modellen mit endlichen Zustandsräumen und probabilistischen zeitbehafteten Automaten, die die Nutzung des PRISM Modell-Checkers für die Analyse der PTGTS Modelle in Bezug auf PTCTL Eigenschaften ermöglichen.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 118 
KW  - graph transformations
KW  - probabilistic timed automata
KW  - PTCTL
KW  - PRISM model checker
KW  - HENSHIN
KW  - Graphtransformationen
KW  - probabilistische zeitbehaftete Automaten
KW  - PTCTL
KW  - PRISM Modell-Checker
KW  - HENSHIN
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-397055
SN  - 978-3-86956-405-0
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 118
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Meinel, Christoph
A1  - Plattner, Hasso
A1  - Döllner, Jürgen Roland Friedrich
A1  - Weske, Mathias
A1  - Polze, Andreas
A1  - Hirschfeld, Robert
A1  - Naumann, Felix
A1  - Giese, Holger
A1  - Baudisch, Patrick
T1  - Proceedings of the 7th Ph.D. Retreat of the HPI Research School on Service-oriented Systems Engineering
N2  - Design and Implementation of service-oriented architectures imposes a huge number of research questions from the fields of software engineering, system analysis and modeling, adaptability, and application integration. Component orientation and web services are two approaches for design and realization of complex web-based system. Both approaches allow for dynamic application adaptation as well as integration of enterprise application. Commonly used technologies, such as J2EE and .NET, form de facto standards for the realization of complex distributed systems. Evolution of component systems has lead to web services and service-based architectures. This has been manifested in a multitude of industry standards and initiatives such as XML, WSDL UDDI, SOAP, etc. All these achievements lead to a new and promising paradigm in IT systems engineering which proposes to design complex software solutions as collaboration of contractually defined software services. Service-Oriented Systems Engineering represents a symbiosis of best practices in object-orientation, component-based development, distributed computing, and business process management. It provides integration of business and IT concerns. The annual Ph.D. Retreat of the Research School provides each member the opportunity to present his/her current state of their research and to give an outline of a prospective Ph.D. thesis. Due to the interdisciplinary structure of the Research Scholl, this technical report covers a wide range of research topics. These include but are not limited to: Self-Adaptive Service-Oriented Systems, Operating System Support for Service-Oriented Systems, Architecture and Modeling of Service-Oriented Systems, Adaptive Process Management, Services Composition and Workflow Planning, Security Engineering of Service-Based IT Systems, Quantitative Analysis and Optimization of Service-Oriented Systems, Service-Oriented Systems in 3D Computer Graphics sowie Service-Oriented Geoinformatics.
N2  - Der Entwurf und die Realisierung dienstbasierender Architekturen wirft eine Vielzahl von Forschungsfragestellungen aus den Gebieten der Softwaretechnik, der Systemmodellierung und -analyse, sowie der Adaptierbarkeit und Integration von Applikationen auf. Komponentenorientierung und WebServices sind zwei Ansätze für den effizienten Entwurf und die Realisierung komplexer Web-basierender Systeme. Sie ermöglichen die Reaktion auf wechselnde Anforderungen ebenso, wie die Integration großer komplexer Softwaresysteme. Heute übliche Technologien, wie J2EE und .NET, sind de facto Standards für die Entwicklung großer verteilter Systeme. Die Evolution solcher Komponentensysteme führt über WebServices zu dienstbasierenden Architekturen. Dies manifestiert sich in einer Vielzahl von Industriestandards und