Institut für Informatik und Computational Science
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Institute
Parsing of argumentative structures has become a very active line of research in recent years. Like discourse parsing or any other natural language task that requires prediction of linguistic structures, most approaches choose to learn a local model and then perform global decoding over the local probability distributions, often imposing constraints that are specific to the task at hand. Specifically for argumentation parsing, two decoding approaches have been recently proposed: Minimum Spanning Trees (MST) and Integer Linear Programming (ILP), following similar trends in discourse parsing. In contrast to discourse parsing though, where trees are not always used as underlying annotation schemes, argumentation structures so far have always been represented with trees. Using the 'argumentative microtext corpus' [in: Argumentation and Reasoned Action: Proceedings of the 1st European Conference on Argumentation, Lisbon 2015 / Vol. 2, College Publications, London, 2016, pp. 801-815] as underlying data and replicating three different decoding mechanisms, in this paper we propose a novel ILP decoder and an extension to our earlier MST work, and then thoroughly compare the approaches. The result is that our new decoder outperforms related work in important respects, and that in general, ILP and MST yield very similar performance.
Parsing of argumentative structures has become a very active line of research in recent years. Like discourse parsing or any other natural language task that requires prediction of linguistic structures, most approaches choose to learn a local model and then perform global decoding over the local probability distributions, often imposing constraints that are specific to the task at hand. Specifically for argumentation parsing, two decoding approaches have been recently proposed: Minimum Spanning Trees (MST) and Integer Linear Programming (ILP), following similar trends in discourse parsing. In contrast to discourse parsing though, where trees are not always used as underlying annotation schemes, argumentation structures so far have always been represented with trees. Using the ‘argumentative microtext corpus’ [in: Argumentation and Reasoned Action: Proceedings of the 1st European Conference on Argumentation, Lisbon 2015 / Vol. 2, College Publications, London, 2016, pp. 801–815] as underlying data and replicating three different decoding mechanisms, in this paper we propose a novel ILP decoder and an extension to our earlier MST work, and then thoroughly compare the approaches. The result is that our new decoder outperforms related work in important respects, and that in general, ILP and MST yield very similar performance.
Nowadays, business processes are increasingly supported by IT services that produce massive amounts of event data during the execution of a process. These event data can be used to analyze the process using process mining techniques to discover the real process, measure conformance to a given process model, or to enhance existing models with performance information. Mapping the produced events to activities of a given process model is essential for conformance checking, annotation and understanding of process mining results. In order to accomplish this mapping with low manual effort, we developed a semi-automatic approach that maps events to activities using insights from behavioral analysis and label analysis. The approach extracts Declare constraints from both the log and the model to build matching constraints to efficiently reduce the number of possible mappings. These mappings are further reduced using techniques from natural language processing, which allow for a matching based on labels and external knowledge sources. The evaluation with synthetic and real-life data demonstrates the effectiveness of the approach and its robustness toward non-conforming execution logs.
teaspoon
(2018)
Answer Set Programming (ASP) is an approach to declarative problem solving, combining a rich yet simple modeling language with high performance solving capacities. We here develop an ASP-based approach to curriculum-based course timetabling (CB-CTT), one of the most widely studied course timetabling problems. The resulting teaspoon system reads a CB-CTT instance of a standard input format and converts it into a set of ASP facts. In turn, these facts are combined with a first-order encoding for CB-CTT solving, which can subsequently be solved by any off-the-shelf ASP systems. We establish the competitiveness of our approach by empirically contrasting it to the best known bounds obtained so far via dedicated implementations. Furthermore, we extend the teaspoon system to multi-objective course timetabling and consider minimal perturbation problems.
In this paper, we consider the computational power of a new variant of networks of splicing processors in which each processor as well as the data navigating throughout the network are now considered to be polarized. While the polarization of every processor is predefined (negative, neutral, positive), the polarization of data is dynamically computed by means of a valuation mapping. Consequently, the protocol of communication is naturally defined by means of this polarization. We show that networks of polarized splicing processors (NPSP) of size 2 are computationally complete, which immediately settles the question of designing computationally complete NPSPs of minimal size. With two more nodes we can simulate every nondeterministic Turing machine without increasing the time complexity. Particularly, we prove that NPSP of size 4 can accept all languages in NP in polynomial time. Furthermore, another computational model that is universal, namely the 2-tag system, can be simulated by NPSP of size 3 preserving the time complexity. All these results can be obtained with NPSPs with valuations in the set as well. We finally show that Turing machines can simulate a variant of NPSPs and discuss the time complexity of this simulation.
