05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Strukturierte Modellierung von Affekt in Text(2020) Klinger, Roman; Padó, Sebastian (Prof. Dr.)Emotionen, Stimmungen und Meinungen sind Affektzustände, welche nicht direkt von einer Person bei anderen Personen beobachtet werden können und somit als „privat“ angesehen werden können. Um diese individuellen Gefühlsregungen und Ansichten dennoch zu erraten, sind wir in der alltäglichen Kommunikation gewohnt, Gesichtsausdrücke, Körperposen, Prosodie, und Redeinhalte zu interpretieren. Das Forschungsgebiet Affective Computing und die spezielleren Felder Emotionsanalyse und Sentimentanalyse entwickeln komputationelle Modelle, mit denen solche Abschätzungen automatisch möglich werden. Diese Habilitationsschrift fällt in den Bereich des Affective Computings und liefert in diesem Feld Beiträge zur Betrachtung und Modellierung von Sentiment und Emotion in textuellen Beschreibungen. Wir behandeln hier unter anderem Literatur, soziale Medien und Produktbeurteilungen. Um angemessene Modelle für die jeweiligen Phänomene zu finden, gehen wir jeweils so vor, dass wir ein Korpus als Basis nutzen oder erstellen und damit bereits Hypothesen über die Formulierung des Modells treffen. Diese Hypothesen können dann auf verschiedenen Wegen untersucht werden, erstens, durch eine Analyse der Übereinstimmung der Annotatorinnen, zweitens, durch eine Adjudikation der Annotatorinnen gefolgt von einer komputationellen Modellierung, und drittens, durch eine qualitative Analyse der problematischen Fälle. Wir diskutieren hier Sentiment und Emotion zunächst als Klassifikationsproblem. Für einige Fragestellungen ist dies allerdings nicht ausreichend, so dass wir strukturierte Modelle vorschlagen, welche auch Aspekte und Ursachen des jeweiligen Gefühls beziehungsweise der Meinung extrahieren. In Fällen der Emotion extrahieren wir zusätzlich Nennungen des Fühlenden. In einem weiteren Schritt werden die Verfahren so erweitert, dass sie auch auf Sprachen angewendet werden können, welche nicht über ausreichende annotierte Ressourcen verfügen. Die Beiträge der Habilitationsarbeit sind also verschiedene Ressourcen, für deren Erstellung auch zugrundeliegende Konzeptionsarbeit notwendig war. Wir tragen deutsche und englische Korpora für aspektbasierte Sentimentanalyse, Emotionsklassifikation und strukturierte Emotionsanalyse bei. Des Weiteren schlagen wir Modelle für die automatische Erkennung und Repräsentation von Sentiment, Emotion und verwandten Konzepten vor. Diese zeigen entweder bessere Ergebnisse, als bisherige Verfahren oder modellieren Phänomene erstmalig. Letzteres gilt insbesondere bei solchen Methoden, welche auf durch uns erstellte Korpora ermöglicht wurden. In den verschiedenen Ansätzen werden wiederkehrend Konzepte gemeinsam modelliert, sei es auf der Repräsentations- oder der Inferenzebene. Solche Verfahren, welche Entscheidungen im Kontext treffen, zeigen in unserer Arbeit durchgängig bessere Ergebnisse, als solche, welche Phänomene getrennt betrachten. Dies gilt sowohl für den Einsatz künstlicher neuronaler Netze, als auch für die Verwendung probabilistischer graphischer Modelle.Item Open Access Strukturelle Eigenschaften von Cu(In,Ga)(Se,S)2 Dünnschichten(2003) Kötschau, Immo Michael; Werner, Jürgen H. (Prof. Dr. rer. nat. habil.)In Cu(In,Ga)(S,Se)2-Dünnfilmen treten, je nach Wachstum, auf natürliche Weise teilweise recht große Zusammensetzungsgradienten auf. Einerseits wurde an In-reichem Material eine Cu-arme Oberflächendefektschicht entdeckt, andererseits sorgt die Dynamik Cu-reicher Wachstumsprozesse für einen über die gesamte Schichtdicke veränderlichen Ga- oder S-Gehalt. Die gezielte Beeinflussung der tiefenabhängigen Konzentration von Ga und S kann unter anderem dazu genutzt werden, Rekombinationsverluste innerhalb der Solarzelle zu minimieren. Solches "Bandgap-Engineering" führte bereits zu entscheidenden Verbesserungen des Wirkungsgrades von Cu(In,Ga)(S,Se)2-Solarzellen. Für die gezielte quantitative Untersuchung der tiefenabhängigen Zusammensetzung in Dünnfilmen standen