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  - 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  - 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  - JOUR
A1  - Schneider, Sven
A1  - Lambers, Leen
A1  - Orejas, Fernando
T1  - A logic-based incremental approach to graph repair featuring delta preservation
JF  - International journal on software tools for technology transfer : STTT
N2  - We introduce a logic-based incremental approach to graph repair, generating a sound and complete (upon termination) overview of least-changing graph repairs from which a user may select a graph repair based on non-formalized further requirements. This incremental approach features delta preservation as it allows to restrict the generation of graph repairs to delta-preserving graph repairs, which do not revert the additions and deletions of the most recent consistency-violating graph update. We specify consistency of graphs using the logic of nested graph conditions, which is equivalent to first-order logic on graphs. Technically, the incremental approach encodes if and how the graph under repair satisfies a graph condition using the novel data structure of satisfaction trees, which are adapted incrementally according to the graph updates applied. In addition to the incremental approach, we also present two state-based graph repair algorithms, which restore consistency of a graph independent of the most recent graph update and which generate additional graph repairs using a global perspective on the graph under repair. We evaluate the developed algorithms using our prototypical implementation in the tool AutoGraph and illustrate our incremental approach using a case study from the graph database domain.
KW  - Nested graph conditions
KW  - Graph repair
KW  - Model repair
KW  - Consistency
KW  - restoration
KW  - Delta preservation
KW  - Graph databases
KW  - Model-driven
KW  - engineering
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1007/s10009-020-00584-x
SN  - 1433-2779
SN  - 1433-2787
VL  - 23
IS  - 3
SP  - 369
EP  - 410
PB  - Springer
CY  - Berlin ; Heidelberg
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  - BOOK
A1  - Polyvyanyy, Artem
A1  - Kuropka, Dominik
T1  - A quantitative evaluation of the enhanced topic-based vector space model
N2  - This contribution presents a quantitative evaluation procedure for Information Retrieval models and the results of this procedure applied on the enhanced Topic-based Vector Space Model (eTVSM). Since the eTVSM is an ontology-based model, its effectiveness heavily depends on the quality of the underlaying ontology. Therefore the model has been tested with different ontologies to evaluate the impact of those ontologies on the effectiveness of the eTVSM. On the highest level of abstraction, the following results have been observed during our evaluation: First, the theoretically deduced statement that the eTVSM has a similar effecitivity like the classic Vector Space Model if a trivial ontology (every term is a concept and it is independet of any other concepts) is used has been approved. Second, we were able to show that the effectiveness of the eTVSM raises if an ontology is used which is only able to resolve synonyms. We were able to derive such kind of ontology automatically from the WordNet ontology. Third, we observed that more powerful ontologies automatically derived from the WordNet, dramatically dropped the effectiveness of the eTVSM model even clearly below the effectiveness level of the Vector Space Model. Fourth, we were able to show that a manually created and optimized ontology is able to raise the effectiveness of the eTVSM to a level which is clearly above the best effectiveness levels we have found in the literature for the Latent Semantic Index model with compareable document sets.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 19 
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33816
SN  - 978-3-939469-95-7
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  - 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  - BOOK
A1  - Smirnov, Sergey
A1  - Weidlich, Matthias
A1  - Mendling, Jan
A1  - Weske, Mathias
T1  - Action patterns in business process models
N2  - Business process management experiences a large uptake by the industry, and process models play an important role in the analysis and improvement of processes. While an increasing number of staff becomes involved in actual modeling practice, it is crucial to assure model quality and homogeneity along with providing suitable aids for creating models. In this paper we consider the problem of offering recommendations to the user during the act of modeling. Our key contribution is a concept for defining and identifying so-called action patterns - chunks of actions often appearing together in business processes. In particular, we specify action patterns and demonstrate how they can be identified from existing process model repositories using association rule mining techniques. Action patterns can then be used to suggest additional actions for a process model. Our approach is challenged by applying it to the collection of process models from the SAP Reference Model.
N2  - Die zunehmende Bedeutung des Geschäftsprozessmanagements führt dazu, dass eine steigende Anzahl von Mitarbeitern eines Unternehmens mit der Erstellung von Prozessmodellen betraut ist. Um trotz dieser Tendenz die Qualität der Prozessmodelle, sowie ihre Homogenität sicherzustellen, sind entsprechende Modellierungshilfen unabdingbar. In diesem Bericht stellen wir einen Ansatz vor, welcher die Prozessmodellierung durch Empfehlungen unterstützt. Jene basieren auf sogenannten Aktionsmustern, welche typische Arbeitsblöcke darstellen. Neben der Definition dieser Aktionsmuster zeigen wir eine Methode zur Identifikation dieser Muster auf. Mittels Techniken der Assoziationsanalyse können die Muster automatisch aus einer Sammlung von Prozessmodellen extrahiert werden. Die Anwendbarkeit unseres Ansatzes wird durch eine Fallstudie auf Basis des SAP Referenzmodells illustriert.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 30 
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33586
SN  - 978-3-86956-009-0
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
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  - 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  - 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  - 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  - 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  - 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  - 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  - 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  - Wist, Dominic
T1  - Attacking complexity in logic synthesis of asynchronous circuits
T1  - Komplexitätsbewältigung in der Logiksynthese asynchroner Schaltungen
N2  - Most of the microelectronic circuits fabricated today are synchronous, i.e. they are driven by one or several clock signals. Synchronous circuit design faces several fundamental challenges such as high-speed clock distribution, integration of multiple cores operating at different clock rates, reduction of power consumption and dealing with voltage, temperature, manufacturing and runtime variations. Asynchronous or clockless design plays a key role in alleviating these challenges, however the design and test of asynchronous circuits is much more difficult in comparison to their synchronous counterparts. A driving force for a widespread use of asynchronous technology is the availability of mature EDA (Electronic Design Automation) tools which provide an entire automated design flow starting from an HDL (Hardware Description Language) specification yielding the final circuit layout. Even though there was much progress in developing such EDA tools for asynchronous circuit design during the last two decades, the maturity level as well as the acceptance of them is still not comparable with tools for synchronous circuit design. In particular, logic synthesis (which implies the application of Boolean minimisation techniques) for the entire system's control path can significantly improve the efficiency of the resulting asynchronous implementation, e.g. in terms of chip area and performance. However, logic synthesis, in particular for asynchronous circuits, suffers from complexity problems. Signal Transitions Graphs (STGs) are labelled Petri nets which are a widely used to specify the interface behaviour of speed independent (SI) circuits - a robust subclass of asynchronous circuits. STG decomposition is a promising approach to tackle complexity problems like state space explosion in logic synthesis of SI circuits. The (structural) decomposition of STGs is guided by a partition of the output signals and generates a usually much smaller component STG for each partition member, i.e. a component STG with a much smaller state space than the initial specification. However, decomposition can result in component STGs that in isolation have so-called irreducible CSC conflicts (i.e. these components are not SI synthesisable anymore) even if the specification has none of them. A new approach is presented to avoid such conflicts by introducing internal communication between the components. So far, STG decompositions are guided by the finest output partitions, i.e. one output per component. However, this might not yield optimal circuit implementations. Efficient heuristics are presented to determine coarser partitions leading to improved circuits in terms of chip area. For the new algorithms correctness proofs are given and their implementations are incorporated into the decomposition tool DESIJ. The presented techniques are successfully applied to some benchmarks - including 'real-life' specifications arising in the context of control resynthesis - which delivered promising results.
N2  - Moderner Schaltungsentwurf fokussiert hauptsächlich synchrone Schaltungstechnik mit allen inhärenten Problemen. Asynchone (d.h. ungetaktete) Schaltungen zeichnen sich jedoch nicht nur durch das Fehlen der Taktversatzproblematik gegenüber ihren synchronen Pendents aus, sondern auch insbesondere durch geringeren Energieverbrauch, günstigere EMV-Eigenschaften, hohe Performance, Modularität und Robustheit gegenüber Schwankungen in der Spannungsversorgung, im Herstellungsprozess sowie Temperaturunterschieden. Diese Vorteile werden mit höherer Integration sowie höheren Taktraten signifikanter. Jedoch ist der Entwurf und auch der Test asynchroner Schaltungen erheblich schwieriger verglichen mit synchronen Schaltungen. Entwurfswerkzeuge zur Synthese asynchroner Schaltungen aus Hochsprachen-Spezifikationen sind zwar inzwischen verfügbar, sie sind jedoch noch nicht so ausgereift und bei weitem noch nicht so akzeptiert in der Industrie, wie ihre Äquivalente für den synchronen Schaltungsentwurf. Insbesondere fehlt es an Werkzeugunterstützung im Bereich der Logiksynthese komplexer Steuerungen („Controller“), welche kritisch für die Effizienz – z.B. in Bezug auf Chipfläche und Geschwindigkeit – der resultierenden Schaltungen oder Systeme ist. Zur Spezifikation von Steuerungen haben sich Signalflankengraphen („signal transition graphs“, STGs) bewährt, die auch als Entwurfseinstieg für eine Logiksynthese von SI-Schaltungen („speed independent“) verwendet werden. (SI-Schaltungen gelten als sehr robuste asynchrone Schaltungen.) Aus den STGs werden zwecks Logiksynthese Automaten abgeleitet werden, deren Zustandszahl aber oft prohibitiv groß werden kann. Durch sogenannte STG-Dekomposition wird die Logiksynthese einer komplexen Schaltung ermöglicht, was bislang aufgrund von Zustandsexplosion oft nicht möglich war. Dabei wird der Spezifikations-STG laut einer gegebenen Partition von Ausgangssignalen in viele kleinere Teilnetze dekomponiert, wobei zu jedem Partitionsblock ein Teilnetz – mit normalerweise signifikant kleinerem Zustandsraum im Vergleich zur Spezifikation – erzeugt wird. Zu jedem Teilnetz wird dann eine Teilschaltung (Komponente) mittels Logiksynthese generiert. Durch die Anwendung von STG-Dekomposition können jedoch Teilnetze erzeugt werden, die sogenannte irreduzible CSC-Konflikte aufweisen (d.h. zu diesen Teilnetzen kann keine SI-Schaltung erzeugt werden), obwohl die Spezifikation keine solchen Konflikte hatte. Diese Arbeit präsentiert einen neuen Ansatz, welcher die Entstehung solcher irreduziblen Konflikte vermeidet, und zwar durch die Einführung interner Kommunikation zwischen den (zu den Teilnetzen gehörenden) Schaltungskomponenten. Bisher werden STG-Dekompositionen total durchgeführt, d.h. pro resultierender Komponente wird ein Ausgangssignal erzeugt. Das führt gewöhnlich nicht zu optimalen Schaltungsimplementierungen. In dieser Arbeit werden Heuristiken zur Bestimmung gröberer Ausgabepartitionen (d.h. Partitionsblöcke mit mehreren Ausgangssignalen) vorgestellt, die zu kleineren Schaltungen führen. Die vorgestellten Algorithmen werden formal abgesichert und wurden in das bereits vorhandene Dekompositionswerkzeug DESIJ integriert. An praxisrelevanten Beispielen konnten die vorgestellten Verfahren erfolgreich erprobt werden.
KW  - Asynchrone Schaltung
KW  - Logiksynthese
KW  - Komplexitätsbewältigung
KW  - STG-Dekomposition
KW  - CSC
KW  - asynchronous circuit
KW  - logic synthesis
KW  - speed independence
KW  - STG decomposition
KW  - CSC
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-59706
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  - 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  - 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  - THES
A1  - Weidlich, Matthias
T1  - Behavioural profiles : a relational approach to behaviour consistency
T1  - Verhaltensprofile : ein relationaler Ansatz zur Verhaltenskonsistenz
N2  - Business Process Management (BPM) emerged as a means to control, analyse, and optimise business operations. Conceptual models are of central importance for BPM. Most prominently, process models define the behaviour that is performed to achieve a business value. In essence, a process model is a mapping of properties of the original business process to the model, created for a purpose. Different modelling purposes, therefore, result in different models of a business process. Against this background, the misalignment of process models often observed in the field of BPM is no surprise. Even if the same business scenario is considered, models created for strategic decision making differ in content significantly from models created for process automation. Despite their differences, process models that refer to the same business process should be consistent, i.e., free of contradictions. Apparently, there is a trade-off between strictness of a notion of consistency and appropriateness of process models serving different purposes. Existing work on consistency analysis builds upon behaviour equivalences and hierarchical refinements between process models. Hence, these approaches are computationally hard and do not offer the flexibility to gradually relax consistency requirements towards a certain setting. This thesis presents a framework for the analysis of behaviour consistency that takes a fundamentally different approach. As a first step, an alignment between corresponding elements of related process models is constructed. Then, this thesis conducts behavioural analysis grounded on a relational abstraction of the behaviour of a process model, its behavioural profile. Different variants of these profiles are proposed, along with efficient computation techniques for a broad class of process models. Using behavioural profiles, consistency of an alignment between process models is judged by different notions and measures. The consistency measures are also adjusted to assess conformance of process logs that capture the observed execution of a process. Further, this thesis proposes various complementary techniques to support consistency management. It elaborates on how to implement consistent change propagation between process models, addresses the exploration of behavioural commonalities and differences, and proposes a model synthesis for behavioural profiles.
N2  - Das Geschäftsprozessmanagement umfasst Methoden zur Steuerung, Analyse sowie Optimierung von Geschäftsprozessen. Es stützt sich auf konzeptionelle Modelle, Prozessmodelle, welche den Ablauf zur Erreichung eines Geschäftszieles beschreiben. Demnach ist ein Prozessmodell eine Abbildung eines Geschäftsprozesses, erstellt hinsichtlich eines Modellierungsziels. Unterschiedliche Modellierungsziele resultieren somit in unterschiedlichen Modellen desselben Prozesses. Beispielsweise unterscheiden sich zwei Modelle erheblich, sofern eines für die strategische Entscheidungsfindung und eines für die Automatisierung erstellt wurde. Trotz der in unterschiedlichen Modellierungszielen begründeten Unterschiede sollten die entsprechenden Modelle konsistent, d.h. frei von Widersprüchen sein. Die Striktheit des Konsistenzbegriffs steht hierbei in Konflikt mit der Eignung der Prozessmodelle für einen bestimmten Zweck. Existierende Ansätze zur Analyse von Verhaltenskonsistenz basieren auf Verhaltensäquivalenzen und nehmen an, dass Prozessmodelle in einer hierarchischen Verfeinerungsrelation stehen. Folglich weisen sie eine hohe Berechnungskomplexität auf und erlauben es nicht, den Konsistenzbegriff graduell für einen bestimmten Anwendungsfalls anzupassen. Die vorliegende Arbeit stellt einen Ansatz für die Analyse von Verhaltenskonsistenz vor, welcher sich fundamental von existierenden Arbeiten unterscheidet. Zunächst werden korrespondierende Elemente von Prozessmodellen, welche den gleichen Geschäftsprozess darstellen, identifiziert. Auf Basis dieser Korrespondenzen wird ein Ansatz zur Konsistenzanalyse vorgestellt. Jener basiert auf einer relationalen Verhaltensabstraktion, dem Verhaltensprofil eines Prozessmodells. Die Arbeit führt verschiedene Varianten dieses Profils ein und zeigt wie sie für bestimmte Modellklassen effizient berechnet werden. Mithilfe von Verhaltensprofilen werden Konsistenzbegriffe und Konsistenzmaße für die Beurteilung von Korrespondenzen zwischen Prozessmodellen definiert. Weiterhin werden die Konsistenzmaße auch für den Anwendungsfall der Konformität angepasst, welcher sich auf beobachtete Abläufe in Form von Ausführungsdaten bezieht. Darüber hinaus stellt die Arbeit eine Reihe von Methoden vor, welche die Analyse von Verhaltenskonsistenz ergänzen. So werden Lösungen für das konsistente Übertragen von Änderungen eines Modells auf ein anderes, die explorative Analyse von Verhaltensgemeinsamkeiten, sowie eine Modellsynthese für Verhaltensprofile vorgestellt.
KW  - Verhaltensanalyse
KW  - Prozessmodellierung
KW  - Modellkonsistenz
KW  - Behaviour Analysis
KW  - Process Modelling
KW  - Model Consistency
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-55590
ER  - 
TY  - THES
A1  - Tinnefeld, Christian
T1  - Building a columnar database on shared main memory-based storage
BT  - database operator placement in a shared main memory-based storage system that supports data access and code execution
N2  - In the field of disk-based parallel database management systems exists a great variety of solutions based on a shared-storage or a shared-nothing architecture. In contrast, main memory-based parallel database management systems are dominated solely by the shared-nothing approach as it preserves the in-memory performance advantage by processing data locally on each server. We argue that this unilateral development is going to cease due to the combination of the following three trends: a) Nowadays network technology features remote direct memory access (RDMA) and narrows the performance gap between accessing main memory inside a server and of a remote server to and even below a single order of magnitude. b) Modern storage systems scale gracefully, are elastic, and provide high-availability. c) A modern storage system such as Stanford's RAMCloud even keeps all data resident in main memory. Exploiting these characteristics in the context of a main-memory parallel database management system is desirable. The advent of RDMA-enabled network technology makes the creation of a parallel main memory DBMS based on a shared-storage approach feasible.