We propose a new temporal extension of the logic of Here-and-There (HT) and its equilibria obtained by combining it with dynamic logic over (linear) traces. Unlike previous temporal extensions of HT based on linear temporal logic, the dynamic logic features allow us to reason about the composition of actions. For instance, this can be used to exercise fine grained control when planning in robotics, as exemplified by GOLOG. In this paper, we lay the foundations of our approach, and refer to it as Linear Dynamic Equilibrium Logic, or simply DEL. We start by developing the formal framework of DEL and provide relevant characteristic results. Among them, we elaborate upon the relationships to traditional linear dynamic logic and previous temporal extensions of HT.
Der vorliegende Beitrag berichtet auf der Grundlage von Erfahrungen mit dem Audience Response System (ARS) „Auditorium Mobile Classroom Service“ von Erfolgsfaktoren für den Einsatz in der universitären Lehre. Dabei werden sowohl die technischen Rahmenbedingungen und Herausforderungen der Anwendungen berücksichtigt, als auch die unterschiedlichen didaktischen Konzepte und Ziele der beteiligten Akteure (Studierende, Lehrende und Institution). Ziel ist es, Einflussfaktoren für den erfolgreichen Einsatz sowohl für die Praxis als auch die wissenschaftliche Untersuchung und Weiterentwicklung der Systeme zu benennen und ein heuristisches Framework für Chancen und Herausforderungen beim Einsatz von ARS anzubieten.
Learning how to prove
(2018)
We have developed an alternative approach to teaching computer science students how to prove. First, students are taught how to prove theorems with the Coq proof assistant. In a second, more difficult, step students will transfer their acquired skills to the area of textbook proofs. In this article we present a realisation of the second step. Proofs in Coq have a high degree of formality while textbook proofs have only a medium one. Therefore our key idea is to reduce the degree of formality from the level of Coq to textbook proofs in several small steps. For that purpose we introduce three proof styles between Coq and textbook proofs, called line by line comments, weakened line by line comments, and structure faithful proofs. While this article is mostly conceptional we also report on experiences with putting our approach into practise.
Digitale Medien enthalten bislang vor allem Inhalte in verschiedenen Darstellungsformen. Dies allein erzeugt jedoch nur einen geringen Mehrwert zu klassischen Lernressourcen, da die Kriterien der Interaktivität und Adaptivität nicht mit einbezogen werden. Dies scheitert jedoch oft an dem damit verbundenen Erstellungsaufwand. Der folgende Beitrag zeigt, wie durch die automatische Erzeugung von Aufgaben ein hochwertiger Wissenserwerb mit digitalen Medien ermöglicht wird. Ferner werden Vor- und Nachteile der automatischen Erstellung von Aufgaben erörtert.
We present a prototype of an integrated reasoning environment for educational purposes. The presented tool is a fragment of a proof assistant and automated theorem prover. We describe the existing and planned functionality of the theorem prover and especially the functionality of the educational fragment. This currently supports working with terms of the untyped lambda calculus and addresses both undergraduate students and researchers. We show how the tool can be used to support the students' understanding of functional programming and discuss general problems related to the process of building theorem proving software that aims at supporting both research and education.
The Potsdam answer set solving collection, or Potassco for short, bundles various tools implementing and/or applying answer set programming. The article at hand succeeds an earlier description of the Potassco project published in Gebser et al. (AI Commun 24(2):107-124, 2011). Hence, we concentrate in what follows on the major features of the most recent, fifth generation of the ASP system clingo and highlight some recent resulting application systems.