bisher ausschließlich nicht zerstörungsfreie Methoden zur Verfügung. Insbesondere können die mit Sputtermethoden erzielten Tiefenprofile der Zusammensetzung aufgrund des Sputterprozesses selbst stark fehlerbehaftet sein. Wegen dieser Problematik entwickelt diese Arbeit eine alternative Methode. Es hat sich gezeigt, dass sich Röntgenbeugungsspektren von Cu(In,Ga)(S,Se)2-Dünnfilmen, gemessen unter streifendem Einfall (Grazing Incidence X-Ray Diffraction; GIXRD), korrekt mittels eines Schichtenabsorptionsmodells, in welchem über die Absorption gewichteter Anteile aus unterschiedlich tiefen Schichten das Beugungsspektrum als Summe über alle Schichten berechnet wird, beschreiben lassen. Eine quantitative Auswertung von Strukturdaten, insbesondere die Verfeinerung von Zusammensetzungstiefenprofilen, ist damit möglich. Um die Gültigkeit der Modellierung einzugrenzen, erfolgte die Betrachtung und ausführliche Diskussion aller in der Praxis vorkommender apparate- und probenspezifischer Effekte. Während die Wechselwirkung von Oberflächenrauigkeiten und Brechung durch einfache Transformationen zu kompensieren sind, können beispielsweise tiefenabhängige Unterschiede der bevorzugten Orientierung Probleme aufwerfen, wenn über ihre Tiefenabhängigkeit keine Daten vorliegen. Prinzipiell ist jedoch die Untersuchung der Einflüsse aller Eingangsparamter, seien sie apparatebedingt oder durch die Probe selbst verursacht, möglich, solange alle übrigen Parameter bekannt sind. Eine eindeutige Verfeinerung von Tiefenprofilen muss dabei immer die Voraussetzung erfüllen, dass ein und derselbe Eingangsparametersatz gleichzeitig alle unter verschiedenen Einfallswinkeln gemessenen Spektren hinreichend genau beschreibt. Die Verfeinerung von Zusammensetzungstiefenprofilen erfolgt praktisch durch den Vergleich gemessener und simulierter Spektren, wobei dies in der jetzigen Fassung des dafür entwickelten Simulationsprogrammes (Thin Film X-Ray Diffraction Absorption Utility; TFXDAU) interaktiv geschieht. Die Eindeutigkeit der Anpassung hängt vom Umfang der a priori zur Verfügung stehenden Eingangsparameter ab. Liegen beispielsweise aufgrund des Wachstumsprozesses Informationen über mögliche Tiefenprofile bereits vor, lassen sich geeignete Modellfunktionen (Diffusionsprofile, Stufenfunktionen etc.) schrittweise durch vergleichende Simulationen anpassen. So gelang es, einen mehrstufigen S-Se-Gradienten des Anionen-Untergitters in einer Cu(In,Ga)(S,Se)2-Schicht detailgenau nachzuweisen. Die Veränderungen, die sich dabei gegenüber dem mit Sekundärionen-Massenspektrometrie gemessenen Tiefenprofil ergaben, ließen sich auf Messartefakte zurückführen, die der Sputterprozess selbst verursacht hat. Ebenso war ein In-Ga-Gradient im Kationen-Untergitter einer Cu(In,Ga)Se2-Schicht mit einer Tiefenauflösung von unter 50nm nachzuweisen. Die Gradierungen erstrecken sich dabei immer über die ganze Schichtdicke. In diesem Sinne erreicht diese Arbeit ihr eigentliches Ziel: die Entwicklung einer Methode, mit der die Tiefenabhängigkeiten der strukturellen Eigenschaften, welche auf das Engste mit den elektronischen Eigenschaften (Verlauf der Bandkanten) in Verbindung stehen, zu bestimmen sind. Als "Nebenprodukt" eignet sich diese Modellierung dazu, die integralen Ga- und S-Gehalte an homogenen Proben bis auf 2% genau zu bestimmen. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Möglichkeiten des Schichtenabsorptionsmodells noch nicht ausgeschöpft sind. Oberflächennahe Zusammensetzungsgradienten zeigen in Beugungsspektren, die unter kleinsten Einfallswinkeln gemessen werden, noch deutliche Auswirkungen. Die Existenz der immer wieder ins Spiel gebrachten Cu-armen Oberflächendefektschicht war mit Hilfe der Modellierung Cu-armer Oberflächen eindeutig nachzuwiesen. Überdies ließ sich ein Zusammenhang zwischen integralem Cu-Gehalt und der mittleren Dicke der Cu-armen Oberflächendefektschicht belegen.Item Open Access Analyse der Echtzeitfähigkeit und des Ressourcenverbrauchs von OpenGL ES 2.0(2011) Cont, ArminOpenGL ES 2.0 (Open Graphics Library for Embedded Systems 2.0) ist