Initiativen wie XML, WSDL, UDDI, SOAP. All diese Schritte führen letztlich zu einem neuen, vielversprechenden Paradigma für IT Systeme, nach dem komplexe Softwarelösungen durch die Integration vertraglich vereinbarter Software-Dienste aufgebaut werden sollen. "Service-Oriented Systems Engineering" repräsentiert die Symbiose bewährter Praktiken aus den Gebieten der Objektorientierung, der Komponentenprogrammierung, des verteilten Rechnen sowie der Geschäftsprozesse und berücksichtigt auch die Integration von Geschäftsanliegen und Informationstechnologien. Die Klausurtagung des Forschungskollegs "Service-oriented Systems Engineering" findet einmal jährlich statt und bietet allen Kollegiaten die Möglichkeit den Stand ihrer aktuellen Forschung darzulegen. Bedingt durch die Querschnittstruktur des Kollegs deckt dieser Bericht ein große Bandbreite aktueller Forschungsthemen ab. Dazu zählen unter anderem Self-Adaptive Service-Oriented Systems, Operating System Support for Service-Oriented Systems, Architecture and Modeling of Service-Oriented Systems, Adaptive Process Management, Services Composition and Workflow Planning, Security Engineering of Service-Based IT Systems, Quantitative Analysis and Optimization of Service-Oriented Systems, Service-Oriented Systems in 3D Computer Graphics sowie Service-Oriented Geoinformatics.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 83 
KW  - Hasso-Plattner-Institut
KW  - Forschungskolleg
KW  - Klausurtagung
KW  - Service-oriented Systems Engineering
KW  - Hasso Plattner Institute
KW  - Research School
KW  - Ph.D. Retreat
KW  - Service-oriented Systems Engineering
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-63490
SN  - 978-3-86956-273-5
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Meinel, Christoph
A1  - Sack, Harald
A1  - Bross, Justus
T1  - Erster Deutscher IPv6 Gipfel
N2  - Inhalt: KOMMUNIQUÉ GRUßWORT PROGRAMM HINTERGRÜNDE UND FAKTEN REFERENTEN: BIOGRAFIE & VOTRAGSZUSAMMENFASSUNG 1.) DER ERSTE DEUTSCHE IPV6 GIPFEL AM HASSO PLATTNER INSTITUT IN POTSDAM - PROF. DR. CHRISTOPH MEINEL - VIVIANE REDING 2.) IPV6, ITS TIME HAS COME - VINTON CERF 3.) DIE BEDEUTUNG VON IPV6 FÜR DIE ÖFFENTLICHE VERWALTUNG IN DEUTSCHLAND - MARTIN SCHALLBRUCH 4.) TOWARDS THE FUTURE OF THE INTERNET - PROF. DR. LUTZ HEUSER 5.) IPV6 STRATEGY & DEPLOYMENT STATUS IN JAPAN - HIROSHI MIYATA 6.) IPV6 STRATEGY & DEPLOYMENT STATUS IN CHINA - PROF. WU HEQUAN 7.) IPV6 STRATEGY AND DEPLOYMENT STATUS IN KOREA - DR. EUNSOOK KIM 8.) IPV6 DEPLOYMENT EXPERIENCES IN GREEK SCHOOL NETWORK - ATHANASSIOS LIAKOPOULOS 9.) IPV6 NETWORK MOBILITY AND IST USAGE - JEAN-MARIE BONNIN 10.) IPV6 - RÜSTZEUG FÜR OPERATOR & ISP IPV6 DEPLOYMENT UND STRATEGIEN DER DEUTSCHEN TELEKOM - HENNING GROTE 11.) VIEW FROM THE IPV6 DEPLOYMENT FRONTLINE - YVES POPPE 12.) DEPLOYING IPV6 IN MOBILE ENVIRONMENTS - WOLFGANG FRITSCHE 13.) PRODUCTION READY IPV6 FROM CUSTOMER LAN TO THE INTERNET - LUTZ DONNERHACKE 14.) IPV6 - DIE BASIS FÜR NETZWERKZENTRIERTE OPERATIONSFÜHRUNG (NETOPFÜ) IN DER BUNDESWEHR HERAUSFORDERUNGEN - ANWENDUNGSFALLBETRACHTUNGEN - AKTIVITÄTEN - CARSTEN HATZIG 15.) WINDOWS VISTA & IPV6 - BERND OURGHANLIAN 16.) IPV6 & HOME NETWORKING TECHINCAL AND BUSINESS CHALLENGES - DR. TAYEB BEN MERIEM 17.) DNS AND DHCP FOR DUAL STACK NETWORKS - LAWRENCE HUGHES 18.) CAR INDUSTRY: GERMAN EXPERIENCE WITH IPV6 - AMARDEO SARMA 19.) IPV6 & AUTONOMIC NETWORKING - RANGANAI CHAPARADZA 20.) P2P & GRID USING IPV6 AND MOBILE IPV6 - DR. LATIF LADID
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 24 
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-32865
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Meinel, Christoph
A1  - Willems, Christian
T1  - openHPI : the MOOC offer at Hasso Plattner Institute