This thesis describes building a columnar database on shared main memory-based storage. The thesis discusses the resulting architecture (Part I), the implications on query processing (Part II), and presents an evaluation of the resulting solution in terms of performance, high-availability, and elasticity (Part III).

In our architecture, we use Stanford's RAMCloud as shared-storage, and the self-designed and developed in-memory AnalyticsDB as relational query processor on top. AnalyticsDB encapsulates data access and operator execution via an interface which allows seamless switching between local and remote main memory, while RAMCloud provides not only storage capacity, but also processing power. Combining both aspects allows pushing-down the execution of database operators into the storage system. We describe how the columnar data processed by AnalyticsDB is mapped to RAMCloud's key-value data model and how the performance advantages of columnar data storage can be preserved.

The combination of fast network technology and the possibility to execute database operators in the storage system opens the discussion for site selection. We construct a system model that allows the estimation of operator execution costs in terms of network transfer, data processed in memory, and wall time. This can be used for database operators that work on one relation at a time - such as a scan or materialize operation - to discuss the site selection problem (data pull vs. operator push). Since a database query translates to the execution of several database operators, it is possible that the optimal site selection varies per operator. For the execution of a database operator that works on two (or more) relations at a time, such as a join, the system model is enriched by additional factors such as the chosen algorithm (e.g. Grace- vs. Distributed Block Nested Loop Join vs. Cyclo-Join), the data partitioning of the respective relations, and their overlapping as well as the allowed resource allocation.

