Institut für Informatik und Computational Science
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Scheduling performance in computational grid can potentially benefit a lot from accurate execution time estimation for parallel jobs. Most existing approaches for the parallel job execution time estimation, however, require ample past job traces and the explicit correlations between the job execution time and the outer layout parameters such as the consumed processor numbers, the user-estimated execution time and the job ID, which are hard to obtain or reveal. This paper presents and evaluates a novel execution time estimation approach for parallel jobs, the user-behavior clustering for execution time estimation, which can give more accurate execution time estimation for parallel jobs through exploring the job similarity and revealing the user submission patterns. Experiment results show that compared to the state-of-art algorithms, our approach can improve the accuracy of the job execution time estimation up to 5.6 %, meanwhile the time that our approach spends on calculation can be reduced up to 3.8 %.
Refined elasticity sampling for Monte Carlo-based identification of stabilizing network patterns
(2015)
Motivation: Structural kinetic modelling (SKM) is a framework to analyse whether a metabolic steady state remains stable under perturbation, without requiring detailed knowledge about individual rate equations. It provides a representation of the system's Jacobian matrix that depends solely on the network structure, steady state measurements, and the elasticities at the steady state. For a measured steady state, stability criteria can be derived by generating a large number of SKMs with randomly sampled elasticities and evaluating the resulting Jacobian matrices. The elasticity space can be analysed statistically in order to detect network positions that contribute significantly to the perturbation response. Here, we extend this approach by examining the kinetic feasibility of the elasticity combinations created during Monte Carlo sampling.
Results: Using a set of small example systems, we show that the majority of sampled SKMs would yield negative kinetic parameters if they were translated back into kinetic models. To overcome this problem, a simple criterion is formulated that mitigates such infeasible models. After evaluating the small example pathways, the methodology was used to study two steady states of the neuronal TCA cycle and the intrinsic mechanisms responsible for their stability or instability. The findings of the statistical elasticity analysis confirm that several elasticities are jointly coordinated to control stability and that the main source for potential instabilities are mutations in the enzyme alpha-ketoglutarate dehydrogenase.
Pervasive educational games have the potential to transfer learning content to real-life experiences beyond lecture rooms, through realizing field trips in an augmented or virtual manner. This article introduces the pervasive educational game "RouteMe" that brings the rather abstract topic of routing in ad hoc networks to real-world environments. The game is designed for university-level courses and supports these courses in a motivating manner to deepen the learning experience. Students slip into the role of either routing nodes or applications with routing demands. On three consecutive levels of difficulty, they get introduced with the game concept, learn the basic routing mechanisms and become aware of the general limitations and functionality of routing nodes. This paper presents the pedagogical and technical game concept as well as findings from an evaluation in a university setting.
The use of video lectures in distance learning involves the two major problems of searchability and active user participation. In this paper, we promote the implementation and usage of a collaborative educational video annotation functionality to overcome these two challenges. Different use cases and requirements, as well as details of the implementation, are explained. Furthermore, we suggest more improvements to foster a culture of participation and an algorithm for the extraction of semantic data. Finally, evaluations in the form of user tests and questionnaires in a MOOC setting are presented. The results of the evaluation are promising, as they indicate not only that students perceive it as useful, but also that the learning effectiveness increases. The combination of personal lecture video annotations with a semantic topic map was also evaluated positively and will thus be investigated further, as will the implementation in a MOOC context.
