05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Ausführung einer Modellreduktion für Simulationen auf Basis der Workflow-Technologie(2011) Remppis, SimonBei der Durchführung wissenschaftlicher Computersimulationen wird immer häufiger Workflowtechnologie eingesetzt, was die Begriffe Scientific Workflow und Simulationsworkflow geprägt hat. Vorteile der Workflow-Technologie sind u.a. die Automatisierbarkeit der Simulationsprozesse und die Wiederverwendbarkeit der genutzten Komponenten. Teilweise können erprobte Werkzeuge und Technologie aus dem Bereich der Business Workflows auch im wissenschaftlichen Bereich eingesetzt werden. Von besonderem Interesse ist hier die Workflowsprache BPEL, die in der Geschäfts-IT große Verbreitung gefunden hat. Da die Aktivitäten eines BPEL-Workflows in der Regel als Webservices implementiert werden, kann der Workflow auf Ressourcen zugreifen, die über große, heterogene Netzwerke verteilt sind. In dieser Studienarbeit wird untersucht, wie die Workflowtechnologie zur automatisierten Ausführung der Modellreduktion eines elastischen Mehrkörpersystems verwendet werden kann. Die Modellreduktion ist eine Vorstufe zur Simulation eines mathematischen Modells und dient dazu, die Zahl der Freiheitsgrade des Simulationsmodells zu reduzieren und dabei das Verhalten des Originalsystems möglichst gut zu approximieren. Durch die verminderte Modelldimension kann die Komplexität der nachgelagerten Simulation gesenkt und ihre Ausführungsgeschwindigkeit erhöht werden. Zuerst wird erörtert, welche Operationen zur Ausführung einer Modellreduktion notwendig sind. Aus diesen Schritten wird ein Prozessmodell zusammengesetzt und unter Verwendung von BPMN-Diagrammen dargestellt. Ausgehend von diesem Prozessmodell werden anschließend ausführbare BPEL-Workflows zur Durchführung der Modellreduktion entwickelt. Da wesentliche Workflowschritte unter Verwendung von Matlab ausgeführt werden, wird in dieser Arbeit auch untersucht, wie Matlab-Operationen als Webservice bereitgestellt und an einen BPEL-Workflow angebunden werden können.Item Open Access Systemanalyse und Workflowverwaltung eines Frameworks für Cache-effiziente adaptive Simulation(2011) Greis, Miriam; Hackländer, Jessica; Hirmer, PascalDieses Dokument stellt die Ausarbeitung der Fachstudie "Systemanalyse und Workflowverwaltung eines Frameworks für cache-effiziente adaptive Simulation" dar, welche von Mai bis Oktober 2011 stattfand. Die Abteilung "Simulation großer Systeme" des Instituts für Parallele und Verteilte Systeme forscht derzeit an der Entwicklung eines Frameworks für eine effiziente Berechnung von fluiden Strömungen durch poröse Medien. Dabei wurde der Ansatz der Gitterberechnung nach Sierpinski gewählt und das Framework soweit funktionsfähig implementiert. Dieses System enthält jedoch noch Schwachstellen die mit Hilfe dieser Fachstudie behoben werden sollten. Die Fachstudie ist in zwei Teile gegliedert. Der erste Teil umfasst die Analyse des gegebenen Frameworks mitsamt allen Hilfsmitteln, den eingesetzten Programmiersprachen und Werkzeugen. Des Weiteren sollte dabei der angewandte Simulationsprozess selbst mit den im gegebenen System verwendeten Konzepten und Methoden beschrieben werden, um die Problematik des Systems vollständig erfassen zu können. Hierbei sollte ein Nachbau des Systems in einer beliebigen Programmiersprache erfolgen. Der zweite Teil der Fachstudie umfasst Lösungsansätze für die Problematiken des Systems anhand selbst entworfener Prototypen. Mögliche Lösungsansätze sind Präprozessor-Anweisungen, ein Python-Skript und die Erstellung