N2  - The new interactive online educational platform openHPI, (https://openHPI.de) from Hasso Plattner Institute (HPI), offers freely accessible courses at no charge for all who are interested in subjects in the field of information technology and computer science. Since 2011, “Massive Open Online Courses,” called MOOCs for short, have been offered, first at Stanford University and then later at other U.S. elite universities. Following suit, openHPI provides instructional videos on the Internet and further reading material, combined with learning-supportive self-tests, homework and a social discussion forum. Education is further stimulated by the support of a virtual learning community. In contrast to “traditional” lecture platforms, such as the tele-TASK portal (http://www.tele-task.de) where multimedia recorded lectures are available on demand, openHPI offers didactic online courses. The courses have a fixed start date and offer a balanced schedule of six consecutive weeks presented in multimedia and, whenever possible, interactive learning material. Each week, one chapter of the course subject is treated. In addition, a series of learning videos, texts, self-tests and homework exercises are provided to course participants at the beginning of the week. The course offering is combined with a social discussion platform where participants have the opportunity to enter into an exchange with course instructors and fellow participants. Here, for example, they can get answers to questions and discuss the topics in depth. The participants naturally decide themselves about the type and range of their learning activities. They can make personal contributions to the course, for example, in blog posts or tweets, which they can refer to in the forum. In turn, other participants have the chance to comment on, discuss or expand on what has been said. In this way, the learners become the teachers and the subject matter offered to a virtual community is linked to a social learning network.
N2  - Die neue interaktive Online-Bildungsplattform openHPI (https://openHPI.de) des Hasso-Plattner-Instituts (HPI) bietet frei zugängliche und kostenlose Onlinekurse für interessierte Teilnehmer an, die sich mit Inhalten aus dem Bereich der Informationstechnologien und Informatik beschäftige¬n. Wie die seit 2011 zunächst von der Stanford University, später aber auch von anderen Elite-Universitäten der USA angeboten „Massive Open Online Courses“, kurz MOOCs genannt, bietet openHPI im Internet Lernvideos und weiterführenden Lesestoff in einer Kombination mit lernunterstützenden Selbsttests, Hausaufgaben und einem sozialen Diskussionsforum an und stimuliert die Ausbildung einer das Lernen fördernden virtuellen Lerngemeinschaft. Im Unterschied zu „traditionellen“ Vorlesungsportalen, wie z.B. dem tele-TASK Portal (http://www.tele-task.de), bei dem multimedial aufgezeichnete Vorlesungen zum Abruf bereit gestellt werden, bietet openHPI didaktisch aufbereitete Onlinekurse an. Diese haben einen festen Starttermin und bieten dann in einem austarierten Zeitplan von sechs aufeinanderfolgenden Kurswochen multimedial aufbereitete und wann immer möglich interaktive Lehrmaterialien. In jeder Woche wird ein Kapitel des Kursthemas behandelt. Dazu werden zu Wochenbeginn eine Reihe von Lehrvideos, Texten, Selbsttests und ein Hausaufgabenblatt bereitgestellt, mit denen sich die Kursteilnehmer in dieser Woche beschäftigen. Kombiniert sind die Angebote mit einer sozialen Diskussionsplattform, auf der sich die Teilnehmer mit den Kursbetreuern und anderen Teilnehmern austauschen, Fragen klären und weiterführende Themen diskutieren können. Natürlich entscheiden die Teilnehmer selbst über Art und Umfang ihrer Lernaktivitäten. Sie können in den Kurs eigene Beiträge einbringen, zum Beispiel durch Blogposts oder Tweets, auf die sie im Forum verweisen. Andere Lernende können diese dann kommentieren, diskutieren oder ihrerseits erweitern. Auf diese Weise werden die Lernenden, die Lehrenden und die angebotenen Lerninhalte in einer virtuellen Gemeinschaft, einem sozialen Lernnetzwerk miteinander verknüpft.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 80 