eine Schnittstelle zur Entwicklung von 2D- und 3D-Computergrafik-Anwendungen. Die Spezifikation von OpenGL ES 2.0 definiert eine Reihe von Befehlen, mit denen Daten zum und vom OpenGL ES-System übermittelt werden können, mit denen das Zeichnen von Grafiken angestoßen werden kann (Rendering) und Einstellungen für das Rendering durchgeführt werden können. Üblicherweise verwenden OpenGL ES-Systeme für das Rendering physische Grafikkarten (GPUs). Keines der heute verfügbaren OpenGL ES-Systeme mit physischer GPU unterstützt aber die Priorisierung von Anwendungen hinsichtlich der Ausführung von OpenGL ES-Befehlen oder Einschränkungen von Anwendungen hinsichtlich der Nutzung von GPU-Ressourcen. Insbesondere bietet OpenGL ES weder einen konfigurierbaren Scheduler noch die Möglichkeit, Echtzeitgarantien für die Ausführung von OpenGL ES-Befehlen zu erfüllen. Ziel dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, inwieweit dennoch sichergestellt werden kann, dass Befehle sicherheitskritischer Anwendungen rechtzeitig ausgeführt werden können. Dazu werden relevante Befehle bestimmt, deren Laufzeitverhalten und Ressourcenverbrauch analysiert wird. Außerdem werden spezielle Szenarien untersucht, um festzustellen, inwiefern das Verhalten von OpenGL ES-Systemen die rechtzeitige Ausführung kritischer Befehle verhindern kann. Schließlich werden Untersuchungsmethoden und Metriken für die Prognose des Ressourcenverbrauchs von OpenGL ES-Befehlen und die Ermittlung der dafür notwendigen systemspezifischen Kennzahlen entwickelt. Die Untersuchung werden auf einigen realen OpenGL ES-Systeme durchgeführt. Dabei wird gezeigt, dass insbesondere das Speicherbelegungsverhalten und die Nutzung der Renderpipeline mit Problemen verbunden sind, die der Erfüllung von Echtzeitgarantien im Wege stehen und nicht auf der Ebene von OpenGL ES gelöst werden können.Item Open Access Performance measurements for personalizable route planning for uncorrelated edge costs(2021) Bühler, FelixNowadays, ordinary route planners compute paths by choosing the shortest or fastest route. However, there exist additional metrics from which users with varying preferences could benefit. Personalized route planning offers the possibility to combine different metrics with personal preferences. Nevertheless, personalized route planning has mainly been tested with correlated metrics. But when including uncorrelated metrics, the computing time increases significantly. Previous work found that the speedup technique “Customizable Route Planning” can lead to feasible speedups for single metric calculations. Thus, in this work, we investigate how this speedup technique for Dijkstra improves the query performances of “Personalizable Route Planning” compared to “Personalizable Contraction Hierarchies”. Furthermore, we study the performances on uncorrelated metrics. We introduce a graph structure to compare the personalized speedup techniques “Personalizable Contraction Hierarchies”, “Personalizable Customizable Route Planning” and “Personalizable Route Planning”. Three graph partitioning algorithms have been implemented to realize “Customizable Route Planning”: K-means, Gonzales, and Merge. Our experiments show that Merge works well in combination with “Personalizable Contraction Hierarchies” preprocessing. We found that “Personalizable Customizable Route Planning” is a good alternative, as it uses much fewer edges for finding the costs of the shortest path. For uncorrelated metrics, “Personalizable Customizable Route Planning” and “Personalizable Route Planning” achieved speedups higher than “Personalizable Contraction Hierarchies”. Our contribution comprises a novel graph structure for comparing different Dijkstra variants. With our experiments, we provide a deeper understanding of the personalized route planning problem. Additionally, we propose improvements for “Personalizable Contraction Hierarchies” for less contracted graphs with uncorrelated metrics.Item Open Access Eine OSLC-Plattform zur Unterstützung der Situationserkennung in Workflows(2015) Jansa, PaulDas