We present an evaluation on a cluster with 60 nodes where all nodes are connected via RDMA-enabled network equipment. We show that query processing performance is about 2.4x slower if everything is done via the data pull operator execution strategy (i.e. RAMCloud is being used only for data access) and about 27% slower if operator execution is also supported inside RAMCloud (in comparison to operating only on main memory inside a server without any network communication at all). The fast-crash recovery feature of RAMCloud can be leveraged to provide high-availability, e.g. a server crash during query execution only delays the query response for about one second. Our solution is elastic in a way that it can adapt to changing workloads a) within seconds, b) without interruption of the ongoing query processing, and c) without manual intervention.
N2  - Diese Arbeit beschreibt die Erstellung einer spalten-orientierten Datenbank auf einem geteilten, Hauptspeicher-basierenden Speichersystem. Motiviert wird diese Arbeit durch drei Faktoren. Erstens ist moderne Netzwerktechnologie mit “Remote Direct Memory Access” (RDMA) ausgestattet. Dies reduziert den Unterschied hinsichtlich Latenz und Durchsatz zwischen dem Speicherzugriff innerhalb eines Rechners und auf einen entfernten Rechner auf eine Größenordnung. Zweitens skalieren moderne Speichersysteme, sind elastisch und hochverfügbar. Drittens hält ein modernes Speichersystem wie Stanford's RAMCloud alle Daten im Hauptspeicher vor. Diese Eigenschaften im Kontext einer spalten-orientierten Datenbank zu nutzen ist erstrebenswert. Die Arbeit ist in drei Teile untergliedert. Der erste Teile beschreibt die Architektur einer spalten-orientierten Datenbank auf einem geteilten, Hauptspeicher-basierenden Speichersystem. Hierbei werden die im Rahmen dieser Arbeit entworfene und entwickelte Datenbank AnalyticsDB sowie Stanford's RAMCloud verwendet. Die Architektur beschreibt wie Datenzugriff und Operatorausführung gekapselt werden um nahtlos zwischen lokalem und entfernten Hauptspeicher wechseln zu können. Weiterhin wird die Ablage der nach einem relationalen Schema formatierten Daten von AnalyticsDB in RAMCloud behandelt, welches mit einem Schlüssel-Wertpaar Datenmodell operiert. Der zweite Teil fokussiert auf die Implikationen bei der Abarbeitung von Datenbankanfragen. Hier steht die Diskussion im Vordergrund wo (entweder in AnalyticsDB oder in RAMCloud) und mit welcher Parametrisierung einzelne Datenbankoperationen ausgeführt werden. Dafür werden passende Kostenmodelle vorgestellt, welche die Abbildung von Datenbankoperationen ermöglichen, die auf einer oder mehreren Relationen arbeiten. Der dritte Teil der Arbeit präsentiert eine Evaluierung auf einem Verbund von 60 Rechnern hinsichtlich der Leistungsfähigkeit, der Hochverfügbarkeit und der Elastizität vom System.
T2  - Die Erstellung einer spaltenorientierten Datenbank auf einem verteilten, Hauptspeicher-basierenden Speichersystem
KW  - computer science
KW  - database technology
KW  - main memory computing
KW  - cloud computing
KW  - verteilte Datenbanken
KW  - Hauptspeicher Technologie
KW  - virtualisierte IT-Infrastruktur
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-72063
ER  - 
TY  - THES
A1  - Steinert, Bastian
T1  - Built-in recovery support for explorative programming
T1  - Eingebaute Unterstützung für Wiederherstellungsbedürfnisse für unstrukturierte ergebnisoffene Programmieraufgaben
BT  - preserving immediate access to static and dynamic information of intermediate development states
BT  - Erhaltung des unmittelbaren Zugriffs auf statische und dynamische Informationen von Entwicklungszwischenständen
N2  - This work introduces concepts and corresponding tool support to enable a complementary approach in dealing with recovery. Programmers need to recover a development state, or a part thereof, when previously made changes reveal undesired implications. However, when the need arises suddenly and unexpectedly, recovery often involves expensive and tedious work. To avoid tedious work, literature recommends keeping away from unexpected recovery demands by following a structured and disciplined approach, which consists of the application of various best practices including working only on one thing at a time, performing small steps, as well as making proper use of versioning and testing tools. However, the attempt to avoid unexpected recovery is both time-consuming and error-prone. On the one hand, it requires disproportionate effort to minimize the risk of unexpected situations. On the other hand, applying recommended practices selectively, which saves time, can hardly avoid recovery. In addition, the constant need for foresight and self-control has unfavorable implications. It is exhaustive and impedes creative problem solving. This work proposes to make recovery fast and easy and introduces corresponding support called CoExist. Such dedicated support turns situations of unanticipated recovery from tedious experiences into pleasant ones. It makes recovery fast and easy to accomplish, even if explicit commits are unavailable or tests have been ignored for some time. When mistakes and unexpected insights are no longer associated with tedious corrective actions, programmers are encouraged to change source code as a means to reason about it, as opposed to making changes only after structuring and evaluating them mentally. This work further reports on an implementation of the proposed tool support in the Squeak/Smalltalk development environment. The development of the tools has been accompanied by regular performance and usability tests. In addition, this work investigates whether the proposed tools affect programmers’ performance. In a controlled lab study, 22 participants improved the design of two different applications. Using a repeated measurement setup, the study examined the effect of providing CoExist on programming performance. The result of analyzing 88 hours of programming suggests that built-in recovery support as provided with CoExist positively has a positive effect on programming performance in explorative programming tasks.
N2  - Diese Arbeit präsentiert Konzepte und die zugehörige Werkzeugunterstützung um einen komplementären Umgang mit Wiederherstellungsbedürfnissen zu ermöglichen. Programmierer haben Bedarf zur Wiederherstellung eines früheren Entwicklungszustandes oder Teils davon, wenn ihre Änderungen ungewünschte Implikationen aufzeigen. Wenn dieser Bedarf plötzlich und unerwartet auftritt, dann ist die notwendige Wiederherstellungsarbeit häufig mühsam und aufwendig. Zur Vermeidung mühsamer Arbeit empfiehlt die Literatur die Vermeidung von unerwarteten Wiederherstellungsbedürfnissen durch einen strukturierten und disziplinierten Programmieransatz, welcher die Verwendung verschiedener bewährter Praktiken vorsieht. Diese Praktiken sind zum Beispiel: nur an einer Sache gleichzeitig zu arbeiten, immer nur kleine Schritte auszuführen, aber auch der sachgemäße Einsatz von Versionskontroll- und Testwerkzeugen. Jedoch ist der Versuch des Abwendens unerwarteter Wiederherstellungsbedürfnisse sowohl zeitintensiv als auch fehleranfällig. Einerseits erfordert es unverhältnismäßig hohen Aufwand, das Risiko des Eintretens unerwarteter Situationen auf ein Minimum zu reduzieren. Andererseits ist eine zeitsparende selektive Ausführung der empfohlenen Praktiken kaum hinreichend, um Wiederherstellungssituationen zu vermeiden. Zudem bringt die ständige Notwendigkeit an Voraussicht und Selbstkontrolle Nachteile mit sich. Dies ist ermüdend und erschwert das kreative Problemlösen. Diese Arbeit schlägt vor, Wiederherstellungsaufgaben zu vereinfachen und beschleunigen, und stellt entsprechende Werkzeugunterstützung namens CoExist vor. Solche zielgerichtete Werkzeugunterstützung macht aus unvorhergesehenen mühsamen Wiederherstellungssituationen eine konstruktive Erfahrung. Damit ist Wiederherstellung auch dann leicht und schnell durchzuführen, wenn explizit gespeicherte Zwischenstände fehlen oder die Tests für einige Zeit ignoriert wurden. Wenn Fehler und unerwartete Ein- sichten nicht länger mit mühsamen Schadensersatz verbunden sind, fühlen sich Programmierer eher dazu ermutig, Quelltext zu ändern, um dabei darüber zu reflektieren, und nehmen nicht erst dann Änderungen vor, wenn sie diese gedanklich strukturiert und evaluiert haben. Diese Arbeit berichtet weiterhin von einer Implementierung der vorgeschlagenen Werkzeugunterstützung in der Squeak/Smalltalk Entwicklungsumgebung. Regelmäßige Tests von Laufzeitverhalten und Benutzbarkeit begleiteten die Entwicklung. Zudem prüft die Arbeit, ob sich die Verwendung der vorgeschlagenen Werkzeuge auf die Leistung der Programmierer auswirkt. In einem kontrollierten Experiment, verbesserten 22 Teilnehmer den Aufbau von zwei verschiedenen Anwendungen. Unter der Verwendung einer Versuchsanordnung mit wiederholter Messung, ermittelte die Studie die Auswirkung von CoExist auf die Programmierleistung. Das Ergebnis der Analyse von 88 Programmierstunden deutet darauf hin, dass sich eingebaute Werkzeugunterstützung für Wiederherstellung, wie sie mit CoExist bereitgestellt wird, positiv bei der Bearbeitung von unstrukturierten ergebnisoffenen Programmieraufgaben auswirkt.
KW  - Softwaretechnik
KW  - Entwicklungswerkzeuge
KW  - Versionierung
KW  - Testen
KW  - software engineering
KW  - development tools
KW  - versioning
KW  - testing
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-71305
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  - THES
A1  - Smirnov, Sergey
T1  - Business process model abstraction
T1  - Abstraktion von Geschäftsprozessmodellen
N2  - Business process models are used within a range of organizational initiatives, where every stakeholder has a unique perspective on a process and demands the respective model. As a consequence, multiple process models capturing the very same business process coexist. Keeping such models in sync is a challenge within an ever changing business environment: once a process is changed, all its models have to be updated. Due to a large number of models and their complex relations, model maintenance becomes error-prone and expensive. Against this background, business process model abstraction emerged as an operation reducing the number of stored process models and facilitating model management. Business process model abstraction is an operation preserving essential process properties and leaving out insignificant details in order to retain information relevant for a particular purpose. Process model abstraction has been addressed by several researchers. The focus of their studies has been on particular use cases and model transformations supporting these use cases. This thesis systematically approaches the problem of business process model abstraction shaping the outcome into a framework. We investigate the current industry demand in abstraction summarizing it in a catalog of business process model abstraction use cases. The thesis focuses on one prominent use case where the user demands a model with coarse-grained activities and overall process ordering constraints. We develop model transformations that support this use case starting with the transformations based on process model structure analysis. Further, abstraction methods considering the semantics of process model elements are investigated. First, we suggest how semantically related activities can be discovered in process models-a barely researched challenge. The thesis validates the designed abstraction methods against sets of industrial process models and discusses the method implementation aspects. Second, we develop a novel model transformation, which combined with the related activity discovery allows flexible non-hierarchical abstraction. In this way this thesis advocates novel model transformations that facilitate business process model management and provides the foundations for innovative tool support.
N2  - Geschäftsprozessmodelle werden in einer Fülle organisatorischer Initiativen eingesetzt, wobei verschiedene Stakeholder individuelle Ansprüche an die Sicht auf den jeweiligen Prozess haben. Dies führt dazu, dass zu einem Geschäftsprozess eine Vielzahl unterschiedlicher Modelle existiert. In einer sich ständig verändernden Geschäftsumgebung ist es daher schwierig, diese Vielzahl von Modellen konsistent zu halten: Ändert sich sich ein Prozess, müssen alle Modelle, die ihn beschreiben, aktualisiert werden. Aufgrund der schieren Menge an Prozessmodellen und ihrer komplexen Beziehungen zueinander, erhöhen sich Aufwand und Kosten zur Pflege aller Modelle enorm. Vor diesem Hintergrund ermöglicht die Abstraktion von Geschäftsprozessmodellen, die Menge der Modelle zu reduzieren und damit ihre Verwaltung zu vereinfachen. Abstraktion von Geschäftsprozessmodellen bezeichnet eine Transformation eines Prozessmodells, so dass es für einen bestimmten Zweck besonders geeignet ist. Bei der Abstraktion von Geschäftsprozessen bleiben essentielle Eigenschaften eines Modells erhalten, während irrelevante Eigenschaften verworfen werden. Mehrere Studien stellen Prozessmodellabstraktion in den Fokus und konzentrieren sich auf konkrete Anwendungsfälle, für die sie geeignete Transformationen entwickelt haben. Diese Dissertation untersucht das Problem der Prozessmodellabstraktion und systematisiert die Lösung in einem Framework. Aktuelle Anforderungen der Industrie an die Abstraktion von Prozessmodellen wurden recherchiert und in einem Katalog von Anwendungsfällen zusammengefasst, von denen ein besonderer für die weiteren Untersuchungen ausgewählt wurde. In diesem Fall erwartet der Nutzer ein Modell niedrigeren Detailgrades, in welchem die Kontrollflussbeziehungen des Ursprungsmodells erhalten bleiben. Beginnend bei Modelltransformationen, die auf der Analyse der Prozessmodellstruktur aufbauen, entwickeln wir neuartige Abstraktionsoperationen zur Unterstützung dieses Anwendungsfalles. Darüber hinaus untersuchen wir Abstraktionsmethoden, welche die Semantik von Prozessmodellelementen berücksichtigen. Zum einen zeigen wir, wie Aktivitäten ermittelt werden können, die miteinander in semantischer Beziehung stehen - ein Problem, das bisher nur unzureichend betrachtet wurde. Die vorgeschlagenen Methoden werden mithilfe industrieller Prozessmodellsammlungen validiert und deren Umsetzung diskutiert. Zum anderen schlagen wir eine innovative Modelltransformation zur nicht-hierarchischen Abstraktion von Prozessmodellen vor. Dieser liegt die Ermittlung in Beziehung stehender Aktivitäten zugrunde. Demzufolge präsentiert diese Arbeit eine originäre Methode zur Prozessmodellabstraktion, die die Verwaltung von Geschäftsprozessmodellen vereinfacht und den Grundstein für innovative Softwarewerkzeuge legt.
KW  - Abstraktion
KW  - Prozess
KW  - Modell
KW  - Transformation
KW  - Komplexität
KW  - abstraction
KW  - process
KW  - model
KW  - transformation
KW  - complexity
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-60258
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Smirnov, Sergey
A1  - Reijers, Hajo A.
A1  - Nugteren, Thijs
A1  - Weske, Mathias
T1  - Business process model abstraction : theory and practice
N2  - Business process management aims at capturing, understanding, and improving work in organizations. The central artifacts are process models, which serve different purposes. Detailed process models are used to analyze concrete working procedures, while high-level models show, for instance, handovers between departments. To provide different views on process models, business process model abstraction has emerged. While several approaches have been proposed, a number of abstraction use case that are both relevant for industry and scientifically challenging are yet to be addressed. In this paper we systematically develop, classify, and consolidate different use cases for business process model abstraction. The reported work is based on a study with BPM users in the health insurance sector and validated with a BPM consultancy company and a large BPM vendor. The identified fifteen abstraction use cases reflect the industry demand. The related work on business process model abstraction is evaluated against the use cases, which leads to a research agenda.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 35 
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41782
SN  - 978-3-86956-054-0
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Schwalb, David
A1  - Krüger, Jens
A1  - Plattner, Hasso
T1  - Cache conscious column organization in in-memory column stores
N2  - Cost models are an essential part of database systems, as they are the basis of query performance optimization. Based on predictions made by cost models, the fastest query execution plan can be chosen and executed or algorithms can be tuned and optimised. In-memory databases shifts the focus from disk to main memory accesses and CPU costs, compared to disk based systems where input and output costs dominate the overall costs and other processing costs are often neglected. However, modelling memory accesses is fundamentally different and common models do not apply anymore. This work presents a detailed parameter evaluation for the plan operators scan with equality selection, scan with range selection, positional lookup and insert in in-memory column stores. Based on this evaluation, a cost model based on cache misses for estimating the runtime of the considered plan operators using different data structures is developed. Considered are uncompressed columns, bit compressed and dictionary encoded columns with sorted and unsorted dictionaries. Furthermore, tree indices on the columns and dictionaries are discussed. Finally, partitioned columns consisting of one partition with a sorted and one with an unsorted dictionary are investigated. New values are inserted in the unsorted dictionary partition and moved periodically by a merge process to the sorted partition. An efficient attribute merge algorithm is described, supporting the update performance required to run enterprise applications on read-optimised databases. Further, a memory traffic based cost model for the merge process is provided.
N2  - Kostenmodelle sind ein essentieller Teil von Datenbanksystemen und bilden die Basis für Optimierungen von Ausführungsplänen. Durch Abschätzungen der Kosten können die entsprechend schnellsten Operatoren und Algorithmen zur Abarbeitung einer Anfrage ausgewählt und ausgeführt werden. Hauptspeicherresidente Datenbanken verschieben den Fokus von I/O Operationen hin zu Zugriffen auf den Hauptspeicher und CPU Kosten, verglichen zu Datenbanken deren primäre Kopie der Daten auf Sekundärspeicher liegt und deren Kostenmodelle sich in der Regel auf die kostendominierenden Zugriffe auf das Sekundärmedium beschränken. Kostenmodelle für Zugriffe auf Hauptspeicher unterscheiden sich jedoch fundamental von Kostenmodellen für Systeme basierend auf Festplatten, so dass alte Modelle nicht mehr greifen. Diese Arbeit präsentiert eine detaillierte Parameterdiskussion, sowie ein Kostenmodell basierend auf Cache-Zugriffen zum Abschätzen der Laufzeit von Datenbankoperatoren in spaltenorientierten und hauptspeicherresidenten Datenbanken wie das Selektieren von Werten einer Spalte mittels einer Gleichheitsbedingung oder eines Wertebereichs, das Nachschlagen der Werte einzelner Positionen oder dem Hinzufügen neuer Werte. Dabei werden Kostenfunktionen für die Operatoren erstellt, welche auf unkomprimierten Spalten, mittels Substitutionskompression komprimierten Spalten sowie bit-komprimierten Spalten operieren. Des Weiteren werden Baumstrukturen als Index Strukturen auf Spalten und Wörterbüchern in die Betrachtung gezogen. Abschließend werden partitionierte Spalten eingeführt, welche aus einer lese- und einer schreib-optimierten Partition bestehen. Neu Werte werden in die schreiboptimierte Partition eingefügt und periodisch von einem Attribut-Merge-Prozess mit der leseoptimierten Partition zusammengeführt. Beschrieben wird eine Effiziente Implementierung für den Attribut-Merge-Prozess und ein Hauptspeicher-bandbreitenbasiertes Kostenmodell aufgestellt.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 67 
KW  - Hauptspeicherdatenbank
KW  - Datenbank-Kostenmodell
KW  - Attribut-Merge-Prozess
KW  - In-Memory Database
KW  - Database Cost Model
KW  - Attribute Merge Process
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-63890
SN  - 978-3-86956-228-5
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
ED  - Neuhaus, Christian
ED  - Polze, Andreas
T1  - Cloud security mechanisms
N2  - Cloud computing has brought great benefits in cost and flexibility for provisioning services. The greatest challenge of cloud computing remains however the question of security. The current standard tools in access control mechanisms and cryptography can only partly solve the security challenges of cloud infrastructures. In the recent years of research in security and cryptography, novel mechanisms, protocols and algorithms have emerged that offer new ways to create secure services atop cloud infrastructures. This report provides introductions to a selection of security mechanisms that were part of the "Cloud Security Mechanisms" seminar in summer term 2013 at HPI.
N2  - Cloud Computing hat deutliche Kostenersparnisse und verbesserte Flexibilität bei der Bereitstellung von Computer-Diensten ermöglicht. Allerdings bleiben Sicherheitsbedenken die größte Herausforderung bei der Nutzung von Cloud-Diensten. Die etablierten Mechanismen für Zugriffskontrolle und Verschlüsselungstechnik können die Herausforderungen und Probleme der Sicherheit von Cloud-Infrastrukturen nur teilweise lösen. In den letzten Jahren hat die Forschung jedoch neue Mechanismen, Protokolle und Algorithmen hervorgebracht, welche neue Möglichkeiten eröffnen die Sicherheit von Cloud-Anwendungen zu erhöhen. Dieser technische Bericht bietet Einführungen zu einigen dieser Mechanismen, welche im Seminar "Cloud Security Mechanisms" im Sommersemester 2013 am HPI behandelt wurden.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 87 
KW  - Cloud
KW  - Sicherheit
KW  - Privacy
KW  - Datenvertraulichkeit
KW  - Threshold Cryptography
KW  - Bitcoin
KW  - Homomorphe Verschlüsselung
KW  - Differential Privacy
KW  - cloud
KW  - security
KW  - privacy
KW  - confidentiality
KW  - threshold cryptography
KW  - bitcoin
KW  - homomorphic encryption
KW  - differential privacy
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-68168
SN  - 978-3-86956-281-0
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 87
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Torkura, Kennedy A.
A1  - Sukmana, Muhammad Ihsan Haikal
A1  - Cheng, Feng
A1  - Meinel, Christoph
T1  - CloudStrike
BT  - chaos engineering for security and resiliency in cloud infrastructure
JF  - IEEE access : practical research, open solutions
N2  - Most cyber-attacks and data breaches in cloud infrastructure are due to human errors and misconfiguration vulnerabilities. Cloud customer-centric tools are imperative for mitigating these issues, however existing cloud security models are largely unable to tackle these security challenges. Therefore, novel security mechanisms are imperative, we propose Risk-driven Fault Injection (RDFI) techniques to address these challenges. RDFI applies the principles of chaos engineering to cloud security and leverages feedback loops to execute, monitor, analyze and plan security fault injection campaigns, based on a knowledge-base. The knowledge-base consists of fault models designed from secure baselines, cloud security best practices and observations derived during iterative fault injection campaigns. These observations are helpful for identifying vulnerabilities while verifying the correctness of security attributes (integrity, confidentiality and availability). Furthermore, RDFI proactively supports risk analysis and security hardening efforts by sharing security information with security mechanisms. We have designed and implemented the RDFI strategies including various chaos engineering algorithms as a software tool: CloudStrike. Several evaluations have been conducted with CloudStrike against infrastructure deployed on two major public cloud infrastructure: Amazon Web Services and Google Cloud Platform. The time performance linearly increases, proportional to increasing attack rates. Also, the analysis of vulnerabilities detected via security fault injection has been used to harden the security of cloud resources to demonstrate the effectiveness of the security information provided by CloudStrike. Therefore, we opine that our approaches are suitable for overcoming contemporary cloud security issues.
KW  - cloud security
KW  - security chaos engineering
KW  - resilient architectures
KW  - security risk assessment
Y1  - 2020
U6  - https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3007338
SN  - 2169-3536
VL  - 8
SP  - 123044
EP  - 123060
PB  - Institute of Electrical and Electronics Engineers 
CY  - Piscataway
ER  - 
TY  - BOOK
ED  - Gröne, Bernhard
ED  - Keller, Frank
T1  - Conceptual architecture patterns : FMC–based representations
N2  - This document presents the results of the seminar "Coneptual Arachitecture Patterns" of the winter term 2002 in the Hasso-Plattner-Institute. It is a compilation of the student's elaborations dealing with some conceptual architecture patterns which can be found in literature. One important focus laid on the runtime structures and the presentation of the patterns. 1. Introduction 1.1. The Seminar 1.2. Literature 2 Pipes and Filters (André Langhorst and Martin Steinle) 3 Broker (Konrad Hübner and Einar Lück) 4 Microkernel (Eiko Büttner and Stefan Richter) 5 Component Configurator (Stefan Röck and Alexander Gierak) 6 Interceptor (Marc Förster and Peter Aschenbrenner) 7 Reactor (Nikolai Cieslak and Dennis Eder) 8 Half–Sync/Half–Async (Robert Mitschke and Harald Schubert) 9 Leader/Followers (Dennis Klemann and Steffen Schmidt)
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 02 
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33173
SN  - 978-3-935024-98-3
ER  - 
TY  - THES
A1  - Steinmetz, Nadine
T1  - Context-aware semantic analysis of video metadata
T1  - Kontextbezogene, semantische Analyse von Videometadaten
N2  - Im Vergleich zu einer stichwortbasierten Suche ermöglicht die semantische Suche ein präziseres und anspruchsvolleres Durchsuchen von (Web)-Dokumenten, weil durch die explizite Semantik Mehrdeutigkeiten von natürlicher Sprache vermieden und semantische Beziehungen in das Suchergebnis einbezogen werden können. Eine semantische, Entitäten-basierte Suche geht von einer Anfrage mit festgelegter Bedeutung aus und liefert nur Dokumente, die mit dieser Entität annotiert sind als Suchergebnis. Die wichtigste Voraussetzung für eine Entitäten-zentrierte Suche stellt die Annotation der Dokumente im Archiv mit Entitäten und Kategorien dar. Textuelle Informationen werden analysiert und mit den entsprechenden Entitäten und Kategorien versehen, um den Inhalt semantisch erschließen zu können. Eine manuelle Annotation erfordert Domänenwissen und ist sehr zeitaufwendig. Die semantische Annotation von Videodokumenten erfordert besondere Aufmerksamkeit, da inhaltsbasierte Metadaten von Videos aus verschiedenen Quellen stammen, verschiedene Eigenschaften und Zuverlässigkeiten besitzen und daher nicht wie Fließtext behandelt werden können. Die vorliegende Arbeit stellt einen semantischen Analyseprozess für Video-Metadaten vor. Die Eigenschaften der verschiedenen Metadatentypen werden analysiert und ein Konfidenzwert ermittelt. Dieser Wert spiegelt die Korrektheit und die wahrscheinliche Mehrdeutigkeit eines Metadatums wieder. Beginnend mit dem Metadatum mit dem höchsten Konfidenzwert wird der Analyseprozess innerhalb eines Kontexts in absteigender Reihenfolge des Konfidenzwerts durchgeführt. Die bereits analysierten Metadaten dienen als Referenzpunkt für die weiteren Analysen. So kann eine möglichst korrekte Analyse der heterogen strukturierten Daten eines Kontexts sichergestellt werden. Am Ende der Analyse eines Metadatums wird die für den Kontext relevanteste Entität aus einer Liste von Kandidaten identifiziert - das Metadatum wird disambiguiert. Hierfür wurden verschiedene Disambiguierungsalgorithmen entwickelt, die Beschreibungstexte und semantische Beziehungen der Entitätenkandidaten zum gegebenen Kontext in Betracht ziehen. Der Kontext für die Disambiguierung wird für jedes Metadatum anhand der Eigenschaften und Konfidenzwerte zusammengestellt. Der vorgestellte Analyseprozess ist an zwei Hypothesen angelehnt: Um die Analyseergebnisse verbessern zu können, sollten die Metadaten eines Kontexts in absteigender Reihenfolge ihres Konfidenzwertes verarbeitet werden und die Kontextgrenzen von Videometadaten sollten durch Segmentgrenzen definiert werden, um möglichst Kontexte mit kohärentem Inhalt zu erhalten. Durch ausführliche Evaluationen konnten die gestellten Hypothesen bestätigt werden. Der Analyseprozess wurden gegen mehrere State-of-the-Art Methoden verglichen und erzielt verbesserte Ergebnisse in Bezug auf Recall und Precision, besonders für Metadaten, die aus weniger zuverlässigen Quellen stammen. Der Analyseprozess ist Teil eines Videoanalyse-Frameworks und wurde bereits erfolgreich in verschiedenen Projekten eingesetzt.
N2  - The Semantic Web provides information contained in the World Wide Web as machine-readable facts. In comparison to a keyword-based inquiry, semantic search enables a more sophisticated exploration of web documents. By clarifying the meaning behind entities, search results are more precise and the semantics simultaneously enable an exploration of semantic relationships. However, unlike keyword searches, a semantic entity-focused search requires that web documents are annotated with semantic representations of common words and named entities. Manual semantic annotation of (web) documents is time-consuming; in response, automatic annotation services have emerged in recent years. These annotation services take continuous text as input, detect important key terms and named entities and annotate them with semantic entities contained in widely used semantic knowledge bases, such as Freebase or DBpedia. Metadata of video documents require special attention. Semantic analysis approaches for continuous text cannot be applied, because information of a context in video documents originates from multiple sources possessing different reliabilities and characteristics. This thesis presents a semantic analysis approach consisting of a context model and a disambiguation algorithm for video metadata. The context model takes into account the characteristics of video metadata and derives a confidence value for each metadata item. The confidence value represents the level of correctness and ambiguity of the textual information of the metadata item. The lower the ambiguity and the higher the prospective correctness, the higher the confidence value. The metadata items derived from the video metadata are analyzed in a specific order from high to low confidence level. Previously analyzed metadata are used as reference points in the context for subsequent disambiguation. The contextually most relevant entity is identified by means of descriptive texts and semantic relationships to the context. The context is created dynamically for each metadata item, taking into account the confidence value and other characteristics. The proposed semantic analysis follows two hypotheses: metadata items of a context should be processed in descendent order of their confidence value, and the metadata that pertains to a context should be limited by content-based segmentation boundaries. The evaluation results support the proposed hypotheses and show increased recall and precision for annotated entities, especially for metadata that originates from sources with low reliability. The algorithms have been evaluated against several state-of-the-art annotation approaches. The presented semantic analysis process is integrated into a video analysis framework and has been successfully applied in several projects for the purpose of semantic video exploration of videos.
KW  - Semantische Analyse
KW  - Kontext
KW  - Videoanalyse
KW  - Disambiguierung
KW  - Videometadaten
KW  - semantic analysis
KW  - context awareness
KW  - video analysis
KW  - word sense disambiguation
KW  - video metadata
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-70551
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  - 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  - 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  - 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  - 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  - JOUR
A1  - Oosthoek, Kris
A1  - Dörr, Christian
T1  - Cyber security threats to bitcoin exchanges
BT  - adversary exploitation and laundering techniques
JF  - IEEE transactions on network and service management : a publication of the IEEE
N2  - Bitcoin is gaining traction as an alternative store of value. Its market capitalization transcends all other cryptocurrencies in the market. But its high monetary value also makes it an attractive target to cyber criminal actors. Hacking campaigns usually target an ecosystem's weakest points. In Bitcoin, the exchange platforms are one of them. Each exchange breach is a threat not only to direct victims, but to the credibility of Bitcoin's entire ecosystem. Based on an extensive analysis of 36 breaches of Bitcoin exchanges, we show the attack patterns used to exploit Bitcoin exchange platforms using an industry standard for reporting intelligence on cyber security breaches. Based on this we are able to provide an overview of the most common attack vectors, showing that all except three hacks were possible due to relatively lax security. We show that while the security regimen of Bitcoin exchanges is subpar compared to other financial service providers, the use of stolen credentials, which does not require any hacking, is decreasing. We also show that the amount of BTC taken during a breach is decreasing, as well as the exchanges that terminate after being breached. Furthermore we show that overall security posture has improved, but still has major flaws. To discover adversarial methods post-breach, we have analyzed two cases of BTC laundering. Through this analysis we provide insight into how exchange platforms with lax cyber security even further increase the intermediary risk introduced by them into the Bitcoin ecosystem.
KW  - Bitcoin
KW  - Computer crime
KW  - Cryptography
KW  - Ecosystems
KW  - Currencies
KW  - Industries
KW  - Vocabulary
KW  - cryptocurrency exchanges
KW  - cyber
KW  - security
KW  - cyber threat intelligence
KW  - attacks
KW  - vulnerabilities
KW  - forensics
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1109/TNSM.2020.3046145
SN  - 1932-4537
VL  - 18
IS  - 2
SP  - 1616
EP  - 1628
PB  - IEEE
CY  - New York
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  - 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  - 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  - THES
A1  - Meyer, Andreas
T1  - Data perspective in business process management
T1  - Daten im Geschäftsprozessmanagement
BT  - the role of data for process modeling, analysis, and execution
BT  - ihre Rolle für Prozessmodellierung, -analyse und -ausführung
N2  - Geschäftsprozessmanagement ist ein strukturierter Ansatz zur Modellierung, Analyse, Steuerung und Ausführung von Geschäftsprozessen, um Geschäftsziele zu erreichen. Es stützt sich dabei auf konzeptionelle Modelle, von denen Prozessmodelle am weitesten verbreitet sind. Prozessmodelle beschreiben wer welche Aufgabe auszuführen hat, um das Geschäftsziel zu erreichen, und welche Informationen dafür benötigt werden. Damit beinhalten Prozessmodelle Informationen über den Kontrollfluss, die Zuweisung von Verantwortlichkeiten, den Datenfluss und Informationssysteme.

