Institut für Informatik und Computational Science
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The integration of preferences into answer set programming constitutes an important practical device for distinguishing certain preferred answer sets from non-preferred ones. To this end, we elaborate upon rule dependency graphs and their colorings for characterizing different preference handling strategies found in the literature. We start from a characterization of (three types of) preferred answer sets in terms of totally colored dependency graphs. In particular, we demonstrate that this approach allows us to capture all three approaches to preferences in a uniform setting by means of the concept of a height function. In turn, we exemplarily develop an operational characterization of preferred answer sets in terms of operators on partial colorings for one particular strategy. In analogy to the notion of a derivation in proof theory, our operational characterization is expressed as a (non-deterministically formed) sequence of colorings, gradually turning an uncolored graph into a totally colored one
Antwortmengenprogrammierung
(2003)
Workshop "Formale Methoden der Linguistik" und "14. Theorietag Automaten und Formale Sprachen"
(2004)
Tagungsband vom 2. Workshop GML² 2005 Dem Lernen und Lehren mit Neuen Medien werden in Zeiten der Informationsgesellschaft oft sagenhafte Eigenschaften zugeschrieben: es sei anschaulicher, attraktiver, motivierender, effizienter, kostengünstiger, gehe besser auf den Lernenden ein, steigere den Lernerfolg, orientiere sich mehr an den kognitiven Strukturen von Lernenden etc.. Damit wenigstens einige der genannten Vorteile wirksam werden, sind geeignete didaktische und methodische Modelle und Konzepte unverzichtbar. Hinzu kommen detaillierte Kenntnisse in der Gestaltung von Lernoberflächen, der technischen Realisierung von Lerninhalten, dem Aufbau lernförderlicher Strukturen und Betreuungskonzepte und dem Betrieb von teilweise virtuellen Universitäten. Inwieweit gesteckte Ziele erreicht wurden, ist anhand von Evaluationsmaßnahmen zu ermitteln. Sämtliche Aspekte müssen bereits in die Planung entsprechender Angebote einbezogen werden.
Untitled
(2004)
The power of a language L is the set of all powers of the words in L. In this paper, the following decision problem is investigated. Given a context-free language L, is the power of L context-free? We show that this problem is decidable for languages over unary alphabets, but it is undecidable whenever languages over alphabets with at least two letters are considered. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved
Noninvasive electroencephalogram (EEG) recordings provide for easy and safe access to human neocortical processes which can be exploited for a brain-computer interface (BCI). At present, however, the use of BCIs is severely limited by low bit-transfer rates. We systematically analyze and develop two recent concepts, both capable of enhancing the information gain from multichannel scalp EEG recordings: 1) the combination of classifiers, each specifically tailored for different physiological phenomena, e.g., slow cortical potential shifts, such as the premovement Bereitschaftspotential or differences in spatio-spectral distributions of brain activity (i.e., focal event-related desynchronizations) and 2) behavioral paradigms inducing the subjects to generate one out of several brain states (multiclass approach) which all bare a distinctive spatio-temporal signature well discriminable in the standard scalp EEG. We derive information-theoretic predictions and demonstrate their relevance in experimental data. We will show that a suitably arranged interaction between these concepts can significantly boost BCI performances
Interest in developing a new method of man-to-machine communication-a brain-computer interface (BCI)-has grown steadily over the past few decades. BCIs create a new communication channel between the brain and an output device by bypassing conventional motor output pathways of nerves and muscles. These systems use signals recorded from the scalp, the surface of the cortex, or from inside the brain to enable users to control a variety of applications including simple word-processing software and orthotics. BCI technology could therefore provide a new communication and control option for individuals who cannot otherwise express their wishes to the outside world. Signal processing and classification methods are essential tools in the development of improved BCI technology. We organized the BCI Competition 2003 to evaluate the current state of the art of these tools. Four laboratories well versed in EEG-based BCI research provided six data sets in a documented format. We made these data sets (i.e., labeled training sets and unlabeled test sets) and their descriptions available on the Internet. The goal in the competition was to maximize the performance measure for the test labels. Researchers worldwide tested their algorithms and competed for the best classification results. This paper describes the six data sets and the results and function of the most successful algorithms