Internet der Dinge gewinnt immer mehr an Bedeutung durch eine starke Vernetzung von Rechnern, Produktionsanlagen, mobilen Endgeräten und weiteren technischen Geräten. Derartige vernetzte Umgebungen werden auch als SMART Environments bezeichnet. Auf Basis von Sensordaten können in solchen Umgebungen höherwertige Situationen (Zustandsänderungen) erkannt und auf diese meist automatisch reagiert werden. Dadurch werden neuartige Technologien wie zum Beispiel "Industrie 4.0", "SMART Homes" oder "SMART Cities" ermöglicht. Komplexe Vernetzungen und Arbeitsabläufe in derartigen Umgebungen werden oftmals mit Workflows realisiert. Um eine robuste Ausführung dieser Workflows zu gewährleisten, müssen Situationsänderungen beachtet und auf diese entsprechend reagiert werden, zum Beispiel durch Workflow-Adaption. Das heißt, erst durch die Erkennung höherwertiger Situationen können solche Workflows robust modelliert und ausgeführt werden. Jedoch stellen die für die Erkennung von Situationen notwendige Anbindung und Bereitstellung von Sensordaten eine große Herausforderung dar. Oft handelt es sich bei den Sensordaten um Rohdaten. Sie sind schwer extrahierbar, liegen oftmals nur lokal vor, sind ungenau und lassen sich dementsprechend schwer verarbeiten. Um die Sensordaten zu extrahieren, müssen für jeden Sensor individuelle Adapter programmiert werden, die wiederum ein einheitliches Datenformat der Sensordaten bereitstellen müssen und anschließend mit sehr viel Aufwand untereinander verbunden werden. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird ein Konzept erarbeitet und entwickelt, mit dessen Hilfe eine einfache Integration von Sensordaten ermöglicht wird. Dazu werden die Sensoren über eine webbasierte Benutzeroberfläche oder über eine programmatische Schnittstelle in einer gemeinsamen Datenbank registriert. Die Sensordaten werden durch REST-Ressourcen abstrahiert, in RDF-basierte Repräsentationen umgewandelt und mit dem Linked-Data Prinzip miteinander verbunden. Durch die standardisierte Schnittstelle können Endbenutzer oder Anwendungen über das Internet auf die Sensordaten zugreifen, neue Sensoren anmelden oder entfernen.Item Open Access Automated composition of adaptive pervasive applications in heterogeneous environments(2012) Schuhmann, Stephan Andreas; Rothermel, Kurt (Prof. Dr. rer. nat. Dr. h. c.)Distributed applications for Pervasive Computing represent a research area of high interest. Configuration processes are needed before the application execution to find a composition of components that provides the required functionality. As dynamic pervasive environments and device failures may yield unavailability of arbitrary components and devices at any time, finding and maintaining such a composition represents a nontrivial task. Obviously, many degrees of decentralization and even completely centralized approaches are possible in the calculation of valid configurations, spanning a wide spectrum of possible solutions. As configuration processes produce latencies which are noticed by the application user as undesired waiting times, configurations have to be calculated as fast as possible. While completely distributed configuration is inevitable in infrastructure-less Ad Hoc scenarios, many realistic Pervasive Computing environments are located in heterogeneous environments, where additional computation power of resource-rich devices can be utilized by centralized approaches. However, in case of strongly heterogeneous pervasive environments including several resource-rich and resource-weak devices, both centralized and decentralized approaches may lead to suboptimal results concerning configuration latencies: While the resource-weak devices may be bottlenecks for decentralized configuration, the centralized approach faces the problem of not utilizing parallelism. Most of the conducted projects in Pervasive Computing only focus on one specific type of environment: Either they concentrate on heterogeneous environments, which rely on additional infrastructure devices, leading to inapplicability in infrastructure-less