Die Automatisierung von Geschäftsprozessen  erhöht die Effizienz der Arbeitserledigung und wird durch Process Engines unterstützt. Dafür werden jedoch Informationen über den Kontrollfluss, die Zuweisung von Verantwortlichkeiten für Aufgaben und den Datenfluss benötigt. Während aktuelle Process Engines die ersten beiden Informationen weitgehend automatisiert verarbeiten können, müssen Daten manuell implementiert und gewartet werden. Dem entgegen verspricht ein modell-getriebenes Behandeln von Daten eine vereinfachte Implementation in der Process Engine und verringert gleichzeitig die Fehleranfälligkeit dank einer graphischen Visualisierung und reduziert den Entwicklungsaufwand durch Codegenerierung.

Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Modellierung, der Analyse und der Ausführung von Daten in Geschäftsprozessen. Als formale Basis für die Prozessausführung wird ein konzeptuelles Framework für die Integration von Prozessen und Daten eingeführt. Dieses Framework wird durch operationelle Semantik ergänzt, die mittels einem um Daten erweiterten Petrinetz-Mapping vorgestellt wird. Die modellgetriebene Ausführung von Daten muss komplexe Datenabhängigkeiten, Prozessdaten und den Datenaustausch berücksichtigen. Letzterer tritt bei der Kommunikation zwischen mehreren Prozessteilnehmern auf. Diese Arbeit nutzt Konzepte aus dem Bereich der Datenbanken und überführt diese ins Geschäftsprozessmanagement, um Datenoperationen zu unterscheiden, um Abhängigkeiten zwischen Datenobjekten des gleichen und verschiedenen Typs zu spezifizieren, um modellierte Datenknoten sowie empfangene Nachrichten zur richtigen laufenden Prozessinstanz zu korrelieren und um Nachrichten für die Prozessübergreifende Kommunikation zu generieren. Der entsprechende Ansatz ist nicht auf eine bestimmte Prozessbeschreibungssprache begrenzt und wurde prototypisch implementiert.

Die Automatisierung der Datenbehandlung in Geschäftsprozessen erfordert entsprechend annotierte und korrekte Prozessmodelle. Als Unterstützung zur Datenannotierung führt diese Arbeit einen Algorithmus ein, welcher Informationen über Datenknoten, deren Zustände und Datenabhängigkeiten aus Kontrollflussinformationen extrahiert und die Prozessmodelle entsprechend annotiert. Allerdings können gewöhnlich nicht alle erforderlichen Informationen aus Kontrollflussinformationen extrahiert werden, da detaillierte Angaben über mögliche Datenmanipulationen fehlen. Deshalb sind weitere Prozessmodellverfeinerungen notwendig. Basierend auf einer Menge von Objektlebenszyklen kann ein Prozessmodell derart verfeinert werden, dass die in den Objektlebenszyklen spezifizierten Datenmanipulationen automatisiert in ein Prozessmodell überführt werden können. Prozessmodelle stellen eine Abstraktion dar. Somit fokussieren sie auf verschiedene Teilbereiche und stellen diese im Detail dar. Solche Detailbereiche sind beispielsweise die Kontrollflusssicht und die Datenflusssicht, welche oft durch Aktivitäts-zentrierte beziehungsweise Objekt-zentrierte Prozessmodelle abgebildet werden. In der vorliegenden Arbeit werden Algorithmen zur Transformation zwischen diesen Sichten beschrieben.

Zur Sicherstellung der Modellkorrektheit wird das Konzept der „weak conformance“ zur Überprüfung der Konsistenz zwischen Objektlebenszyklen und dem Prozessmodell eingeführt. Dabei darf das Prozessmodell nur Datenmanipulationen enthalten, die auch in einem Objektlebenszyklus spezifiziert sind. Die Korrektheit wird mittels Soundness-Überprüfung einer hybriden Darstellung ermittelt, so dass Kontrollfluss- und Datenkorrektheit integriert überprüft werden. Um eine korrekte Ausführung des Prozessmodells zu gewährleisten, müssen gefundene Inkonsistenzen korrigiert werden. Dafür werden für jede Inkonsistenz alternative Vorschläge zur Modelladaption identifiziert und vorgeschlagen.

Zusammengefasst, unter Einsatz der Ergebnisse dieser Dissertation können Geschäftsprozesse modellgetrieben ausgeführt werden unter Berücksichtigung sowohl von Daten als auch den zuvor bereits unterstützten Perspektiven bezüglich Kontrollfluss und Verantwortlichkeiten. Dabei wird die Modellerstellung teilweise mit automatisierten Algorithmen unterstützt und die Modellkonsistenz durch Datenkorrektheitsüberprüfungen gewährleistet.
N2  - Business process management (BPM) is a systematic and structured approach to model, analyze, control, and execute business operations also referred to as business processes that get carried out to achieve business goals. Central to BPM are conceptual models. Most prominently, process models describe which tasks are to be executed by whom utilizing which information to reach a business goal. Process models generally cover the perspectives of control flow, resource, data flow, and information systems.

Execution of business processes leads to the work actually being carried out. Automating them increases the efficiency and is usually supported by process engines. This, though, requires the coverage of control flow, resource assignments, and process data. While the first two perspectives are well supported in current process engines, data handling needs to be implemented and maintained manually. However, model-driven data handling promises to ease implementation, reduces the error-proneness through graphical visualization, and reduces development efforts through code generation.

This thesis addresses the modeling, analysis, and execution of data in business processes and presents a novel approach to execute data-annotated process models entirely model-driven. As a first step and formal grounding for the process execution, a conceptual framework for the integration of processes and data is introduced. This framework is complemented by operational semantics through a Petri net mapping extended with data considerations. Model-driven data execution comprises the handling of complex data dependencies, process data, and data exchange in case of communication between multiple process participants. This thesis introduces concepts from the database domain into BPM to enable the distinction of data operations, to specify relations between data objects of the same as well as of different types, to correlate modeled data nodes as well as received messages to the correct run-time process instances, and to generate messages for inter-process communication. The underlying approach, which is not limited to a particular process description language, has been implemented as proof-of-concept.

Automation of data handling in business processes requires data-annotated and correct process models. Targeting the former, algorithms are introduced to extract information about data nodes, their states, and data dependencies from control information and to annotate the process model accordingly. Usually, not all required information can be extracted from control flow information, since some data manipulations are not specified. This requires further refinement of the process model. Given a set of object life cycles specifying allowed data manipulations, automated refinement of the process model towards containment of all data manipulations is enabled. Process models are an abstraction focusing on specific aspects in detail, e.g., the control flow and the data flow views are often represented through activity-centric and object-centric process models. This thesis introduces algorithms for roundtrip transformations enabling the stakeholder to add information to the process model in the view being most appropriate.

Targeting process model correctness, this thesis introduces the notion of weak conformance that checks for consistency between given object life cycles and the process model such that the process model may only utilize data manipulations specified directly or indirectly in an object life cycle. The notion is computed via soundness checking of a hybrid representation integrating control flow and data flow correctness checking. Making a process model executable, identified violations must be corrected. Therefore, an approach is proposed that identifies for each violation multiple, alternative changes to the process model or the object life cycles.

Utilizing the results of this thesis, business processes can be executed entirely model-driven from the data perspective in addition to the control flow and resource perspectives already supported before. Thereby, the model creation is supported by algorithms partly automating the creation process while model consistency is ensured by data correctness checks.
KW  - business process management
KW  - process automation
KW  - model-driven
KW  - data
KW  - data objects
KW  - model transformation
KW  - data correctness checking
KW  - process refinement
KW  - data extraction
KW  - data states
KW  - formal framework
KW  - process and data integration
KW  - Geschäftsprozessmanagement
KW  - Prozessautomatisierung
KW  - Modellgetrieben
KW  - Daten
KW  - Datenobjekte
KW  - Modelltransformation
KW  - Datenkorrektheit
KW  - Prozessverfeinerung
KW  - Datenextraktion
KW  - Datenzustände
KW  - formales Framework
KW  - Prozess- und Datenintegration
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-84806
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  - THES
A1  - Wang, Cheng
T1  - Deep Learning of Multimodal Representations
Y1  - 2016
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  - THES
A1  - Semmo, Amir
T1  - Design and implementation of non-photorealistic rendering techniques for 3D geospatial data
T1  - Design und Implementierung von nichtfotorealistischen Rendering-Techniken für 3D-Geodaten
N2  - Geospatial data has become a natural part of a growing number of information systems and services in the economy, society, and people's personal lives. In particular, virtual 3D city and landscape models constitute valuable information sources within a wide variety of applications such as urban planning, navigation, tourist information, and disaster management. Today, these models are often visualized in detail to provide realistic imagery. However, a photorealistic rendering does not automatically lead to high image quality, with respect to an effective information transfer, which requires important or prioritized information to be interactively highlighted in a context-dependent manner.

Approaches in non-photorealistic renderings particularly consider a user's task and camera perspective when attempting optimal expression, recognition, and communication of important or prioritized information. However, the design and implementation of non-photorealistic rendering techniques for 3D geospatial data pose a number of challenges, especially when inherently complex geometry, appearance, and thematic data must be processed interactively. Hence, a promising technical foundation is established by the programmable and parallel computing architecture of graphics processing units.

This thesis proposes non-photorealistic rendering techniques that enable both the computation and selection of the abstraction level of 3D geospatial model contents according to user interaction and dynamically changing thematic information. To achieve this goal, the techniques integrate with hardware-accelerated rendering pipelines using shader technologies of graphics processing units for real-time image synthesis. The techniques employ principles of artistic rendering, cartographic generalization, and 3D semiotics—unlike photorealistic rendering—to synthesize illustrative renditions of geospatial feature type entities such as water surfaces, buildings, and infrastructure networks. In addition, this thesis contributes a generic system that enables to integrate different graphic styles—photorealistic and non-photorealistic—and provide their seamless transition according to user tasks, camera view, and image resolution.