Boolean networks provide a simple yet powerful qualitative modeling approach in systems biology. However, manual identification of logic rules underlying the system being studied is in most cases out of reach. Therefore, automated inference of Boolean logical networks from experimental data is a fundamental question in this field. This paper addresses the problem consisting of learning from a prior knowledge network describing causal interactions and phosphorylation activities at a pseudo-steady state, Boolean logic models of immediate-early response in signaling transduction networks. The underlying optimization problem has been so far addressed through mathematical programming approaches and the use of dedicated genetic algorithms. In a recent work we have shown severe limitations of stochastic approaches in this domain and proposed to use Answer Set Programming (ASP), considering a simpler problem setting. Herein, we extend our previous work in order to consider more realistic biological conditions including numerical datasets, the presence of feedback-loops in the prior knowledge network and the necessity of multi-objective optimization. In order to cope with such extensions, we propose several discretization schemes and elaborate upon our previous ASP encoding. Towards real-world biological data, we evaluate the performance of our approach over in silico numerical datasets based on a real and large-scale prior knowledge network. The correctness of our encoding and discretization schemes are dealt with in Appendices A-B. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.
In diesem Papier wird das Konzept eines Lernzentrums für die Informatik (LZI) an der Universität Paderborn vorgestellt. Ausgehend von den fachspezifischen Schwierigkeiten der Informatik Studierenden werden die Angebote des LZIs erläutert, die sich über die vier Bereiche Individuelle Beratung und Betreuung, „Offener Lernraum“, Workshops und Lehrveranstaltungen sowie Forschung erstrecken. Eine erste Evaluation mittels Feedbackbögen zeigt, dass das Angebot bei den Studierenden positiv aufgenommen wird. Zukünftig soll das Angebot des LZIs weiter ausgebaut und verbessert werden. Ausgangsbasis dazu sind weitere Studien.
Die Wahl des richtigen Studienfaches und die daran anschließende
Studieneingangsphase sind oft entscheidend für den erfolgreichen Verlauf eines Studiums. Eine große Herausforderung besteht dabei darin, bereits in den ersten Wochen des Studiums bestehende Defizite in vermeintlich einfachen Schlüsselkompetenzen zu erkennen und diese so bald wie möglich zu beheben. Eine zweite, nicht minder wichtige Herausforderung ist es, möglichst frühzeitig für jeden einzelnen Studierenden zu erkennen, ob er bzw. sie das individuell richtige Studienfach gewählt hat, das den jeweiligen persönlichen Neigungen, Interessen und Fähigkeiten entspricht und zur Verwirklichung der eigenen Lebensziele beiträgt. Denn nur dann sind Studierende ausreichend stark und dauerhaft intrinsisch motiviert, um ein anspruchsvolles, komplexes Studium erfolgreich durchzuziehen. In diesem Beitrag fokussieren wir eine Maßnahme, die die Studierenden an einen Prozess zur systematischen Reflexion des eigenen Lernprozesses und der eigenen Ziele heranführt und beides in Relation setzt.
Ziel einer neuen Studieneingangsphase ist, den Studierenden bis zum Ende des ersten Semesters ein vielfältiges Berufsbild der Informatik und Wirtschaftsinformatik mit dem breiten Aufgabenspektrum aufzublättern und damit die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Modulen des Curriculums zu verdeutlichen. Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, sehr eigenständig die Planung und Gestaltung ihres Studiums in die Hand zu nehmen.
Es wird ein Informatik-Wettbewerb für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II beschrieben, der über mehrere Wochen möglichst realitätsnah die Arbeitswelt eines Informatikers vorstellt. Im Wettbewerb erarbeiten die Schülerteams eine Android-App und organisieren ihre Entwicklung durch Projektmanagementmethoden, die sich an professionellen, agilen Prozessen orientieren. Im Beitrag werden der theoretische Hintergrund zu Wettbewerben, die organisatorischen und didaktischen Entscheidung, eine erste Evaluation sowie Reflexion und Ausblick dargestellt.