environments. Or they address homogeneous Ad Hoc environments and treat all involved devices as equal, which leads to suboptimal results in case of present resource-rich devices, as their additional computation power is not exploited. Therefore, in this work we propose an advanced comprehensive adaptive approach that particularly focuses on the efficient support of heterogeneous environments, but is also applicable in infrastructure-less homogeneous scenarios. We provide multiple configuration schemes with different degrees of decentralization for distributed applications, optimized for specific scenarios. Our solution is adaptive in a way that the actual scheme is chosen based on the current system environment and calculates application compositions in a resource-aware efficient manner. This ensures high efficiency even in dynamically changing environments. Beyond this, many typical pervasive environments contain a fixed set of applications and devices that are frequently used. In such scenarios, identical resources are part of subsequent configuration calculations. Thus, the involved devices undergo a quite similar configuration process whenever an application is launched. However, starting the configuration from scratch every time not only consumes a lot of time, but also increases communication overhead and energy consumption of the involved devices. Therefore, our solution integrates the results from previous configurations to reduce the severity of the configuration problem in dynamic scenarios. We prove in prototypical real-world evaluations as well as by simulation and emulation that our comprehensive approach provides efficient automated configuration in the complete spectrum of possible application scenarios. This extensive functionality has not been achieved by related projects yet. Thus, our work supplies a significant contribution towards seamless application configuration in Pervasive Computing.Item Open Access Comparison and analysis of web vulnerability scanners(2019) Lis, AlexanderWithin the last years the commercial relevance of web applications increased steadily. They developed from simple information sharing platforms to serious business applications like online-banking, e-commerce and social media platforms. Unlike most other technologies, web-based applications are accessible from around the world continuously. Additionally, they are very susceptible for vulnerabilities as there are various technologies interacting. These factors render web applications to very attractive targets for criminals because they are often easy to attack, globally accessible and yield valuable exploits. As a consequence, much effort was put into research to prevent, detect and eliminate web application vulnerabilities. However manual security audits are time-consuming, costly and demand expertknowledge. Web vulnerability scanners tackle this problem. They are programs that test web applications for the existence of vulnerabilities. Additionally they categorize and report them. Because these tools work automatically, faster as humans and reduce the necessary knowledge in network security, they became an interesting supplementation to traditional security audits. On the other side web vulnerability scanners also have their limits. They can not test for the absence of vulnerabilities and thus produce false positives or miss weaknesses. Furthermore previous research has shown that there are also vulnerability classes that are especially intricate to detect like stored SQL injections or stored cross-site scripting vulnerabilities. Nonetheless web vulnerability scanners show very much potential and there is a growing interest into automatic web application testing. This is reflected in the increasing diversity of commercial web vulnerability scanners that can be found online. Thus this thesis compares and examines three web vulnerability scanners, namely Acunetix, Arachni and w3af. Focus is set on delineating the current capabilities and limits of state-of-the-art vulnerability scanners.Item Open Access Konzeption und