Evaluations of the proposed techniques have demonstrated their significance to the field of geospatial information visualization including topics such as spatial perception, cognition, and mapping. In addition, the applications in illustrative and focus+context visualization have reflected their potential impact on optimizing the information transfer regarding factors such as cognitive load, integration of non-realistic information, visualization of uncertainty, and visualization on small displays.
N2  - Geodaten haben sich zu einem natürlichen Bestandteil in einer steigenden Zahl von Informationssystemen und -diensten in der Wirtschaft, Gesellschaft und im Privatleben entwickelt. Virtuelle 3D-Stadt- und Landschaftsmodelle stellen hierbei insbesondere wertvolle Informationsquellen in einer Vielzahl von Anwendungen dar, wie z. B. in der Stadtplanung, Navigation, Touristeninformation und im Katastrophenschutz. Heutzutage werden diese Modelle oftmals detailliert dargestellt, um ein möglichst realistisches Bild zu vermitteln. Jedoch führt eine fotorealistische Darstellung, hinsichtlich einem effektiven Informationstransfer zum Betrachter, nicht zwangsläufig zu einer hohen Bildqualität, welche eine interaktive und kontextsensitive Hervorhebung von wichtigen oder priorisierten Informationen erfordert.

Ansätze in der nichtfotorealistischen Bildsynthese berücksichtigen insbesondere die Aufgabe eines Nutzers und Kameraperspektive, um Aspekte der Expressivität, Wahrnehmung und Kommunikation von wichtigen oder priorisierten Informationen zu optimieren. Das Design und die Umsetzung von Techniken der nichtfotorealistischen Bildsynthese für 3D-Geodaten sind jedoch mit einer Vielzahl von Herausforderungen konfrontiert, besonders dann, wenn die Geometrie, das Erscheinungsbild und thematische Daten interaktiv verarbeitet werden müssen. Infolgedessen stellt die programmierbare Architektur und parallelisierte Datenverarbeitung von Grafik-prozessoren eine vielversprechende technische Grundlage zur Verfügung.

Diese Arbeit präsentiert Techniken der nichtfotorealistischen Bildsynthese, die den Abstraktionsgrad von Inhalten raumbezogener 3D-Modelle, entsprechend der Nutzerinteraktion und dynamisch-veränderbaren thematischen Informationen, berechnet und auswählt. Hierzu sind die vorgestellten Techniken in die hardwarebeschleunigte Rendering-Pipeline integriert, unter Verwendung der Shader-Technologie von Grafikprozessoren, um eine Echtzeit-Bildsynthese zu gewährleisten. Dabei werden Prinzipien der künstlerischen Darstellung, Aspekte der kartographischen Generalisierung sowie 3D Semiotik verwendet—im Gegensatz zur fotorealistischen Bildsynthese—um illustrative Darstellungen von raumbezogenen Feature-Typ-Entitäten zu synthetisieren, z. B. von Wasserflächen, Gebäuden und Infrastrukturnetzen. Darüber hinaus stellt diese Arbeit ein generisches System vor, welches die Integration verschiedener Grafikstile—fotorealistisch und nichtfotorealistisch—und ihren nahtlosen Übergang, entsprechend von Nutzeraufgaben, Kameraansichten und Bildauflösungen, ermöglicht.

Evaluierungen der in dieser Arbeit vorgestellten Techniken haben ihre Bedeutung im Bereich der Informationsvisualisierung von raumbezogenen Daten aufgezeigt, einschließlich Themengebiete der räumlichen Wahrnehmung, Kognition und Kartierung. Darüber hinaus haben Anwendungen im Bereich der illustrativen Visualisierung und Fokus-&-Kontext Visualisierung den potentiellen Einfluss dieser Techniken, in Bezug auf die Optimierung des Informationstransfers zum Nutzer, demonstriert, z. B. hinsichtlich der kognitiven Last, der Integration nichtrealistischer Informationen, der Visualisierung von Unsicherheiten und der Visualisierung auf kleinen Bildschirmen.
KW  - non-photorealistic rendering
KW  - geospatial data
KW  - 3D visualization
KW  - GPU
KW  - image processing
KW  - stylization
KW  - 3D semiotics
KW  - cartographic design
KW  - Nichtfotorealistische Bildsynthese
KW  - Geodaten
KW  - 3D Visualisierung
KW  - GPU
KW  - Bildverarbeitung
KW  - Stilisierung
KW  - 3D Semiotik
KW  - Kartografisches Design
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99525
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Vitagliano, Gerardo
A1  - Jiang, Lan
A1  - Naumann, Felix
T1  - Detecting layout templates in complex multiregion files
JF  - Proceedings of the VLDB Endowment
N2  - Spreadsheets are among the most commonly used file formats for data management, distribution, and analysis. Their widespread employment makes it easy to gather large collections of data, but their flexible canvas-based structure makes automated analysis difficult without heavy preparation. One of the common problems that practitioners face is the presence of multiple, independent regions in a single spreadsheet, possibly separated by repeated empty cells. We define such files as "multiregion" files. In collections of various spreadsheets, we can observe that some share the same layout. We present the Mondrian approach to automatically identify layout templates across multiple files and systematically extract the corresponding regions. Our approach is composed of three phases: first, each file is rendered as an image and inspected for elements that could form regions; then, using a clustering algorithm, the identified elements are grouped to form regions; finally, every file layout is represented as a graph and compared with others to find layout templates. We compare our method to state-of-the-art table recognition algorithms on two corpora of real-world enterprise spreadsheets. Our approach shows the best performances in detecting reliable region boundaries within each file and can correctly identify recurring layouts across files.
Y1  - 2022
U6  - https://doi.org/10.14778/3494124.3494145
SN  - 2150-8097
VL  - 15
IS  - 3
SP  - 646
EP  - 658
PB  - Association for Computing Machinery
CY  - New York
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  - JOUR
A1  - Schneider, Johannes
A1  - Wenig, Phillip
A1  - Papenbrock, Thorsten
T1  - Distributed detection of sequential anomalies in univariate time series
JF  - The VLDB journal : the international journal on very large data bases
N2  - The automated detection of sequential anomalies in time series is an essential task for many applications, such as the monitoring of technical systems, fraud detection in high-frequency trading, or the early detection of disease symptoms. All these applications require the detection to find all sequential anomalies possibly fast on potentially very large time series. In other words, the detection needs to be effective, efficient and scalable w.r.t. the input size. Series2Graph is an effective solution based on graph embeddings that are robust against re-occurring anomalies and can discover sequential anomalies of arbitrary length and works without training data. Yet, Series2Graph is no t scalable due to its single-threaded approach; it cannot, in particular, process arbitrarily large sequences due to the memory constraints of a single machine. In this paper, we propose our distributed anomaly detection system, short DADS, which is an efficient and scalable adaptation of Series2Graph. Based on the actor programming model, DADS distributes the input time sequence, intermediate state and the computation to all processors of a cluster in a way that minimizes communication costs and synchronization barriers. Our evaluation shows that DADS is orders of magnitude faster than S2G, scales almost linearly with the number of processors in the cluster and can process much larger input sequences due to its scale-out property.
KW  - Distributed programming
KW  - Sequential anomaly
KW  - Actor model
KW  - Data mining
KW  - Time series
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1007/s00778-021-00657-6
SN  - 1066-8888
SN  - 0949-877X
VL  - 30
IS  - 4
SP  - 579
EP  - 602
PB  - Springer
CY  - Berlin
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  - 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  - 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  - Schmidl, Sebastian
A1  - Papenbrock, Thorsten
T1  - Efficient distributed discovery of bidirectional order dependencies
JF  - The VLDB journal
N2  - Bidirectional order dependencies (bODs) capture order relationships between lists of attributes in a relational table. They can express that, for example, sorting books by publication date in ascending order also sorts them by age in descending order. The knowledge about order relationships is useful for many data management tasks, such as query optimization, data cleaning, or consistency checking. Because the bODs of a specific dataset are usually not explicitly given, they need to be discovered. The discovery of all minimal bODs (in set-based canonical form) is a task with exponential complexity in the number of attributes, though, which is why existing bOD discovery algorithms cannot process datasets of practically relevant size in a reasonable time. In this paper, we propose the distributed bOD discovery algorithm DISTOD, whose execution time scales with the available hardware. DISTOD is a scalable, robust, and elastic bOD discovery approach that combines efficient pruning techniques for bOD candidates in set-based canonical form with a novel, reactive, and distributed search strategy. Our evaluation on various datasets shows that DISTOD outperforms both single-threaded and distributed state-of-the-art bOD discovery algorithms by up to orders of magnitude; it can, in particular, process much larger datasets.
KW  - Bidirectional order dependencies
KW  - Distributed computing
KW  - Actor
KW  - programming
KW  - Parallelization
KW  - Data profiling
KW  - Dependency discovery
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1007/s00778-021-00683-4
SN  - 1066-8888
SN  - 0949-877X
VL  - 31
IS  - 1
SP  - 49
EP  - 74
PB  - Springer
CY  - Berlin ; Heidelberg ; New York
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  - 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  - THES
A1  - Takouna, Ibrahim
T1  - Energy-efficient and performance-aware virtual machine management for cloud data centers
T1  - Energieeffizientes und performancebewusstes Management virtueller Maschinen für Cloud Datenzentren
N2  - Virtualisierte Cloud Datenzentren stellen nach Bedarf Ressourcen zur Verfügu-ng, ermöglichen agile Ressourcenbereitstellung und beherbergen heterogene Applikationen mit verschiedenen Anforderungen an Ressourcen. Solche Datenzentren verbrauchen enorme Mengen an Energie, was die Erhöhung der Betriebskosten, der Wärme innerhalb der Zentren und des Kohlendioxidausstoßes verursacht. Der Anstieg des Energieverbrauches kann durch ein ineffektives Ressourcenmanagement, das die ineffiziente Ressourcenausnutzung verursacht, entstehen. Die vorliegende Dissertation stellt detaillierte Modelle und neue Verfahren für virtualisiertes Ressourcenmanagement in Cloud Datenzentren vor. Die vorgestellten Verfahren ziehen das Service-Level-Agreement (SLA) und die Heterogenität der Auslastung bezüglich des Bedarfs an Speicherzugriffen und Kommunikationsmustern von Web- und HPC- (High Performance Computing) Applikationen in Betracht. Um die präsentierten Techniken zu evaluieren, verwenden wir Simulationen und echte Protokollierung der Auslastungen von Web- und HPC- Applikationen. Außerdem vergleichen wir unser Techniken und Verfahren mit anderen aktuellen Verfahren durch die Anwendung von verschiedenen Performance Metriken. Die Hauptbeiträge dieser Dissertation sind Folgendes: Ein Proaktives auf robuster Optimierung basierendes Ressourcenbereitstellungsverfahren. Dieses Verfahren erhöht die Fähigkeit der Hostes zur Verfüg-ungsstellung von mehr VMs. Gleichzeitig aber wird der unnötige Energieverbrauch minimiert. Zusätzlich mindert diese Technik unerwünschte Ände-rungen im Energiezustand des Servers. Die vorgestellte Technik nutzt einen auf Intervall basierenden Vorhersagealgorithmus zur Implementierung einer robusten Optimierung. Dabei werden unsichere Anforderungen in Betracht gezogen. Ein adaptives und auf Intervall basierendes Verfahren zur Vorhersage des Arbeitsaufkommens mit hohen, in kürzer Zeit auftretenden Schwankungen. Die Intervall basierende Vorhersage ist implementiert in der Standard Abweichung Variante und in der Median absoluter Abweichung Variante. Die Intervall-Änderungen basieren auf einem adaptiven Vertrauensfenster um die Schwankungen des Arbeitsaufkommens zu bewältigen. Eine robuste VM Zusammenlegung für ein effizientes Energie und Performance Management. Dies ermöglicht die gegenseitige Abhängigkeit zwischen der Energie und der Performance zu minimieren. Unser Verfahren reduziert die Anzahl der VM-Migrationen im Vergleich mit den neu vor kurzem vorgestellten Verfahren. Dies trägt auch zur Reduzierung des durch das Netzwerk verursachten Energieverbrauches. Außerdem reduziert dieses Verfahren SLA-Verletzungen und die Anzahl von Änderungen an Energiezus-tänden. Ein generisches Modell für das Netzwerk eines Datenzentrums um die verzö-gerte Kommunikation und ihre Auswirkung auf die VM Performance und auf die Netzwerkenergie zu simulieren. Außerdem wird ein generisches Modell für ein Memory-Bus des Servers vorgestellt. Dieses Modell beinhaltet auch Modelle für die Latenzzeit und den Energieverbrauch für verschiedene Memory Frequenzen. Dies erlaubt eine Simulation der Memory Verzögerung und ihre Auswirkung auf die VM-Performance und auf den Memory Energieverbrauch. Kommunikation bewusste und Energie effiziente Zusammenlegung für parallele Applikationen um die dynamische Entdeckung von Kommunikationsmustern und das Umplanen von VMs zu ermöglichen. Das Umplanen von VMs benutzt eine auf den entdeckten Kommunikationsmustern basierende Migration. Eine neue Technik zur Entdeckung von dynamischen Mustern ist implementiert. Sie basiert auf der Signal Verarbeitung des Netzwerks von VMs, anstatt die Informationen des virtuellen Umstellung der Hosts oder der Initiierung der VMs zu nutzen. Das Ergebnis zeigt, dass unsere Methode die durchschnittliche Anwendung des Netzwerks reduziert und aufgrund der Reduzierung der aktiven Umstellungen Energie gespart. Außerdem bietet sie eine bessere VM Performance im Vergleich zu der CPU-basierten Platzierung. Memory bewusste VM Zusammenlegung für unabhängige VMs. Sie nutzt die Vielfalt des VMs Memory Zuganges um die Anwendung vom Memory-Bus der Hosts zu balancieren. Die vorgestellte Technik, Memory-Bus Load Balancing (MLB), verteilt die VMs reaktiv neu im Bezug auf ihre Anwendung vom Memory-Bus. Sie nutzt die VM Migration um die Performance des gesamtem Systems zu verbessern. Außerdem sind die dynamische Spannung, die Frequenz Skalierung des Memory und die MLB Methode kombiniert um ein besseres Energiesparen zu leisten.
N2  - Virtualized cloud data centers provide on-demand resources, enable agile resource provisioning, and host heterogeneous applications with different resource requirements. These data centers consume enormous amounts of energy, increasing operational expenses, inducing high thermal inside data centers, and raising carbon dioxide emissions. The increase in energy consumption can result from ineffective resource management that causes inefficient resource utilization. This dissertation presents detailed models and novel techniques and algorithms for virtual resource management in cloud data centers. The proposed techniques take into account Service Level Agreements (SLAs) and workload heterogeneity in terms of memory access demand and communication patterns of web applications and High Performance Computing (HPC) applications. To evaluate our proposed techniques, we use simulation and real workload traces of web applications and HPC applications and compare our techniques against the other recently proposed techniques using several performance metrics. The major contributions of this dissertation are the following: proactive resource provisioning technique based on robust optimization to increase the hosts' availability for hosting new VMs while minimizing the idle energy consumption. Additionally, this technique mitigates undesirable changes in the power state of the hosts by which the hosts' reliability can be enhanced in avoiding failure during a power state change. The proposed technique exploits the range-based prediction algorithm for implementing robust optimization, taking into consideration the uncertainty of demand. An adaptive range-based prediction for predicting workload with high fluctuations in the short-term. The range prediction is implemented in two ways: standard deviation and median absolute deviation. The range is changed based on an adaptive confidence window to cope with the workload fluctuations. A robust VM consolidation for efficient energy and performance management to achieve equilibrium between energy and performance trade-offs. Our technique reduces the number of VM migrations compared to recently proposed techniques. This also contributes to a reduction in energy consumption by the network infrastructure. Additionally, our technique reduces SLA violations and the number of power state changes. A generic model for the network of a data center to simulate the communication delay and its impact on VM performance, as well as network energy consumption. In addition, a generic model for a memory-bus of a server, including latency and energy consumption models for different memory frequencies. This allows simulating the memory delay and its influence on VM performance, as well as memory energy consumption. Communication-aware and energy-efficient consolidation for parallel applications to enable the dynamic discovery of communication patterns and reschedule VMs using migration based on the determined communication patterns. A novel dynamic pattern discovery technique is implemented, based on signal processing of network utilization of VMs instead of using the information from the hosts' virtual switches or initiation from VMs. The result shows that our proposed approach reduces the network's average utilization, achieves energy savings due to reducing the number of active switches, and provides better VM performance compared to CPU-based placement. Memory-aware VM consolidation for independent VMs, which exploits the diversity of VMs' memory access to balance memory-bus utilization of hosts. The proposed technique, Memory-bus Load Balancing (MLB), reactively redistributes VMs according to their utilization of a memory-bus using VM migration to improve the performance of the overall system. Furthermore, Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) of the memory and the proposed MLB technique are combined to achieve better energy savings.
KW  - Energieeffizienz
KW  - Cloud Datenzentren
KW  - Ressourcenmanagement
KW  - dynamische Umsortierung
KW  - energy efficiency
KW  - cloud datacenter
KW  - resource management
KW  - dynamic consolidation
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72399
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  - 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  - 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  - 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  - JOUR
A1  - Quinzan, Francesco
A1  - Göbel, Andreas
A1  - Wagner, Markus
A1  - Friedrich, Tobias
T1  - Evolutionary algorithms and submodular functions
BT  - benefits of heavy-tailed mutations
JF  - Natural computing : an innovative journal bridging biosciences and computer sciences ; an international journal
N2  - A core operator of evolutionary algorithms (EAs) is the mutation. Recently, much attention has been devoted to the study of mutation operators with dynamic and non-uniform mutation rates. Following up on this area of work, we propose a new mutation operator and analyze its performance on the (1 + 1) Evolutionary Algorithm (EA). Our analyses show that this mutation operator competes with pre-existing ones, when used by the (1 + 1) EA on classes of problems for which results on the other mutation operators are available. We show that the (1 + 1) EA using our mutation operator finds a (1/3)-approximation ratio on any non-negative submodular function in polynomial time. We also consider the problem of maximizing a symmetric submodular function under a single matroid constraint and show that the (1 + 1) EA using our operator finds a (1/3)-approximation within polynomial time. This performance matches that of combinatorial local search algorithms specifically designed to solve these problems and outperforms them with constant probability. Finally, we evaluate the performance of the (1 + 1) EA using our operator experimentally by considering two applications: (a) the maximum directed cut problem on real-world graphs of different origins, with up to 6.6 million vertices and 56 million edges and (b) the symmetric mutual information problem using a four month period air pollution data set. In comparison with uniform mutation and a recently proposed dynamic scheme, our operator comes out on top on these instances.
KW  - Evolutionary algorithms
KW  - Mutation operators
KW  - Submodular functions
KW  - Matroids
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1007/s11047-021-09841-7
SN  - 1572-9796
VL  - 20
IS  - 3
SP  - 561
EP  - 575
PB  - Springer Science + Business Media B.V.
CY  - Dordrecht
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  - 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  - BOOK
A1  - Tessenow, Philipp
A1  - Felgentreff, Tim
A1  - Bracha, Gilad
A1  - Hirschfeld, Robert
T1  - Extending a dynamic programming language and runtime environment with access control
T1  - Verbesserung gehosteter Dienste für kontinuierliche Integration
N2  - Complexity in software systems is a major factor driving development and maintenance costs. To master this complexity, software is divided into modules that can be developed and tested separately. In order to support this separation of modules, each module should provide a clean and concise public interface. Therefore, the ability to selectively hide functionality using access control is an important feature in a programming language intended for complex software systems.
  