Usually, noise is considered to be destructive. We present a new method that constructively injects noise to assess the reliability and the grouping structure of empirical ICA component estimates. Our method can be viewed as a Monte-Carlo-style approximation of the curvature of some performance measure at the solution. Simulations show that the true root-mean-squared angle distances between the real sources and the source estimates can be approximated well by our method. In a toy experiment, we see that we are also able to reveal the underlying grouping structure of the extracted ICA components. Furthermore, an experiment with fetal ECG data demonstrates that our approach is useful for exploratory data analysis of real-world data. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved
We present a new technique for uniquely identifying a single failing vector in an interval of test vectors. This technique is applicable to combinational circuits and for scan-BIST in sequential circuits with multiple scan chains. The proposed method relies on the linearity properties of the MISR and on the use of two test sequences, which are both applied to the circuit under test. The second test sequence is derived from the first in a straightforward manner and the same test pattern source is used for both test sequences. If an interval contains only a single failing vector, the algebraic analysis is guaranteed to identify it. We also show analytically that if an interval contains two failing vectors, the probability that this case is interpreted as one failing vector is very low. We present experimental results for the ISCAS benchmark circuits to demonstrate the use of the proposed method for identifying failing test vectors
Recently blind source separation (BSS) methods have been highly successful when applied to biomedical data. This paper reviews the concept of BSS and demonstrates its usefulness in the context of event-related MEG measurements. In a first experiment we apply BSS to artifact identification of raw MEG data and discuss how the quality of the resulting independent component projections can be evaluated. The second part of our study considers averaged data of event-related magnetic fields. Here, it is particularly important to monitor and thus avoid possible overfitting due to limited sample size. A stability assessment of the BSS decomposition allows to solve this task and an additional grouping of the BSS components reveals interesting structure, that could ultimately be used for gaining a better physiological modeling of the data
A well-known result by Stein (1956) shows that in particular situations, biased estimators can yield better parameter estimates than their generally preferred unbiased counterparts. This letter follows the same spirit, as we will stabilize the unbiased generalization error estimates by regularization and finally obtain more robust model selection criteria for learning. We trade a small bias against a larger variance reduction, which has the beneficial effect of being more precise on a single training set. We focus on the subspace information criterion (SIC), which is an unbiased estimator of the expected generalization error measured by the reproducing kernel Hilbert space norm. SIC can be applied to the kernel regression, and it was shown in earlier experiments that a small regularization of SIC has a stabilization effect. However, it remained open how to appropriately determine the degree of regularization in SIC. In this article, we derive an unbiased estimator of the expected squared error, between SIC and the expected generalization error and propose determining the degree of regularization of SIC such that the estimator of the expected squared error is minimized. Computer simulations with artificial and real data sets illustrate that the proposed method works effectively for improving the precision of SIC, especially in the high-noise-level cases. We furthermore compare the proposed method to the original SIC, the cross-validation, and an empirical Bayesian method in ridge parameter selection, with good results
We propose two methods that reduce the post-nonlinear blind source separation problem (PNL-BSS) to a linear BSS problem. The first method is based on the concept of maximal correlation: we apply the alternating conditional expectation (ACE) algorithm-a powerful technique from nonparametric statistics-to approximately invert the componentwise nonlinear functions. The second method is a Gaussianizing transformation, which is motivated by the fact that linearly mixed signals before nonlinear transformation are approximately Gaussian distributed. This heuristic, but simple and efficient procedure works as good as the ACE method. Using the framework provided by ACE, convergence can be proven. The optimal transformations obtained by ACE coincide with the sought-after inverse functions of the nonlinearitics. After equalizing the nonlinearities, temporal decorrelation separation (TDSEP) allows us to recover the source signals. Numerical simulations testing "ACE-TD" and "Gauss-TD" on realistic examples are performed with excellent results
Independent component analysis (ICA) is a tool for statistical data analysis and signal processing that is able to decompose multivariate signals into their underlying source components. Although the classical ICA model is highly useful, there are many real-world applications that require powerful extensions of ICA. This thesis presents new methods that extend the functionality of ICA: (1) reliability and grouping of independent components with noise injection, (2) robust and overcomplete ICA with inlier detection, and (3) nonlinear ICA with kernel methods.
