Institut für Informatik und Computational Science
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Recent philosophical analyses of the epistemic dimension of images in the sciences show a certain trend in acknowledging potential roles of these images beyond their merely decorative or pedagogical functions. We argue, however, that this new debate has yet paid little attention to a special type of pictures, we call ‘visual metaphor’, and its versatile heuristic potential in organizing data, supporting communication, and guiding research, modeling, and theory formation. Based on a case study of Conrad Hal Waddington’s epigenetic landscape images in biology, we develop a descriptive framework applicable to heuristic roles of various visual metaphors in the sciences.
In this extended abstract, we will analyze the current challenges for the envisioned Self-Adaptive CPS. In addition, we will outline our results to approach these challenges with SMARTSOS [10] a generic approach based on extensions of graph transformation systems employing open and adaptive collaborations and models at runtime for trustworthy self-adaptation, self-organization, and evolution of the individual systems and the system-of-systems level taking the independent development, operation, management, and evolution of these systems into account.
The Internet can be considered as the most important infrastructure for modern society and businesses. A loss of Internet connectivity has strong negative financial impacts for businesses and economies. Therefore, assessing Internet connectivity, in particular beyond their own premises and area of direct control, is of growing importance in the face of potential failures, accidents, and malicious attacks. This paper presents CORIA, a software framework for an easy analysis of connectivity risks based on large network graphs. It provides researchers, risk analysts, network managers and security consultants with a tool to assess an organization's connectivity and paths options through the Internet backbone, including a user-friendly and insightful visual representation of results. CORIA is flexibly extensible in terms of novel data sets, graph metrics, and risk scores that enable further use cases. The performance of CORIA is evaluated by several experiments on the Internet graph and further randomly generated networks.
This paper describes architectural extensions for a dynamically scheduled processor, so that it can be used in three different operation modes, ranging from high-performance, to high-reliability. With minor hardware-extensions of the control path, the resources of the superscalar data-path can be used either for high-performance execution, fail-safe-operation, or fault-tolerant-operation. This makes the processor-architecture a very good candidate for applications with dynamically changing reliability requirements, e.g. for automotive applications. The paper reports the hardware-overhead for the extensions, and investigates the performance penalties introduced by the fail-safe and fault-tolerant mode. Furthermore, a comprehensive fault simulation was carried out in order to investigate the fault-coverage of the proposed approach.
Handling manufacturing and aging faults with software-based techniques in tiny embedded systems
(2017)
Non-volatile memory area occupies a large portion of the area of a chip in an embedded system. Such memories are prone to manufacturing faults, retention faults, and aging faults. The paper presents a single software based technique that allows for handling all of these fault types in tiny embedded systems without the need for hardware support. This is beneficial for low-cost embedded systems with simple memory architectures. A software infrastructure and a flow are presented that demonstrate how the presented technique is used in general for fault handling right after manufacturing and in-the-field. Moreover, a full implementation is presented for a MSP430 microcontroller, along with a discussion of the performance, overhead, and reliability impacts.
Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die semantische Suche im Kontext heutiger Informationsmanagementsysteme. Zu diesen Systemen zählen Intranets, Web 3.0-Anwendungen sowie viele Webportale, die Informationen in heterogenen Formaten und Strukturen beinhalten. Auf diesen befinden sich einerseits Daten in strukturierter Form und andererseits Dokumente, die inhaltlich mit diesen Daten in Beziehung stehen. Diese Dokumente sind jedoch in der Regel nur teilweise strukturiert oder vollständig unstrukturiert. So beschreiben beispielsweise Reiseportale durch strukturierte Daten den Zeitraum, das Reiseziel, den Preis einer Reise und geben in unstrukturierter Form weitere Informationen, wie Beschreibungen zum Hotel, Zielort, Ausflugsziele an.
Der Fokus heutiger semantischer Suchmaschinen liegt auf dem Finden von Wissen entweder in strukturierter Form, auch Faktensuche genannt, oder in semi- bzw. unstrukturierter Form, was üblicherweise als semantische Dokumentensuche bezeichnet wird. Einige wenige Suchmaschinen versuchen die Lücke zwischen diesen beiden Ansätzen zu schließen. Diese durchsuchen zwar gleichzeitig strukturierte sowie unstrukturierte Daten, werten diese jedoch entweder weitgehend voneinander unabhängig aus oder schränken die Suchmöglichkeiten stark ein, indem sie beispielsweise nur bestimmte Fragemuster unterstützen. Hierdurch werden die im System verfügbaren Informationen nicht ausgeschöpft und gleichzeitig unterbunden, dass Zusammenhänge zwischen einzelnen Inhalten der jeweiligen Informationssysteme und sich ergänzende Informationen den Benutzer erreichen.