Software systems are increasingly distributed, adding not only to their inherent complexity, but also presenting security challenges. The object-capability approach addresses these challenges by defining language properties providing only minimal capabilities to objects. One programming language that is based on the object-capability approach is Newspeak, a dynamic programming language designed for modularity and security. The Newspeak specification describes access control as one of Newspeak’s properties, because it is a requirement for the object-capability approach. However, access control, as defined in the Newspeak specification, is currently not enforced in its implementation.
  
This work introduces an access control implementation for Newspeak, enabling the security of object-capabilities and enhancing modularity. We describe our implementation of access control for Newspeak. We adapted the runtime environment, the reflective system, the compiler toolchain, and the virtual machine. Finally, we describe a migration strategy for the existing Newspeak code base, so that our access control implementation can be integrated with minimal effort.
N2  - Die Komplexität von Softwaresystemen hat einen hohen Einfluss auf Entwicklungs- und Wartungskosten. Um diese Komplexität zu beherschen, werden Softwaresysteme in Module unterteilt, da diese getrennt leichter zu entwickeln und zu testen sind. Zur Unterstützung einer sauberen Aufteilung von Modulen, sollten sie minimale und klar definierte Schnittstellen haben. Dafür ist die Fähigkeit, mit Hilfe der Berechtigungskontrolle selektiv die Sichtbarkeit von Funktionen eines Modules einzuschränken, von zentraler Bedeutung.

Softwaresysteme sind immer stärker verteilt, was nicht nur zu ihrer Komplexität beiträgt, sondern auch Herausforderungen bezüglich der Sicherheit mit sich bringt. Der Object-Capability-Ansatz löst genau jene Sicherheitsprobleme, da dadurch Programmobjekten nur die minimal erforderlichen Fähigkeiten gegeben werden. Für diesen Ansatz ist es essentiell, dass die öffentliche Schnittstelle eines Objektes durch Berechtigungskontrolle eingeschränkt werden kann. Auf dem Object-Capability-Ansatz basiert Newspeak, eine moderne und dynamische Programmiersprache, die besonders auf Sicherheit sowie Modularität Wert legt.

Die Berechtigungskontrolle ist eine zentrale Funktion, sowohl für die Modularität, als auch für die Sicherheit von Newspeak. Daher ist sie auch in der Spezifikation von Newspeak definiert. Bisher gibt es allerdings keine Implementierung, die die Berechtigungskontrolle durchsetzt.