Gerade in den letzten Jahren erfuhr Open Source Software (OSS) eine zunehmende Verbreitung und Popularität und hat sich in verschiedenen Anwendungsdomänen etabliert. Die Prozesse, welche sich im Kontext der OSS-Entwicklung (auch: OSSD – Open Source Software-Development) evolutionär herausgebildet haben, weisen in den verschiedenen OSS-Entwicklungsprojekten z.T. ähnliche Eigenschaften und Strukturen auf und auch die involvierten Entitäten, wie z.B. Artefakte, Rollen oder Software-Werkzeuge sind weitgehend miteinander vergleichbar. Dies motiviert den Gedanken, ein verallgemeinerbares Modell zu entwickeln, welches die generalisierbaren Entwicklungsprozesse im Kontext von OSS zu einem übertragbaren Modell abstrahiert. Auch in der Wissenschaftsdisziplin des Software Engineering (SE) wurde bereits erkannt, dass sich der OSSD-Ansatz in verschiedenen Aspekten erheblich von klassischen (proprietären) Modellen des SE unterscheidet und daher diese Methoden einer eigenen wissenschaftlichen Betrachtung bedürfen. In verschiedenen Publikationen wurden zwar bereits einzelne Aspekte der OSS-Entwicklung analysiert und Theorien über die zugrundeliegenden Entwicklungsmethoden formuliert, aber es existiert noch keine umfassende Beschreibung der typischen Prozesse der OSSD-Methodik, die auf einer empirischen Untersuchung existierender OSS-Entwicklungsprojekte basiert. Da dies eine Voraussetzung für die weitere wissenschaftliche Auseinandersetzung mit OSSD-Prozessen darstellt, wird im Rahmen dieser Arbeit auf der Basis vergleichender Fallstudien ein deskriptives Modell der OSSD-Prozesse hergeleitet und mit Modellierungselementen der UML formalisiert beschrieben. Das Modell generalisiert die identifizierten Prozesse, Prozessentitäten und Software-Infrastrukturen der untersuchten OSSD-Projekte. Es basiert auf einem eigens entwickelten Metamodell, welches die zu analysierenden Entitäten identifiziert und die Modellierungssichten und -elemente beschreibt, die zur UML-basierten Beschreibung der Entwicklungsprozesse verwendet werden. In einem weiteren Arbeitsschritt wird eine weiterführende Analyse des identifizierten Modells durchgeführt, um Implikationen, und Optimierungspotentiale aufzuzeigen. Diese umfassen beispielsweise die ungenügende Plan- und Terminierbarkeit von Prozessen oder die beobachtete Tendenz von OSSD-Akteuren, verschiedene Aktivitäten mit unterschiedlicher Intensität entsprechend der subjektiv wahrgenommenen Anreize auszuüben, was zur Vernachlässigung einiger Prozesse führt. Anschließend werden Optimierungszielstellungen dargestellt, die diese Unzulänglichkeiten adressieren, und ein Optimierungsansatz zur Verbesserung des OSSD-Modells wird beschrieben. Dieser Ansatz umfasst die Erweiterung der identifizierten Rollen, die Einführung neuer oder die Erweiterung bereits identifizierter Prozesse und die Modifikation oder Erweiterung der Artefakte des generalisierten OSS-Entwicklungsmodells. Die vorgestellten Modellerweiterungen dienen vor allem einer gesteigerten Qualitätssicherung und der Kompensation von vernachlässigten Prozessen, um sowohl die entwickelte Software- als auch die Prozessqualität im OSSD-Kontext zu verbessern. Desweiteren werden Softwarefunktionalitäten beschrieben, welche die identifizierte bestehende Software-Infrastruktur erweitern und eine gesamtheitlichere, softwaretechnische Unterstützung der OSSD-Prozesse ermöglichen sollen. Abschließend werden verschiedene Anwendungsszenarien der Methoden des OSS-Entwicklungsmodells, u.a. auch im kommerziellen SE, identifiziert und ein Implementierungsansatz basierend auf der OSS GENESIS vorgestellt, der zur Implementierung und Unterstützung des OSSD-Modells verwendet werden kann.
Interaktive System sind dynamische Systeme mit einem zumeist informationellen Kern, die über eine Benutzungsschnittstelle von einem oder mehreren Benutzern bedient werden können. Grundlage für die Benutzung interaktiver Systeme ist das Verständnis von Zweck und Funktionsweise. Allein aus Form und Gestalt der Benutzungsschnittstelle ergibt sich ein solches Verständnis nur in einfachen Fällen. Mit steigender Komplexität ist daher eine verständliche Beschreibung solcher Systeme für deren Entwicklung und Benutzung unverzichtbar. Abhängig von ihrem Zweck variieren die Formen vorgefundener Beschreibungen in der Literatur sehr stark. Ausschlaggebend für die Verständlichkeit einer Beschreibung ist jedoch primär die ihr zugrundeliegende Begriffswelt. Zur Beschreibung allgemeiner komplexer diskreter Systeme - aufbauend auf einer getrennten Betrachtung von Aufbau-, Ablauf- und Wertestrukturen - existiert eine bewährte Begriffswelt. Eine Spezialisierung dieser Begriffs- und Vorstellungswelt, die den unterschiedlichen Betrachtungsebenen interaktiver Systeme gerecht wird und die als Grundlage beliebiger Beschreibungsansätze interaktiver Systeme dienen kann, gibt es bisher nicht. Ziel dieser Arbeit ist die Bereitstellung einer solchen Begriffswelt zur effizienten Kommunikation der Strukturen interaktiver Systeme. Dadurch soll die Grundlage für eine sinnvolle Ergänzung bestehender Beschreibungs- und