In der Lehre zur MCI (Mensch-Computer-Interaktion) stellt sich immer wieder die Herausforderung, praktische Übungen mit spannenden Ergebnissen durchzuführen, die sich dennoch nicht in technischen Details verlieren sondern MCI-fokussiert bleiben. Im Lehrmodul „Interaktionsdesign“ an der Universität Hamburg werden von Studierenden innerhalb von drei Wochen prototypische Interaktionskonzepte für das Spiel Neverball entworfen und praktisch umgesetzt. Anders als in den meisten Grundlagenkursen zur MCI werden hier nicht Mock-Ups, sondern lauffähige Software entwickelt. Um dies innerhalb der Projektzeit zu ermöglichen, wurde Neverball um eine TCP-basierte Schnittstelle erweitert. So entfällt die aufwändige Einarbeitung in den Quellcode des Spiels und die Studierenden können sich auf ihre Interaktionsprototypen konzentrieren. Wir beschreiben die Erfahrungen aus der
mehrmaligen Durchführung des Projektes und erläutern unser Vorgehen bei der Umsetzung. Die Ergebnisse sollen Lehrende im Bereich MCI unterstützen, ähnliche praxisorientierte Übungen mit Ergebnissen „zum Anfassen“ zu gestalten.
Der folgende Artikel beschreibt die Evaluation eines Lehrvideos zum informatischen Problemlösen, welches auf der Grundlage einer Vergleichsstudie mit starken und schwachen Problemlösern entwickelt wurde. Beispielhaft wird in dem Film ein Färbeproblem durch einen fiktiven Hochleister unter lautem Denken gelöst, die einzelnen Arbeitsschritte werden abschnittsweise kommentiert und erklärt. Ob dieses Lernkonzept von Studenten akzeptiert wird und sich durch Anschauen des Videos tatsächlich ein Lerneffekt einstellt, wurde durch eine Befragung und eine erste Vergleichsstudie untersucht.
Auf der Grundlage der Planung, Durchführung, Evaluation und Revision eines gemeinsamen Seminars von Medienpädagogik und Didaktik der Informatik stellen wir in diesem Aufsatz dar, wo die Defizite klassischer Medienbildung in Bezug auf digitale bzw. interaktive Medien liegen und welche Inhalte der Informatik für Studierende aller Lehrämter – im allgemeinbildenden Sinne – aus dieser Perspektive relevant erscheinen.
A lot has been published about the competencies needed by
students in the 21st century (Ravenscroft et al., 2012). However, equally
important are the competencies needed by educators in the new era
of digital education. We review the key competencies for educators in
light of the new methods of teaching and learning proposed by Massive
Open Online Courses (MOOCs) and their on-campus counterparts,
Small Private Online Courses (SPOCs).
Participants of this workshop will be confronted exemplarily
with a considerable inconsistency of global Informatics education at
lower secondary level. More importantly, they are invited to contribute
actively on this issue in form of short case studies of their countries.
Until now, very few countries have been successful in implementing
Informatics or Computing at primary and lower secondary level. The
spectrum from digital literacy to informatics, particularly as a discipline
in its own right, has not really achieved a breakthrough and seems to
be underrepresented for these age groups. The goal of this workshop
is not only to discuss the anamnesis and diagnosis of this fragmented
field, but also to discuss and suggest viable forms of therapy in form of
setting educational standards. Making visible good practices in some
countries and comparing successful approaches are rewarding tasks for
this workshop.
Discussing and defining common educational standards on a transcontinental
level for the age group of 14 to 15 years old students in a readable,
assessable and acceptable form should keep the participants of this
workshop active beyond the limited time at the workshop.
Let’s talk about CS!
(2015)
To communicate about a science is the most important key
competence in education for any science. Without communication we
cannot teach, so teachers should reflect about the language they use in
class properly. But the language students and teachers use to communicate
about their CS courses is very heterogeneous, inconsistent and
deeply influenced by tool names. There is a big lack of research and
discussion in CS education regarding the terminology and the role of
concepts and tools in our science. We don’t have a consistent set of
terminology that we agree on to be helpful for learning our science.
This makes it nearly impossible to do research on CS competencies as
long as we have not agreed on the names we use to describe these. This
workshop intends to provide room to fill with discussion and first ideas
for future research in this field.
ProtoSense
(2015)