Um diese Lücke zu schließen, wurde in der vorliegenden Arbeit ein neuer hybrider semantischer Suchansatz entwickelt und untersucht, der strukturierte und semi- bzw. unstrukturierte Inhalte während des gesamten Suchprozesses kombiniert. Durch diesen Ansatz werden nicht nur sowohl Fakten als auch Dokumente gefunden, es werden auch Zusammenhänge, die zwischen den unterschiedlich strukturierten Daten bestehen, in jeder Phase der Suche genutzt und fließen in die Suchergebnisse mit ein. Liegt die Antwort zu einer Suchanfrage nicht vollständig strukturiert, in Form von Fakten, oder unstrukturiert, in Form von Dokumenten vor, so liefert dieser Ansatz eine Kombination der beiden. Die Berücksichtigung von unterschiedlich Inhalten während des gesamten Suchprozesses stellt jedoch besondere Herausforderungen an die Suchmaschine. Diese muss in der Lage sein, Fakten und Dokumente in Abhängigkeit voneinander zu durchsuchen, sie zu kombinieren sowie die unterschiedlich strukturierten Ergebnisse in eine geeignete Rangordnung zu bringen. Weiterhin darf die Komplexität der Daten nicht an die Endnutzer weitergereicht werden. Die Darstellung der Inhalte muss vielmehr sowohl bei der Anfragestellung als auch bei der Darbietung der Ergebnisse verständlich und leicht interpretierbar sein.
Die zentrale Fragestellung der Arbeit ist, ob ein hybrider Ansatz auf einer vorgegebenen Datenbasis die Suchanfragen besser beantworten kann als die semantische Dokumentensuche und die Faktensuche für sich genommen, bzw. als eine Suche die diese Ansätze im Rahmen des Suchprozesses nicht kombiniert. Die durchgeführten Evaluierungen aus System- und aus Benutzersicht zeigen, dass die im Rahmen der Arbeit entwickelte hybride semantische Suchlösung durch die Kombination von strukturierten und unstrukturierten Inhalten im Suchprozess bessere Antworten liefert als die oben genannten Verfahren und somit Vorteile gegenüber bisherigen Ansätzen bietet. Eine Befragung von Benutzern macht deutlich, dass die hybride semantische Suche als verständlich empfunden und für heterogen strukturierte Datenmengen bevorzugt wird.
Die zunehmende Digitalisierung des Lebens hält in vielen Bereichen Einzug. Im Sinne der Forderung nach lebenslangem Lernen und mit dem Ziel den vielfältigen sich ändernden Anforderungen des täglichen Lebens erfolgreich zu begegnen, bedarf es der Schaffung einer individuellen und persönlichen Lernumgebung jedes Einzelnen. Dieser Beitrag setzt sich zunächst kritisch mit dem Begriff der persönlichen Lernumgebung auseinander. Darauf aufbauend wird der Betrachtungsrahmen auf die Verwendung innerhalb der Institution Hochschule eingeengt. Hieraus erwachsen sowohl Herausforderungen als auch Divergenzen im Spannungsfeld zwischen institutioneller und persönlicher Lernumgebung, die innerhalb eines offenen Gestaltungsprozesses zu lösen sind, sodass sich allgemeingültige Designprinzipien institutioneller persönlicher Lernumgebungen ableiten lassen.
The ongoing digitalization leads to a need of continuous change of ICT (Information and Communi-cation Technology) in all university domains and therefore affects all stakeholders in this arena. More and more ICT components, systems and tools occur and have to be integrated into the existing processes and infrastructure of the institutions. These tasks include the transfer of resources and information across multiple ICT systems. By using so-called virtual environments for domains of re-search, education, learning and work, the performance of daily tasks can be aided. Based on a user requirement analysis different short- and long-term objectives were identified and are tackled now in the context of a federal research project. In order to be prepared for the ongoing digitalization, new systems have to be provided. Both, a service-oriented infrastructure and a related web-based virtual learning environment constitute the platform Campus.UP and creates the necessary basis to be ready for future challenges. The current focus lies on e-portfolio work, hence we will present a related focus group evaluation. The results indicate a tremendous need to extend the possibilities of sharing resources across system boundaries, in order to enable a comfortable participation of exter-nal cooperating parties and to clarify the focus of each connected system. The introduction of such an infrastructure implies far-reaching changes for traditional data centers. Therefore, the challenges and risks of faculty conducting innovation projects for the ICT organization are taken as a starting point to stimulate a discussion, how data centers can utilize projects to be ready for the future needs. We are confident that Campus.UP will provide the basis for ensuring the persistent transfer of innovation to the ICT organization and thus will contribute to tackle the future challenges of digitalization.