Entwicklungsansätze geschaffen werden. Prinzipien der Gestaltung von Benutzungsschnittstellen, Usability- oder Ergonomiebetrachtungen stehen nicht im Mittelpunkt der Arbeit. Ausgehend von der informationellen Komponente einer Benutzungsschnittstelle werden drei Modellebenen abgegrenzt, die bei der Betrachtung eines interaktiven Systems zu unterscheiden sind. Jede Modellebene ist durch eine typische Begriffswelt gekennzeichnet, die ihren Ursprung in einer aufbauverwurzelten Vorstellung hat. Der durchgängige Bezug auf eine Systemvorstellung unterscheidet diesen Ansatz von dem bereits bekannten Konzept der Abgrenzung unterschiedlicher Ebenen verschiedenartiger Entwurfsentscheidungen. Die Fundamental Modeling Concepts (FMC) bilden dabei die Grundlage für die Findung und die Darstellung von Systemstrukturen. Anhand bestehender Systembeschreibungen wird gezeigt, wie die vorgestellte Begriffswelt zur Modellfindung genutzt werden kann. Dazu wird eine repräsentative Auswahl vorgefundener Systembeschreibungen aus der einschlägigen Literatur daraufhin untersucht, in welchem Umfang durch sie die Vorstellungswelt dynamischer Systeme zum Ausdruck kommt. Defizite in der ursprünglichen Darstellung werden identifiziert. Anhand von Alternativmodellen zu den betrachteten Systemen wird der Nutzen der vorgestellten Begriffswelt und Darstellungsweise demonstriert.
Zur Beherrschung großer Systeme, insbesondere zur Weitergabe und Nutzung von Erfahrungswissen in der frühen Entwurfs- und Planungsphase, benötigt man Abstraktionen für deren Strukturen. Trennt man Software- von Systemstrukturen, kann man mit letzteren Systeme auf ausreichend hohem Abstraktionsgrad beschreiben.Software-Patterns dienen dazu, Erfahrungswissen bezüglich programmierter Systeme strukturiert weiterzugeben. Dabei wird unterschieden zwischen Idiomen, die sich auf Lösungen mit einer bestimmten Programmiersprache beziehen, Design-Patterns, die nur einen kleinen Teil des Programms betreffen und Architektur-Patterns, deren Einfluss über einen größeren Teil oder gar das komplette Programm reicht. Eine Untersuchung von existierenden Patterns zeigt, dass deren Konzepte nützlich zum Finden von Systemstrukturen sind. Die grafische Darstellung dieser Patterns ist dagegen oft auf Software-Strukturen eingeschränkt und ist für die Vermittlung von Erfahrungen zum Finden von Systemstrukturen meist nicht geeignet. Daher wird die Kategorie der konzeptionellen Patterns mit einer darauf abgestimmten grafischen Darstellungsform vorgeschlagen, bei denen Problem und Lösungsvorschlag im Bereich der Systemstrukturen liegen. Sie betreffen informationelle Systeme, sind aber nicht auf Lösungen mit Software beschränkt. Die Systemstrukturen werden grafisch dargestellt, wobei dafür die Fundamental Modeling Concepts (FMC) verwendet werden, die zur Darstellung von Systemstrukturen entwickelt wurden.
PCG-Agreement Dokument
(2004)
Seminarband: Sensornetze
(2004)
We present a general approach for representing and reasoning with sets of defaults in default logic, focusing on reasoning about preferences among sets of defaults. First, we consider how to control the application of a set of defaults so that either all apply (if possible) or none do (if not). From this, an approach to dealing with preferences among sets of default rules is developed. We begin with an ordered default theory, consisting of a standard default theory, but with possible preferences on sets of rules. This theory is transformed into a second, standard default theory wherein the preferences are respected. The approach differs from other work, in that we obtain standard default theories and do not rely on prioritized versions of default logic. In practical terms this means we can immediately use existing default logic theorem provers for an implementation. Also, we directly generate just those extensions containing the most preferred applied rules; in contrast, most previous approaches generate all extensions, then select the most preferred. In a major application of the approach, we show how semimonotonic default theories can be encoded so that reasoning can be carried out at the object level. With this, we can reason about default extensions from within the framework of a standard default logic. Hence one can encode notions such as skeptical and credulous conclusions, and can reason about such conclusions within a single extension
In recent years, there has been a large amount of disparate work concerning the representation and reasoning with qualitative preferential information by means of approaches to nonmonotonic reasoning. Given the variety of underlying systems, assumptions, motivations, and intuitions, it is difficult to compare or relate one approach with another. Here, we present an overview and classification for approaches to dealing with preference. A set of criteria for classifying approaches is given, followed by a set of desiderata that an approach might be expected to satisfy. A comprehensive set of approaches is subsequently given and classified with respect to these sets of underlying principles