KW  - Online-Lernen
KW  - E-Learning
KW  - MOOCs
KW  - Onlinekurs
KW  - openHPI
KW  - tele-TASK
KW  - Tele-Lab
KW  - Tele-Teaching
KW  - Online-Learning
KW  - E-Learning
KW  - MOOCs
KW  - Online Course
KW  - openHPI
KW  - tele-TASK
KW  - Tele-Lab
KW  - Tele-Teaching
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-67176
SN  - 978-3-86956-264-3
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Menzel, Michael
T1  - Model-driven security in service-oriented architectures : leveraging security patterns to transform high-level security requirements to technical policies
T1  - Modell-getriebene Sicherheit in Service-orientierten Architekturen
N2  - Service-oriented Architectures (SOA) facilitate the provision and orchestration of business services to enable a faster adoption to changing business demands. Web Services provide a technical foundation to implement this paradigm on the basis of XML-messaging. However, the enhanced flexibility of message-based systems comes along with new threats and risks. To face these issues, a variety of security mechanisms and approaches is supported by the Web Service specifications. The usage of these security mechanisms and protocols is configured by stating security requirements in security policies. However, security policy languages for SOA are complex and difficult to create due to the expressiveness of these languages. To facilitate and simplify the creation of security policies, this thesis presents a model-driven approach that enables the generation of complex security policies on the basis of simple security intentions. SOA architects can specify these intentions in system design models and are not required to deal with complex technical security concepts. The approach introduced in this thesis enables the enhancement of any system design modelling languages – for example FMC or BPMN – with security modelling elements. The syntax, semantics, and notion of these elements is defined by our security modelling language SecureSOA. The metamodel of this language provides extension points to enable the integration into system design modelling languages. In particular, this thesis demonstrates the enhancement of FMC block diagrams with SecureSOA. To enable the model-driven generation of security policies, a domain-independent policy model is introduced in this thesis. This model provides an abstraction layer for security policies. Mappings are used to perform the transformation from our model to security policy languages. However, expert knowledge is required to generate instances of this model on the basis of simple security intentions. Appropriate security mechanisms, protocols and options must be chosen and combined to fulfil these security intentions. In this thesis, a formalised system of security patterns is used to represent this knowledge and to enable an automated transformation process. Moreover, a domain-specific language is introduced to state security patterns in an accessible way. On the basis of this language, a system of security configuration patterns is provided to transform security intentions related to data protection and identity management. The formal semantics of the security pattern language enable the verification of the transformation process introduced in this thesis and prove the correctness of the pattern application. Finally, our SOA Security LAB is presented that demonstrates the application of our model-driven approach to facilitate a dynamic creation, configuration, and execution of secure Web Service-based composed applications.