Automated storage and retrieval systems are principal components of modern production and warehouse facilities. In particular, automated guided vehicles nowadays substitute human-operated pallet trucks in transporting production materials between storage locations and assembly stations. While low-level control systems take care of navigating such driverless vehicles along programmed routes and avoid collisions even under unforeseen circumstances, in the common case of multiple vehicles sharing the same operation area, the problem remains how to set up routes such that a collection of transport tasks is accomplished most effectively. We address this prevalent problem in the context of car assembly at Mercedes-Benz Ludwigsfelde GmbH, a large-scale producer of commercial vehicles, where routes for automated guided vehicles used in the production process have traditionally been hand-coded by human engineers. Such adhoc methods may suffice as long as a running production process remains in place, while any change in the factory layout or production targets necessitates tedious manual reconfiguration, not to mention the missing portability between different production plants. Unlike this, we propose a declarative approach based on Answer Set Programming to optimize the routes taken by automated guided vehicles for accomplishing transport tasks. The advantages include a transparent and executable problem formalization, provable optimality of routes relative to objective criteria, as well as elaboration tolerance towards particular factory layouts and production targets. Moreover, we demonstrate that our approach is efficient enough to deal with the transport tasks evolving in realistic production processes at the car factory of Mercedes-Benz Ludwigsfelde GmbH.
We introduce a type and effect system, for an imperative object calculus, which infers sharing possibly introduced by the evaluation of an expression, represented as an equivalence relation among its free variables. This direct representation of sharing effects at the syntactic level allows us to express in a natural way, and to generalize, widely-used notions in literature, notably uniqueness and borrowing. Moreover, the calculus is pure in the sense that reduction is defined on language terms only, since they directly encode store. The advantage of this non-standard execution model with respect to a behaviorally equivalent standard model using a global auxiliary structure is that reachability relations among references are partly encoded by scoping. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.
The aim of our project design space exploration with answer set programming is to develop a general framework based on Answer Set Programming (ASP) that finds valid solutions to the system design problem and simultaneously performs Design Space Exploration (DSE) to find the most favorable alternatives. We leverage recent developments in ASP solving that allow for tight integration of background theories to create a holistic framework for effective DSE.
Einsatz einer mobilen Lern-App - Ein Werkzeug zur Verbesserung von klinisch-praktischem Unterricht
(2018)
Der Unterricht am Krankenbett ist im Medizinstudium eine wertvolle Möglichkeit klinisch-praktische Fertigkeiten zu erlernen. Eine optimale Vorbereitung der Studierenden ist dabei Voraussetzung. Eine mobile Lern-App wurde entwickelt, die den Studierenden, neben Lernzielen, Kursinhalte und Anleitungen zu Untersuchungstechniken bietet, um die Vorbereitung auf einen klinisch-praktischen Kurs zu fördern und Kurzinformationen auch während des Kurses zur Verfügung zu stellen. 175 Studierende hatten die Möglichkeit die App parallel zu einem klinischen Untersuchungs-Kurs im Semester zu nutzen. Im Anschluss beantworteten die Studierenden einen Fragebogen zur Nützlichkeit und Vielseitigkeit der App und zur Zufriedenheit mit der App unter Verwendung eine 5-Punkt-Likert-Skala und zwei offenen Fragen. In diesem Beitrag wird das Kurskonzept zusammen mit der Lern-App, die Ergebnisse aus dem Fragebogen und unsere Schlussfolgerungen daraus vorgestellt. Studierende bewerteten die App grundsätzlich als hilfreich. Sie sollte dabei gründlich eingeführt werden. Patienten sollten über die Nutzung von Smartphones im Studentenunterricht zu Lernzwecken informiert werden.
E-Learning Symposium 2018
(2018)
In den vergangenen Jahren sind viele E-Learning-Innovationen entstanden. Einige davon wurden auf den vergangenen E-Learning Symposien der Universität Potsdam präsentiert: Das erste E-Learning Symposium im Jahr 2012 konzentrierte sich auf unterschiedliche Möglichkeiten der Studierendenaktivierung und Lehrgestaltung. Das Symposium 2014 rückte vor allem die Studierenden ins Zentrum der Aufmerksamkeit. Im Jahr 2016 kam es durch das Zusammengehen des Symposiums mit der DeLFI-Tagung zu einer Fokussierung auf technische Innovationen. Doch was ist aus den Leuchttürmen von gestern geworden, und brauchen wir überhaupt noch neue Leuchttürme? Das Symposium setzt sich in diesem Jahr unter dem Motto „Innovation und Nachhaltigkeit – (k)ein Gegensatz?“ mit mediengestützten Lehr- und Lernprozessen im universitären Kontext auseinander und reflektiert aktuelle technische sowie didaktische Entwicklungen mit Blick auf deren mittel- bis langfristigen Einsatz in der Praxis.