In dieser Arbeit stellen wir eine Implementierung der Berechtigungskontrolle für Newspeak vor. Damit wird sowohl die Modularität von Newspeak Programmen verbessert, als auch die Sicherheit durch den Object-Capability-Ansatz erst ermöglicht. Wir beschreiben eine Implementierung der Berechtigungskontrolle für Newspeak und passen dabei die Laufzeitumgebung, die Reflexions- und Introspektionsmodule, den Compiler sowie die virtuelle Maschine an. Große Teile des Newspeak-Programmcodes müssen für die Benutzung der Berechtigungskontrolle angepasst werden. Durch eine Migration des Newspeak-Programmcodes wird es möglich, unsere Implementierung mit existierenden Newspeak-Programmen zu benutzen.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 107 
KW  - access control
KW  - virtual machines
KW  - Newspeak
KW  - dynamic programming languages
KW  - Zugriffskontrolle
KW  - virtuelle Maschinen
KW  - Newspeak
KW  - dynamische Programmiersprachen
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-92560
SN  - 978-3-86956-373-2
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 107
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Pape, Tobias
A1  - Treffer, Arian
A1  - Hirschfeld, Robert
A1  - Haupt, Michael
T1  - Extending a Java Virtual Machine to Dynamic Object-oriented Languages
N2  - There are two common approaches to implement a virtual machine (VM) for a dynamic object-oriented language. On the one hand, it can be implemented in a C-like language for best performance and maximum control over the resulting executable. On the other hand, it can be implemented in a language such as Java that allows for higher-level abstractions. These abstractions, such as proper object-oriented modularization, automatic memory management, or interfaces, are missing in C-like languages but they can simplify the implementation of prevalent but complex concepts in VMs, such as garbage collectors (GCs) or just-in-time compilers (JITs). Yet, the implementation of a dynamic object-oriented language in Java eventually results in two VMs on top of each other (double stack), which impedes performance. For statically typed languages, the Maxine VM solves this problem; it is written in Java but can be executed without a Java virtual machine (JVM). However, it is currently not possible to execute dynamic object-oriented languages in Maxine. This work presents an approach to bringing object models and execution models of dynamic object-oriented languages to the Maxine VM and the application of this approach to Squeak/Smalltalk. The representation of objects in and the execution of dynamic object-oriented languages pose certain challenges to the Maxine VM that lacks certain variation points necessary to enable an effortless and straightforward implementation of dynamic object-oriented languages' execution models. The implementation of Squeak/Smalltalk in Maxine as a feasibility study is to unveil such missing variation points.
N2  - Es gibt zwei übliche Wege, um eine virtuelle Maschine (VM) für eine dynamische objektorientierte Programmiersprache zu implementieren. Einerseits kann sie in einer C-ähnlichen Programmiersprache geschrieben werden, um bestmögliche Leistung zu erzielen und größtmöglichen Einfluss auf das sich ergebende ausführbare Programm zu haben. Andererseits kann sie in einer Sprache wie Java geschrieben werden, die weitreichendere Abstraktionen als die C-ähnlichen Sprachen erlaubt. Diese Abstraktionen, beispielsweise echte objektorientierte Modularisierung, automatische Speicherverwaltung oder explizite Schnittstellen, erlauben eine vereinfachtes Implementieren von VM-typischen, aber komplexen Konzepten, wie Speicherbereinigung (garbage collector, GCs) oder just-in-time-Compilern (JITs). Wird eine dynamische objektorientierte Programmiersprache in Java geschrieben, ist jedoch mit Leistungseinbußen zu rechen, da effektiv zwei aufeinander aufbauende virtuelle Maschinen entstehen. Die Maxine VM löst diese Problem für statisch getypte Programmiersprachen; sie ist in Java geschrieben, kann aber ohne jegliche Java VM (JVM) laufen. Es ist jedoch momentan nicht möglich, dynamische objektorientierte Programmiersprachen in Maxine auszuführen. Diese Arbeit stellt einen Ansatz zur Umsetzung von Objekt- und Ausführungsmodellen dynamischer objektorientierter Programmiersprachen innerhalb der Maxine VM vor, sowie dessen Anwendung auf Squeak/Smalltalk. Dabei stellt die Representation von Objekten und die Ausführung dynamischer objektorientierter Programmiersprachen bestimmte Heraus- und Anforderungen an die Maxine VM, die trotz des Fokus auf Modularität und Konfigurierbarkeit einige Variationspunkte vermissen lässt, welche wiederum für eine einfache Implementierung von besagten Ausführungsmodellen jedoch unerlässlich sind. Daher sollen durch eine testweise Implementierung von Squeak/Smalltalk in Maxine eben jene Variationspunkte identifiziert werden.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 82 
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-67438
SN  - 978-3-86956-266-7
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
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  - JOUR
A1  - Pfitzner, Bjarne
A1  - Steckhan, Nico
A1  - Arnrich, Bert
T1  - Federated learning in a medical context
BT  - a systematic literature review
JF  - ACM transactions on internet technology : TOIT / Association for Computing
N2  - Data privacy is a very important issue. Especially in fields like medicine, it is paramount to abide by the existing privacy regulations to preserve patients' anonymity. However, data is required for research and training machine learning models that could help gain insight into complex correlations or personalised treatments that may otherwise stay undiscovered. Those models generally scale with the amount of data available, but the current situation often prohibits building large databases across sites. So it would be beneficial to be able to combine similar or related data from different sites all over the world while still preserving data privacy. Federated learning has been proposed as a solution for this, because it relies on the sharing of machine learning models, instead of the raw data itself. That means private data never leaves the site or device it was collected on. Federated learning is an emerging research area, and many domains have been identified for the application of those methods. This systematic literature review provides an extensive look at the concept of and research into federated learning and its applicability for confidential healthcare datasets.
KW  - Federated learning
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1145/3412357
SN  - 1533-5399
SN  - 1557-6051
VL  - 21
IS  - 2
SP  - 1
EP  - 31
PB  - Association for Computing Machinery
CY  - New York
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  - 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  - 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  - 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  - 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  - CHAP
A1  - Palix, Nicolas
A1  - Lawall, Julia L.
A1  - Thomas, Gaël
A1  - Muller, Gilles
T1  - How Often do Experts Make Mistakes?
N2  - Large open-source software projects involve developers with a wide variety of backgrounds and expertise. Such software projects furthermore include many internal APIs that developers must understand and use properly. According to the intended purpose of these APIs, they are more or less frequently used, and used by developers with more or less expertise. In this paper, we study the impact of usage patterns and developer expertise on the rate of defects occurring in the use of internal APIs. For this preliminary study, we focus on memory management APIs in the Linux kernel, as the use of these has been shown to be highly error prone in previous work. We study defect rates and developer expertise, to consider e.g., whether widely used APIs are more defect prone because they are used by less experienced developers, or whether defects in widely used APIs are more likely to be fixed.
KW  - History of pattern occurrences
KW  - bug tracking
KW  - Herodotos
KW  - Coccinelle
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-41327
ER  - 
TY  - BOOK
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 2014
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 2014 vorgestellt.  Ausgewählte Projekte stellten ihre Ergebnisse am 9. April 2014 und 29. Oktober 2014 im Rahmen der Future SOC Lab Tag Veranstaltungen vor.
N2  - The “HPI Future SOC Lab” is a cooperation of the Hasso-Plattner-Institut (HPI) and industrial partners. Its mission is to enable and promote exchange and interaction between the research community and the industrial partners.
The HPI Future SOC Lab provides researchers with free of charge access to a complete infrastructure of state of the art hard- and software. This infrastructure includes components, which might be too expensive for an ordinary research environment, such as servers with up to 64 cores. The offerings address researchers particularly from but not limited to the areas of computer science and business information systems. Main areas of research include cloud computing, parallelization, and In-Memory technologies.
This technical report presents results of research projects executed in 2014. Selected projects have presented their results on April 9th and September 29th 2014 at the Future SOC Lab Day events.
KW  - Future SOC Lab
KW  - Forschungsprojekte
KW  - Multicore Architekturen
KW  - In-Memory Technologie
KW  - Cloud Computing
KW  - Future SOC Lab
KW  - research projects
KW  - multicore architectures
KW  - In-Memory technology
KW  - cloud computing
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-86271
ER  - 
TY  - BOOK
ED  - Meinel, Christoph
ED  - Polze, Andreas
ED  - Oswald, Gerhard
ED  - Strotmann, Rolf
ED  - Seibold, Ulrich
ED  - Schulzki, Bernard
T1  - HPI Future SOC Lab
BT  - Proceedings 2013
N2  - The “HPI Future SOC Lab” is a cooperation of the Hasso-Plattner-Institut (HPI) and industrial partners. Its mission is to enable and promote exchange and interaction between the research community and the industrial partners. The HPI Future SOC Lab provides researchers with free of charge access to a complete infrastructure of state of the art hard- and software. This infrastructure includes components, which might be too expensive for an ordinary research environment, such as servers with up to 64 cores. The offerings address researchers particularly from but not limited to the areas of computer science and business information systems. Main areas of research include cloud computing, parallelization, and In-Memory technologies. This technical report presents results of research projects executed in 2013. Selected projects have presented their results on April 10th and September 24th 2013 at the Future SOC Lab Day events.
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 2013 vorgestellt. Ausgewählte Projekte stellten ihre Ergebnisse am 10. April 2013 und 24. September 2013 im Rahmen der Future SOC Lab Tag Veranstaltungen vor.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 88 
KW  - future SOC lab
KW  - Forschungsprojekte
KW  - Multicore Architekturen
KW  - In-Memory Technologie
KW  - Cloud Computing
KW  - Future SOC Lab
KW  - research projects
KW  - multicore architectures
KW  - in-memory technology
KW  - cloud computing
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-68195
SN  - 978-3-86956-282-7
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 88
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
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
ED  - Meinel, Christoph
ED  - Polze, Andreas
ED  - Oswald, Gerhard
ED  - Strotmann, Rolf
ED  - Seibold, Ulrich
ED  - Schulzki, Bernard
T1  - HPI Future SOC Lab
BT  - Proceedings 2012
N2  - The “HPI Future SOC Lab” is a cooperation of the Hasso-Plattner-Institut (HPI) and industrial partners. Its mission is to enable and promote exchange and interaction between the research community and the industrial partners. The HPI Future SOC Lab provides researchers with free of charge access to a complete infrastructure of state of the art hard- and software. This infrastructure includes components, which might be too expensive for an ordinary research environment, such as servers with up to 64 cores. The offerings address researchers particularly from but not limited to the areas of computer science and business information systems. Main areas of research include cloud computing, parallelization, and In-Memory technologies. This technical report presents results of research projects executed in 2012. Selected projects have presented their results on June 18th and November 26th 2012 at the Future SOC Lab Day events.
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 2012 vorgestellt. Ausgewählte Projekte stellten ihre Ergebnisse am 18. April 2012 und 14. November 2012 im Rahmen der Future SOC Lab Tag Veranstaltungen vor.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 85 
KW  - Future SOC Lab
KW  - Forschungsprojekte
KW  - Multicore Architekturen
KW  - In-Memory Technologie
KW  - Cloud Computing
KW  - Future SOC Lab
KW  - research projects
KW  - multicore architectures
KW  - in-memory technology
KW  - cloud computing
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-68991
SN  - 978-3-86956-276-6
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
ED  - Meinel, Christoph
ED  - Polze, Andreas
ED  - Oswald, Gerhard
ED  - Strotmann, Rolf
ED  - Seibold, Ulrich
ED  - D‘Errico, Doc
T1  - HPI Future SOC Lab
BT  - Proceedings 2011
N2  - Together with industrial partners Hasso-Plattner-Institut (HPI) is currently establishing a “HPI Future SOC Lab,” which will provide a complete infrastructure for research on on-demand systems. The lab utilizes the latest, multi/many-core hardware and its practical implementation and testing as well as further development. The necessary components for such a highly ambitious project are provided by renowned companies: Fujitsu and Hewlett Packard provide their latest 4 and 8-way servers with 1-2 TB RAM, SAP will make available its latest Business byDesign (ByD) system in its most complete version. EMC² provides high performance storage systems and VMware offers virtualization solutions. The lab will operate on the basis of real data from large enterprises. The HPI Future SOC Lab, which will be open for use by interested researchers also from other universities, will provide an opportunity to study real-life complex systems and follow new ideas all the way to their practical implementation and testing. This technical report presents results of research projects executed in 2011. Selected projects have presented their results on June 15th and October 26th 2011 at the Future SOC Lab Day events.
N2  - In Kooperation mit Partnern aus der Industrie etabliert das Hasso-Plattner-Institut (HPI) ein “HPI Future SOC Lab”, das eine komplette Infrastruktur von hochkomplexen on-demand Systemen auf neuester, am Markt noch nicht verfügbarer, massiv paralleler (multi-/many-core) Hardware mit enormen Hauptspeicherkapazitäten und dafür konzipierte Software bereitstellt. Das HPI Future SOC Lab verfügt über prototypische 4- und 8-way Intel 64-Bit Serversysteme von Fujitsu und Hewlett-Packard mit 32- bzw. 64-Cores und 1 - 2 TB Hauptspeicher. Es kommen weiterhin hochperformante Speichersysteme von EMC². SAP stellt ihre neueste Business by Design (ByD) Software zur Verfügung und auch komplexe reale Unternehmensdaten stehen zur Verfügung, auf die für Forschungszwecke zugegriffen werden kann. Interessierte Wissenschaftler aus universitären und außeruniversitären Forschungsinstitutionen können im HPI Future SOC Lab zukünftige hoch-komplexe IT-Systeme untersuchen, neue Ideen / Datenstrukturen / Algorithmen entwickeln und bis hin zur praktischen Erprobung verfolgen. In diesem Technischen Bericht werden die Ergebnisse der Forschungsprojekte des Jahres 2011 vorgestellt. Ausgewählte Projekte stellten ihre Ergebnisse am 15. Juni 2011 und 26. Oktober 2011 im Rahmen der Future SOC Lab Tag Veranstaltungen vor.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 70 
KW  - Future SOC Lab
KW  - Forschungsprojekte
KW  - Multicore Architekturen
KW  - In-Memory Technologie
KW  - Future SOC Lab
KW  - Research Projects
KW  - Multicore architectures
KW  - In-Memory technology
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-64004
SN  - 978-3-86956-230-8
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  - JOUR
A1  - Wang, Cheng
A1  - Yang, Haojin
A1  - Meinel, Christoph
T1  - Image Captioning with Deep Bidirectional LSTMs and Multi-Task Learning
JF  - ACM transactions on multimedia computing, communications, and applications
N2  - Generating a novel and descriptive caption of an image is drawing increasing interests in computer vision, natural language processing, and multimedia communities. In this work, we propose an end-to-end trainable deep bidirectional LSTM (Bi-LSTM (Long Short-Term Memory)) model to address the problem. By combining a deep convolutional neural network (CNN) and two separate LSTM networks, our model is capable of learning long-term visual-language interactions by making use of history and future context information at high-level semantic space. We also explore deep multimodal bidirectional models, in which we increase the depth of nonlinearity transition in different ways to learn hierarchical visual-language embeddings. Data augmentation techniques such as multi-crop, multi-scale, and vertical mirror are proposed to prevent over-fitting in training deep models. To understand how our models "translate" image to sentence, we visualize and qualitatively analyze the evolution of Bi-LSTM internal states over time. The effectiveness and generality of proposed models are evaluated on four benchmark datasets: Flickr8K, Flickr30K, MSCOCO, and Pascal1K datasets. We demonstrate that Bi-LSTM models achieve highly competitive performance on both caption generation and image-sentence retrieval even without integrating an additional mechanism (e.g., object detection, attention model). Our experiments also prove that multi-task learning is beneficial to increase model generality and gain performance. We also demonstrate the performance of transfer learning of the Bi-LSTM model significantly outperforms previous methods on the Pascal1K dataset.
KW  - Deep learning
KW  - LSTM
KW  - multimodal representations
KW  - image captioning
KW  - mutli-task learning
Y1  - 2018
U6  - https://doi.org/10.1145/3115432
SN  - 1551-6857
SN  - 1551-6865
VL  - 14
IS  - 2
PB  - Association for Computing Machinery
CY  - New York
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  - BOOK
A1  - Weyand, Christopher
A1  - Chromik, Jonas
A1  - Wolf, Lennard
A1  - Kötte, Steffen
A1  - Haase, Konstantin
A1  - Felgentreff, Tim
A1  - Lincke, Jens
A1  - Hirschfeld, Robert
T1  - Improving hosted continuous integration services
T1  - Verbesserung gehosteter Dienste für kontinuierliche Integration
N2  - Developing large software projects is a complicated task and can be demanding for developers. Continuous integration is common practice for reducing complexity. By integrating and testing changes often, changesets are kept small and therefore easily comprehensible. Travis CI is a service that offers continuous integration and continuous deployment in the cloud. Software projects are build, tested, and deployed using the Travis CI infrastructure without interrupting the development process. This report describes how Travis CI works, presents how time-driven, periodic building is implemented as well as how CI data visualization can be done, and proposes a way of dealing with dependency problems.
N2  - Große Softwareprojekte zu entwickeln, ist eine komplizierte Aufgabe und fordernd für Entwickler. Kontinuierliche Integration ist eine geläufige Praxis zur Komplexitätsreduktion. Durch häufiges Integrieren und Testen werden Änderungen klein gehalten und sind daher übersichtlich. Travis CI ist ein Dienst, der kontinuierliche Integration und kontinuierliche Bereitstellung in der Cloud anbietet. Softwareprojekte werden auf der Travis CI Infrastruktur gebaut, getestet und bereitgestellt, ohne dass der Entwicklungsprozess unterbrochen wird. Dieser Bericht beschreibt, die Travis CI funktioniert, zeigt wie zeitgesteuertes, periodisches Bauen implentiert wurde, wie CI-Daten visualisiert werden können und schlägt ein Verfahren vor mit dem Abhängigkeitsprobleme gelöst werden können.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 108 
KW  - Travis CI
KW  - continuous integration
KW  - continuous testing
KW  - software tests
KW  - software architecture
KW  - periodic tasks
KW  - dependencies
KW  - visualization
KW  - Travis CI
KW  - kontinuierliche Integration
KW  - kontinuierliches Testen
KW  - Softwaretests
KW  - Softwarearchitektur
KW  - periodische Aufgaben
KW  - Abhängigkeiten
KW  - Visualisierung
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-94251
SN  - 978-3-86956-377-0
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 108
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
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  - 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  - 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  - JOUR
A1  - Perscheid, Cindy
T1  - Integrative biomarker detection on high-dimensional gene expression data sets
BT  - a survey on prior knowledge approaches
JF  - Briefings in bioinformatics
N2  - Gene expression data provide the expression levels of tens of thousands of genes from several hundred samples. These data are analyzed to detect biomarkers that can be of prognostic or diagnostic use. Traditionally, biomarker detection for gene expression data is the task of gene selection. The vast number of genes is reduced to a few relevant ones that achieve the best performance for the respective use case. Traditional approaches select genes based on their statistical significance in the data set. This results in issues of robustness, redundancy and true biological relevance of the selected genes. Integrative analyses typically address these shortcomings by integrating multiple data artifacts from the same objects, e.g. gene expression and methylation data. When only gene expression data are available, integrative analyses instead use curated information on biological processes from public knowledge bases. With knowledge bases providing an ever-increasing amount of curated biological knowledge, such prior knowledge approaches become more powerful. This paper provides a thorough overview on the status quo of biomarker detection on gene expression data with prior biological knowledge. We discuss current shortcomings of traditional approaches, review recent external knowledge bases, provide a classification and qualitative comparison of existing prior knowledge approaches and discuss open challenges for this kind of gene selection.
KW  - gene selection
KW  - external knowledge bases
KW  - biomarker detection
KW  - gene
KW  - expression
KW  - prior knowledge
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1093/bib/bbaa151
SN  - 1467-5463
SN  - 1477-4054
VL  - 22
IS  - 3
PB  - Oxford Univ. Press
CY  - Oxford
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mueller, Stefanie
T1  - Interacting with personal fabrication devices
T1  - Interaktion mit Personal Fabrication Geräten
N2  - Personal fabrication tools, such as 3D printers, are on the way of enabling a future in which non-technical users will be able to create custom objects. However, while the hardware is there, the current interaction model behind existing design tools is not suitable for non-technical users. Today, 3D printers are operated by fabricating the object in one go, which tends to take overnight due to the slow 3D printing technology. Consequently, the current interaction model requires users to think carefully before printing as every mistake may imply another overnight print. Planning every step ahead, however, is not feasible for non-technical users as they lack the experience to reason about the consequences of their design decisions. 

In this dissertation, we propose changing the interaction model around personal fabrication tools to better serve this user group. We draw inspiration from personal computing and argue that the evolution of personal fabrication may resemble the evolution of personal computing: Computing started with machines that executed a program in one go before returning the result to the user. By decreasing the interaction unit to single requests, turn-taking systems such as the command line evolved, which provided users with feedback after every input. Finally, with the introduction of direct-manipulation interfaces, users continuously interacted with a program receiving feedback about every action in real-time. In this dissertation, we explore whether these interaction concepts can be applied to personal fabrication as well. 

We start with fabricating an object in one go and investigate how to tighten the feedback-cycle on an object-level: We contribute a method called low-fidelity fabrication, which saves up to 90% fabrication time by creating objects as fast low-fidelity previews, which are sufficient to evaluate key design aspects. Depending on what is currently being tested, we propose different conversions that enable users to focus on different parts: faBrickator allows for a modular design in the early stages of prototyping; when users move on WirePrint allows quickly testing an object's shape, while Platener allows testing an object's technical function. We present an interactive editor for each technique and explain the underlying conversion algorithms.

By interacting on smaller units, such as a single element of an object, we explore what it means to transition from systems that fabricate objects in one go to turn-taking systems. We start with a 2D system called constructable: Users draw with a laser pointer onto the workpiece inside a laser cutter. The drawing is captured with an overhead camera. As soon as the the user finishes drawing an element, such as a line, the constructable system beautifies the path and cuts it--resulting in physical output after every editing step. We extend constructable towards 3D editing by developing a novel laser-cutting technique for 3D objects called LaserOrigami that works by heating up the workpiece with the defocused laser until the material becomes compliant and bends down under gravity. While constructable and LaserOrigami allow for fast physical feedback, the interaction is still best described as turn-taking since it consists of two discrete steps: users first create an input and afterwards the system provides physical output.  

By decreasing the interaction unit even further to a single feature, we can achieve real-time physical feedback: Input by the user and output by the fabrication device are so tightly coupled that no visible lag exists. This allows us to explore what it means to transition from turn-taking interfaces, which only allow exploring one option at a time, to direct manipulation interfaces with real-time physical feedback, which allow users to explore the entire space of options continuously with a single interaction. We present a system called FormFab, which allows for such direct control. FormFab is based on the same principle as LaserOrigami: It uses a workpiece that when warmed up becomes compliant and can be reshaped. However, FormFab achieves the reshaping not based on gravity, but through a pneumatic system that users can control interactively. As users interact, they see the shape change in real-time.

We conclude this dissertation by extrapolating the current evolution into a future in which large numbers of people use the new technology to create objects. We see two additional challenges on the horizon: sustainability and intellectual property. We investigate sustainability by demonstrating how to print less and instead patch physical objects. We explore questions around intellectual property with a system called Scotty that transfers objects without creating duplicates, thereby preserving the designer's copyright.
N2  - Personal Fabrication Geräte, wie zum Beispiel 3D Drucker, sind dabei eine Zukunft zu ermöglichen in der selbst Benutzer ohne technisches Fachwissen eigene Objekte erstellen können. Obwohl die Hardware nun verfügbar ist, gibt es derzeit kein geeignetes Interaktionsmodel für Benutzer ohne Fachwissen. Heutzutage werden Objekte mit dem 3D Drucker in einem Stück hergestellt. Da der 3D Druck noch ein sehr langsames Verfahren ist und häufig so lange dauert, dass das Objekt über Nacht hergestellt werden muss, müssen Benutzer sorgfältig alles überprüfen bevor sie den Druckauftrag abschicken, da jeder Fehler einen weiteren Tag Wartezeit bedeuten kann. Benutzer ohne technischen Hintergrund haben jedoch nicht das notwendige Fachwissen um alle Faktoren vorhersagen zu können. 