N2  - Im Bereich der Enterprisearchitekturen hat das Paradigma der Service-orientierten Architektur (SOA) in den vergangenen Jahren eine große Bedeutung erlangt. Dieser Ansatz ermöglicht die Strukturierung und Umsetzung verteilter, IT-basierter Geschäftsfunktionen, um einen effizienten und flexiblen Einsatz von IT-Ressourcen zu ermöglichen. Während in der Vergangenheit fachliche Anforderungen in monolithischen Applikationen umgesetzt wurden, setzt dieser Architekturansatz auf wiederverwendbare Dienste, die spezifische Geschäftsfunktionen implementieren. Diese Dienste können dann dynamisch zur Umsetzung von Geschäftsprozessen herangezogen werden und ermöglichen eine schnelle Reaktion auf verändernde geschäftliche Rahmenbedingungen durch Anpassung der Prozesse. Die einzelnen Dienste existieren unabhängig voneinander und sind lose über einen Nachrichtenaustausch gekoppelt. Diese Unabhängigkeit unterscheidet den SOA-Ansatz von der bisherigen Entwicklung klassischer verteilter Anwendungen. Die Verwendung unabhängiger Dienste geht aber auch mit einem größeren Gefährdungspotential einher, da eine Vielzahl von Schnittstellen bereitgestellt wird, die mittels komplexer Protokolle angesprochen werden können. Somit ist die korrekte Umsetzung von Sicherheitsmechanismen in allen Diensten und SOA-Infrastrukturkomponeten essentiell. Kommunikationspartner müssen an jedem Kommunikationsendpunkt authentifiziert und autorisiert werden und ausgetauschte Nachrichten müssen immer geschützt werden. Solche Sicherheitsanforderungen werden in technischen Sicherheitskonfigurationen (Policydokumenten) mittels einer Policysprache kodiert und werden an die Dienste verteilt, die diese Anforderungen durchsetzen. Da Policysprachen für SOA aber durch die Vielzahl und Vielfalt an Sicherheitsmechanismen, -protokollen und -standards eine hohe Komplexität aufweisen, sind Sicherheitskonfigurationen höchst fehleranfällig und mit viel Fachwissen zu erstellen. Um die Generierung von Sicherheitskonfigurationen in komplexen Systemen zu vereinfachen, wird in dieser Arbeit ein modellgetriebener Ansatz vorgestellt, der eine visuelle Modellierung von Sicherheitsanforderungen in Architekturmodellen ermöglicht und eine automatisierte Generierung von Sicherheitskonfigurationen auf Basis dieser Anforderungen unterstützt. Die Modellierungsebene ermöglicht eine einfache und abstrakte Darstellung von Sicherheitsanforderungen, die sich auch für Systemarchitekten erschließen, welche keine Sicherheits-experten sind. Beispielsweise können modellierte Daten einfach mit einem Schloss annotiert werden, um den Schutz dieser Daten zu fordern. Die Syntax, die Semantik und die Darstellung dieser Anforderungen werden durch die in dieser Arbeit vorgestellte Sicherheitsmodellierungssprache SecureSOA spezifiziert. Der vorgestellte modellgetriebene Ansatz transformiert die modellierten Anforderungen auf ein domänen-unabhängiges Policymodell, das eine Abstraktionsschicht zu konkreten Policysprachen bildet. Diese Abstrak-tionsschicht vereinfacht die Generierung von Sicherheitspolicies in verschiedenen Policysprachen. Allerdings kann diese Transformation nur erfolgen, wenn im System Expertenwissen hinterlegt ist, das die Auswahl von konkreten Sicherheitsmechanismen und -optionen bestimmt. Im Rahmen dieser Arbeit werden Entwurfsmuster für SOA-Sicherheit zur Transformation herangezogen, die dieses Wissen repräsentieren. Dazu wird ein Katalog von Entwurfsmustern eingeführt, der die Abbildung von abstrakten Sicherheitsanforderungen auf konkrete Konfigurationen ermöglicht. Diese Muster sind mittels einer Entwurfsmustersprache definiert, die in dieser Arbeit eingeführt wird. Die formale Semantik dieser Sprache ermöglicht die formale Verifikation des Transformationsprozesses, um die Korrektheit der Entwurfsmusteranwendung nachzuweisen. Die Definition dieses Entwurfsmusterkatalogs und der darauf basierende Transformationsprozess ermöglichen die Abbildung von abstrakten Sicherheitsanforderungen auf konkrete technische Sicherheitskonfigurationen und stellen den Beitrag dieser Arbeit dar. Abschließend wird in dieser Arbeit das SOA-Security-Lab vorgestellt, das die Umsetzung dieses Ansatzes demonstriert.
KW  - IT-Sicherheit
KW  - Service-Orientierte Architekturen
KW  - Modell-getriebene Sicherheit
KW  - Sicherheitsmodellierung
KW  - Entwurfsmuster für SOA-Sicherheit
KW  - IT-Security
KW  - Service-oriented Architectures
KW  - Modell-driven Security
KW  - Security Modelling
KW  - SOA Security Pattern
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-59058
ER  -