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  -