In dieser Dissertation schlagen wir vor das Interaktionsmodel von Personal Fabrication Geräten zu ändern, um diese Benutzer besser zu unterstützen. Wir argumentieren, dass die Entwicklung von Personal Fabrication Geräten der Entwicklung von Personal Computern gleicht. Die ersten Computer arbeiteten ein Programm vollständig ab, bevor sie ein Ergebnis an den Benutzer zurückgaben. Durch die Verkleinerung der Interaktionseinheit von ganzen Programmen zu einzelnen Anfragen wurden turn-taking Systeme wie die Kommandozeile möglich. Mit der Einführung von direkter Manipulation konnten Benutzer schließlich kontinuierlich mit dem Program arbeiten: sie erhielten Feedback über jede einzelne Interaktion in Echtzeit. Wir untersuchen in dieser Arbeit ob die gleichen Interaktionskonzepte auf Personal Fabrication Geräte angewendet werden können.

Wir beginnen diese Arbeit damit zu untersuchen wie man die Feedbackzeit bei der Interaktion mit ganzen Objekten verkürzen kann. Wir präsentieren eine Methode mit dem Namen Low-fidelity Fabrication, die bis zu 90% Druckzeit spart. Low-fidelity fabrication ist schnell, weil es 3D Modelle als grobe Vorschauobjekte druckt, die aber ausreichen um die Aspekte zu testen, die gerade wichtig sind. Abhängig vom aktuellen Testfokus schlagen wir vor verschiedene Konvertierungen vorzunehmen: Unser System faBrickator ist besonders für die ersten Testläufe geeignet, wenn ein modulares Design wichtig ist. Unser System WirePrint ist besonders nützlich im nächsten Schritt, wenn die Form des Objektes erhalten bleiben soll. Am Ende erlaubt unser System Platener ein Objekt so zu konvertieren, dass die technische Funktion des Objektes bewahrt wird. Wir erklären das Design unserer interaktiven Editoren und die zugrunde liegenden Konvertierungsalgorithmen.

Durch die Verkleinerung der Interaktionseinheit auf ein einzelnes Element, wie zum Beispiel einer Linie, untersuchen wir wie man Objekt-basierte Fabrikationssysteme in turn-taking Systeme umwandeln kann. Wir zeigen unser 2D System constructable, das auf einem Laser-Cutter basiert. Benutzer von constructable verwenden einen Laserpointer um auf das Werkstück im Laser-Cutter zu zeichnen. Die Zeichnung wird mit einer Kamera aufgenommen, korrigiert, und anschließend direkt mit dem Laser-Cutter ausgeschnitten. Wir erweitern constructable zu 3D mit unserer neuen Laser-Cutter Technologie Laser-Origami. LaserOrigami erzeugt 3D Objekte, indem es mit dem defokussierten Laser das Werkstück erhitzt bis es verformbar wird, die Schwerkraft biegt das Werkstück anschließend in seine 3D Form. Obwohl constructable und LaserOrigami physisches Feedback schnell erzeugen, ist die Interaktion dennoch am besten als turn-taking zu beschreiben: Benutzer editieren zuerst und sehen danach das Ergebnis.

Indem wir die Interaktionseinheit noch einmal verkleinern, nun auf ein einziges Feature, können wir Echtzeitfabrikation erreichen: Benutzereingabe und physisches Feedback sind so eng miteinander verbunden, dass es keine sichtbare Verzögerung mehr gibt. Damit können wir untersuchen, was es bedeutet von turn-taking Systemen zu direkter Manipulation überzugehen. Wir zeigen ein System mit dem Namen FormFab, das solch eine direkte interaktive Kontrolle ermöglicht. FormFab basiert auf dem gleichen Prinzip wie LaserOrigami: Ein Werkstück wird erhitzt bis es verformbar wird. Allerdings verwendet FormFab nicht die Schwerkraft zum verformen, sondern ein pneumatisches System, das Benutzer interaktiv steuern können. Wenn Benutzer den Luftdruck ändern, sehen sie wie sich die Größe der Form in Echtzeit ändert. Dies erlaubt ihnen die beste Entscheidung zu treffen während sie verschiedene Optionen evaluieren.

Im letzten Kapitel dieser Dissertation extrapolieren wir die aktuelle Entwicklung in eine Zukunft in der eine große Anzahl von Personen eigene Objekte herstellen werden. Dabei entstehen zwei neue Herausforderungen: Nachhaltigkeit und das Bewahren von intellektuellem Eigentum.
KW  - human computer interaction
KW  - 3D printing
KW  - 3D Drucken
KW  - Laser Cutten
KW  - Interaktionsmodel
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100908
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  - Shekhar, Sumit
A1  - Reimann, Max
A1  - Mayer, Maximilian
A1  - Semmo, Amir
A1  - Pasewaldt, Sebastian
A1  - Döllner, Jürgen
A1  - Trapp, Matthias
T1  - Interactive photo editing on smartphones via intrinsic decomposition
JF  - Computer graphics forum : journal of the European Association for Computer Graphics
N2  - Intrinsic decomposition refers to the problem of estimating scene characteristics, such as albedo and shading, when one view or multiple views of a scene are provided. The inverse problem setting, where multiple unknowns are solved given a single known pixel-value, is highly under-constrained. When provided with correlating image and depth data, intrinsic scene decomposition can be facilitated using depth-based priors, which nowadays is easy to acquire with high-end smartphones by utilizing their depth sensors. In this work, we present a system for intrinsic decomposition of RGB-D images on smartphones and the algorithmic as well as design choices therein. Unlike state-of-the-art methods that assume only diffuse reflectance, we consider both diffuse and specular pixels. For this purpose, we present a novel specularity extraction algorithm based on a multi-scale intensity decomposition and chroma inpainting. At this, the diffuse component is further decomposed into albedo and shading components. We use an inertial proximal algorithm for non-convex optimization (iPiano) to ensure albedo sparsity. Our GPU-based visual processing is implemented on iOS via the Metal API and enables interactive performance on an iPhone 11 Pro. Further, a qualitative evaluation shows that we are able to obtain high-quality outputs. Furthermore, our proposed approach for specularity removal outperforms state-of-the-art approaches for real-world images, while our albedo and shading layer decomposition is faster than the prior work at a comparable output quality. Manifold applications such as recoloring, retexturing, relighting, appearance editing, and stylization are shown, each using the intrinsic layers obtained with our method and/or the corresponding depth data.
KW  - CCS Concepts
KW  - center dot Computing
KW  - methodologie
KW  - Image-based rendering
KW  - Image
KW  - processing
KW  - Computational photography
Y1  - 2021
U6  - https://doi.org/10.1111/cgf.142650
SN  - 0167-7055
SN  - 1467-8659
VL  - 40
SP  - 497
EP  - 510
PB  - Blackwell
CY  - Oxford
ER  - 
TY  - THES
A1  - Trapp, Matthias
T1  - Interactive rendering techniques for focus+context visualization of 3D geovirtual environments
T1  - Interaktive Rendering-Techniken für die Fokus-&-Kontext-Visualisierung von geovirtuellen 3D-Umgebungen
N2  - This thesis introduces a collection of new real-time rendering techniques and applications for focus+context visualization of interactive 3D geovirtual environments such as virtual 3D city and landscape models. These environments are generally characterized by a large number of objects and are of high complexity with respect to geometry and textures. For these reasons, their interactive 3D rendering represents a major challenge. Their 3D depiction implies a number of weaknesses such as occlusions, cluttered image contents, and partial screen-space usage. To overcome these limitations and, thus, to facilitate the effective communication of geo-information, principles of focus+context visualization can be used for the design of real-time 3D rendering techniques for 3D geovirtual environments (see Figure). In general, detailed views of a 3D geovirtual environment are combined seamlessly with abstracted views of the context within a single image. To perform the real-time image synthesis required for interactive visualization, dedicated parallel processors (GPUs) for rasterization of computer graphics primitives are used. For this purpose, the design and implementation of appropriate data structures and rendering pipelines are necessary. The contribution of this work comprises the following five real-time rendering methods: • The rendering technique for 3D generalization lenses enables the combination of different 3D city geometries (e.g., generalized versions of a 3D city model) in a single image in real time. The method is based on a generalized and fragment-precise clipping approach, which uses a compressible, raster-based data structure. It enables the combination of detailed views in the focus area with the representation of abstracted variants in the context area. • The rendering technique for the interactive visualization of dynamic raster data in 3D geovirtual environments facilitates the rendering of 2D surface lenses. It enables a flexible combination of different raster layers (e.g., aerial images or videos) using projective texturing for decoupling image and geometry data. Thus, various overlapping and nested 2D surface lenses of different contents can be visualized interactively. • The interactive rendering technique for image-based deformation of 3D geovirtual environments enables the real-time image synthesis of non-planar projections, such as cylindrical and spherical projections, as well as multi-focal 3D fisheye-lenses and the combination of planar and non-planar projections. • The rendering technique for view-dependent multi-perspective views of 3D geovirtual environments, based on the application of global deformations to the 3D scene geometry, can be used for synthesizing interactive panorama maps to combine detailed views close to the camera (focus) with abstract views in the background (context). This approach reduces occlusions, increases the usage the available screen space, and reduces the overload of image contents. • The object-based and image-based rendering techniques for highlighting objects and focus areas inside and outside the view frustum facilitate preattentive perception. The concepts and implementations of interactive image synthesis for focus+context visualization and their selected applications enable a more effective communication of spatial information, and provide building blocks for design and development of new applications and systems in the field of 3D geovirtual environments.
N2  - Die Darstellung immer komplexerer raumbezogener Information durch Geovisualisierung stellt die existierenden Technologien und den Menschen ständig vor neue Herausforderungen. In dieser Arbeit werden fünf neue, echtzeitfähige Renderingverfahren und darauf basierende Anwendungen für die Fokus-&-Kontext-Visualisierung von interaktiven geovirtuellen 3D-Umgebungen – wie virtuelle 3D-Stadt- und Landschaftsmodelle – vorgestellt. Die große Menge verschiedener darzustellender raumbezogener Information in 3D-Umgebungen führt oft zu einer hohen Anzahl unterschiedlicher Objekte und somit zu einer hohen Geometrie- und Texturkomplexität. In der Folge verlieren 3D-Darstellungen durch Verdeckungen, überladene Bildinhalte und eine geringe Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bildraumes an Informationswert. Um diese Beschränkungen zu kompensieren und somit die Kommunikation raumbezogener Information zu verbessern, kann das Prinzip der Fokus-&-Kontext-Visualisierung angewendet werden. Hierbei wird die für den Nutzer wesentliche Information als detaillierte Ansicht im Fokus mit abstrahierter Kontextinformation nahtlos miteinander kombiniert. Um das für die interaktive Visualisierung notwendige Echtzeit-Rendering durchzuführen, können spezialisierte Parallelprozessoren für die Rasterisierung von computergraphischen Primitiven (GPUs) verwendet werden. Dazu ist die Konzeption und Implementierung von geeigneten Datenstrukturen und Rendering-Pipelines notwendig. Der Beitrag dieser Arbeit umfasst die folgenden fünf Renderingverfahren. • Das Renderingverfahren für interaktive 3D-Generalisierungslinsen: Hierbei wird die Kombination unterschiedlicher 3D-Szenengeometrien, z. B. generalisierte Varianten eines 3DStadtmodells, in einem Bild ermöglicht. Das Verfahren basiert auf einem generalisierten Clipping-Ansatz, der es erlaubt, unter Verwendung einer komprimierbaren, rasterbasierten Datenstruktur beliebige Bereiche einer 3D-Szene freizustellen bzw. zu kappen. Somit lässt sich eine Kombination von detaillierten Ansichten im Fokusbereich mit der Darstellung einer abstrahierten Variante im Kontextbereich implementieren. • Das Renderingverfahren zur Visualisierung von dynamischen Raster-Daten in geovirtuellen 3D-Umgebungen zur Darstellung von 2D-Oberflächenlinsen: Die Verwendung von projektiven Texturen zur Entkoppelung von Bild- und Geometriedaten ermöglicht eine flexible Kombination verschiedener Rasterebenen (z.B. Luftbilder oder Videos). Somit können verschiedene überlappende sowie verschachtelte 2D-Oberflächenlinsen mit unterschiedlichen Dateninhalten interaktiv visualisiert werden. • Das Renderingverfahren zur bildbasierten Deformation von geovirtuellen 3D-Umgebungen: Neben der interaktiven Bildsynthese von nicht-planaren Projektionen, wie beispielsweise zylindrischen oder sphärischen Panoramen, lassen sich mit diesem Verfahren multifokale 3D-Fischaugen-Linsen erzeugen sowie planare und nicht-planare Projektionen miteinander kombinieren. • Das Renderingverfahren für die Generierung von sichtabhängigen multiperspektivischen Ansichten von geovirtuellen 3D-Umgebungen: Das Verfahren basiert auf globalen Deformationen der 3D-Szenengeometrie und kann zur Erstellung von interaktiven 3D-Panoramakarten verwendet werden, welche beispielsweise detaillierte Absichten nahe der virtuellen Kamera (Fokus) mit abstrakten Ansichten im Hintergrund (Kontext) kombinieren. Dieser Ansatz reduziert Verdeckungen, nutzt den zur Verfügung stehenden Bildraum in verbesserter Weise aus und reduziert das Überladen von Bildinhalten. • Objekt-und bildbasierte Renderingverfahren für die Hervorhebung von Fokus-Objekten und Fokus-Bereichen innerhalb und außerhalb des sichtbaren Bildausschnitts, um die präattentive Wahrnehmung eines Benutzers besser zu unterstützen. Die in dieser Arbeit vorgestellten Konzepte, Entwürfe und Implementierungen von interaktiven Renderingverfahren zur Fokus-&-Kontext-Visualisierung sowie deren ausgewählte Anwendungen ermöglichen eine effektivere Kommunikation raumbezogener Information und repräsentieren softwaretechnische Bausteine für die Entwicklung neuer Anwendungen und Systeme im Bereich der geovirtuellen 3D-Umgebungen.
KW  - 3D Computer Grafik
KW  - Interaktives Rendering
KW  - Fokus-&-Kontext Visualisierung
KW  - 3D Computer Graphics
KW  - Interactive Rendering
KW  - Focus+Context Visualization
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-66824
ER  - 
TY  - BOOK
ED  - Richter, Stefan
ED  - Henze, Stefan
ED  - Büttner, Eiko
ED  - Bach, Steffen
ED  - Polze, Andreas
T1  - Java language conversion assistant : an analysis
N2  - This document is an analysis of the 'Java Language Conversion Assistant'. Itr will also cover a language analysis of the Java Programming Language as well as a survey of related work concerning Java and C# interoperability on the one hand and language conversion in general on the other. Part I deals with language analysis. Part II covers the JLCA tool and tests used to analyse the tool. Additionally, it gives an overview of the above mentioned related work. Part III presents a complete project that has been translated using the JLCA.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 04 
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-33151
SN  - 978-3-937786-10-0
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
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  - 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  - 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  - 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  - 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  - 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  - 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  -