Realisierung eines Sicherheitskonzepts zur sicheren Datenstromverarbeitung in einer verteilten Ausfürhungsumgebung(2011) Dörler, OliverVorliegende Diplomarbeit entwickelt ein Sicherheitskonzept für NexusDS. Das Konzept definiert Sicherheitsmechanismen um den Zugriff und die Verarbeitung von sensiblen und geschützten Daten zu kontrollieren. Die Mechanismen beinhalten Funktionen um Daten zu Anonymisieren und zu Verschleiern. Die Entwicklung des Konzeptes beinhaltet die Abgrenzung von Sicherheit im Kontext von NexusDS, Erhebung von Anforderungen aus Anwendungsszenarien und NexusDS selbst, die Entwicklung entsprechend dienlicher Maßnahmen, deren Umsetzung in eine Sicherheitsarchitektur und eine prototypische Implementierung in NexusDS.Item Open Access REST Testbed(2013) Eisenbraun, NickWeb Services, die gemäß dem Architekturstil REST entworfen werden, zeichnen sich durch Eigenschaften wie Interoperabilität, lose Kopplung, Wiederverwendbarkeit, Leistung und Skalierbarkeit aus. In verteilten Systemen werden deswegen oft REST-basierteWeb Services eingesetzt. Verteilte Systeme haben höhere Fehleranfälligkeit als Standalone-Anwendungen und diese Erkenntnis sollte beim Entwicklungsprozess durch ausreichende Testszenarien berücksichtigt werden. Bei der Entwicklung von REST-basierten Client-Anwendungen wird ein REST-basierter Web Service benötigt, um die Funktionalitäten der Client-Anwendung zu testen. In dieser Diplomarbeit werden Anforderungen an ein Testbed zum Testen von REST-basierten Client-Anwendungen gestellt. Es wird eine Architektur zu diesem Testbed entworfen und anschließend ein Testbed prototypisch implementiert. Bei der Entwicklung des Testbeds werden die Eigenschaften wie Erweiterbarkeit und Konfigurierbarkeit der Funktionalitäten des REST-basiertenWeb Services sichergestellt. Durch die berücksichtigte Erweiterbarkeit kann das Testbed leicht um neue Funktionalitäten ergänzt werden. Die Konfigurierbarkeit erlaubt das Anpassen der funktionalen und nicht-funktionalen Eigenschaften des Testbeds, um die Erfüllbarkeit der an eine Client-Anwendung gestellten funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen zu überprüfen.Item Open Access Visual prediction of quantitative information using social media data(2017) Fatehi Ebrahimzadeh, HamedIn recent years, the availability of a vast amount of user-generated data via social media, has given an opportunity to researchers for analyzing these data sources and discovering meaningful information. However, processing and understanding this immense amount of data is challenging and calls for automated approaches, and involvement of field experts to use their field knowledge and experience to enhance the data analysis. So far, existing approaches only enable the detection of indicative information from the data such as the occurrence of critical incidents, relevant situation reports etc. Consequently, the next step would be to better relate the user provided information to the real-world quantities. In this work, a predictive visual analytics approach is developed that offers semi-automated methods to estimate quantitative information (e.g. number of people who participate in a public event). At first, the approach provides interactive visual tools to explore social media data in time and space and select features required as input for training and prediction interactively. Next, a suitable model can be trained based on these feature sets and applied for prediction. Finally, the approach also allows to visually explore prediction results and measure quality of predictions with respect to the ground truth information obtained from past observations. The result of this work is a generic visual analytics approach, that provides expert user with visual tools for a constant interaction between human and machine, for producing quantitative predictions based on social media data. The results of predictions are promising, especially in cases that the location, time and other related information to public events are considered together with the content of user-generated data.