Dieser Tagungsband zum E-Learning Symposium 2018 an der Universität Potsdam beinhaltet eine Mischung von Forschungs- und Praxisbeiträgen aus verschiedenen Fachdisziplinen und eröffnet vielschichtige Perspektiven auf das Thema E-Learning. Dabei werden die Vielfalt der didaktischen Einsatzszenarien als auch die Potentiale von Werk-zeugen und Methoden der Informatik in ihrem Zusammenspiel beleuchtet.
In seiner Keynote widmet sich Reinhard Keil dem Motto des Symposiums und geht der Nachhaltigkeit bei E-Learning-Projekten auf den Grund. Dabei analysiert und beleuchtet er anhand seiner über 15-jährigen Forschungspraxis die wichtigsten Wirkfaktoren und formuliert Empfehlungen zur Konzeption von E-Learning-Projekten. Im Gegensatz zu rein auf Kostenersparnis ausgerichteten (hochschul-)politischen Forderungen proklamiert er den Ansatz der hypothesengeleiteten Technikgestaltung, in der Nachhaltigkeit als Leitfrage oder Forschungsstrategie verstanden werden kann. In eine ähnliche Richtung geht der Beitrag von Iris Braun et al., die über Erfolgsfaktoren beim Einsatz von Audience Response Systemen in der universitären Lehre berichten.
Ein weiteres aktuelles Thema, sowohl für die Bildungstechnologie als auch in den Bildungswissenschaften allgemein, ist die Kompetenzorientierung und –modellierung. Hier geht es darum (Problemlöse-)Fähigkeiten gezielt zu beschreiben und in den Mittelpunkt der Lehre zu stellen. Johannes Konert stellt in einem eingeladenen Vortrag zwei Projekte vor, die den Prozess beginnend bei der Definition von Kompetenzen, deren Modellierung in einem semantischen maschinenlesbaren Format bis hin zur Erarbeitung von Methoden zur Kompetenzmessung und der elektronischen Zertifizierung aufzeigen. Dabei geht er auf technische Möglichkeiten, aber auch Grenzen ein. Auf einer spezifischeren Ebene beschäftigt sich Sarah Stumpf mit digitalen bzw. mediendidaktischen Kompetenzen im Lehramtsstudium und stellt ein Framework für die Förderung ebensolcher Kompetenzen bei angehenden Lehrkräften vor.
Der Einsatz von E-Learning birgt noch einige Herausforderungen. Dabei geht es oft um die Verbindung von Didaktik und Technik, den Erhalt von Aufmerksamkeit oder den Aufwand für das Erstellen von interaktiven Lehr- und Lerninhalten. Drei Beiträge in diesem Tagungsband beschäftigen sich mit dieser Thematik in unterschiedlichen Kontexten und zeigen Best-Practices und Lösungsansätze auf: Der Beitrag von Martina Wahl und Michael Hölscher behandelt den besonderen Kontext von Blended Learning-Szenarien in berufsbegleitenden Studiengängen. Um die Veröffentlichung eines global frei verfügbaren Onlinekurses abseits der großen MOOC Plattformen und den didaktischen Herausforderungen auch hinsichtlich der Motivation geht es im Beitrag von Ennio Marani und Isabel Jaisli. Schließlich schlagen Gregor Damnik et al. die automatische Erzeugung von Aufgaben zur Erhöhung von Interaktivität und Adaptivität in digitalen Lernressourcen vor, um den teilweise erheblichen Erstellungsaufwand zu reduzieren.
Zum Thema E-Learning zählen auch immer mobile Apps bzw. Spiele. Gleich zwei Beiträge beschäftigen sich mit dem Einsatz von E-Learning-Tools im Gesundheitskontext: Anna Tscherejkina und Anna Morgiel stellen in ihrem Beitrag Minispiele zum Training von sozio-emotionalen Kompetenzen für Menschen mit Autismus vor, und Stephanie Herbstreit et al. berichten vom Einsatz einer mobilen Lern-App zur Verbesserung von klinisch-praktischem Unterricht.