einer Workflow-GUI. Dabei soll das bestehende System nicht ersetzt, sondern dessen Bedienung erleichtert werden. Diese Lösungsansätze sollten untersucht, beschrieben und anschließend mit dem bestehenden System bzw. mit den anderen Lösungsansätzen verglichen werden. Das Ergebnis ist eine Empfehlung des bestmöglichen Lösungsansatzes. Dieses Dokument ist in 5 Kapitel gegliedert. Nach dem Einleitungskapitel befasst sich das darauffolgende zweite Kapitel mit der Analyse des gegebenen Systems. Hierbei werden die Methoden des Simulationsprozesses, die Einsatzgebiete und die eingesetzten Werkzeuge beschrieben. Am Ende dieses Kapitels wird die Problematik des bestehenden Systems geschildert und der Nachbau beschrieben. Das dritte Kapitel beschreibt die verschiedenen Ansätze zur Lösung der beschriebenen Problematik. Die drei Lösungsansätze sind Präprozessor-Anweisungen, ein Python-Skript zur Codegenerierung und eine Workflow-GUI. Anschließend werden diese Lösungsansätze bezüglich verschiedener Qualitäten wie Wartbarkeit, Einfachheit, Erlernbarkeit usw. verglichen. Aus diesen Informationen folgt im letzten Kapitel das Fazit, welches eine Empfehlung über die zu wählende Methode gibt.Item Open Access Optimierung der physischen Operatoren einer nativen RDF-Datenbank für moderne Prozessoren(2011) Waizenegger, TimDie Leistungsfähigkeit handelsüblicher CPUs wächst seit langem schneller als die Geschwindigkeit des Speichers. Diese größer werdende Lücke macht die Optimierung von Speicherzugriffen zu einem immer wichtigeren Werkzeug bei der Optimierung von Datenbanksystemen. In dieser Studienarbeit wird daher eine alternative Implementierung der RDF-3X Datenbank-Engine vorgestellt, mit dem Ziel die Zugriffsmuster auf den Prozessor-Cache, und den Hauptspeicher zu verbessern, und dadurch Effizienzgewinne zu erzielen. Es wird der Aufbau von Datenbanksystemen erläutert, und eine Verbesserung der Operatoren der experimentellen Open-Source Datenbank RDF-3X vorgeschlagen. Anhand von Leistungsmessungen an der Implementierung wird der Erfolg der Verbesserungen beziffert, und es werden Hinweise für künftige Arbeiten auf dem Gebiet gegeben.Item Open Access Erweiterung von SIMPL und BPEL-DM zur Unterstützung weiterer Typen von Datenquellen(2011) Pietranek, Henrik AndreasIn den vergangenen Jahren haben sich im unternehmerischen Umfeld Workflows zur Beschreibung und Ausführung von (Geschäfts-)Prozessen durchgesetzt. Seit kurzem wird diese Technologie auch in der Wissenschaft eingesetzt. Z.B. werden Simulationsabläufe als Workflows modelliert. Charakteristisch für solche Simulationen bzw. Simulationsabläufe sind komplexe mathematische Berechnungen sowie verschiedene Aufgaben im Bereich der Datenverwaltung und Datenbereitstellung. Oftmals müssen große Datenmengen, die in proprietären Formaten vorliegen, aus verschiedenen Quellen verarbeitet werden. Damit diese Daten durch einen Simulationsworkflow und den von ihm eingebundenen Programmen und Diensten verarbeitet werden können, müssen sie in passende Eingabeformate transformiert werden. Gerade bei umfangreichen Simulationen, die eine Vielzahl an Datenquellen benötigen, führt dies aufgrund der enormen Komplexität zu Problemen. Um diese Probleme zu lösen, wurde das SIMPL-Rahmenwerk (SimTech - Information Management, Processes and Languages) entwickelt. Das SIMPL-Rahmenwerk ist in ein Scientifc Workflow Management System eingebettet und schafft eine Abstraktionsebene für die Defnition des Datenmanagements. SIMPL bietet einheitliche Zugriffsmethoden, um, aus einem Simulationsworkfow heraus, auf beliebige Datenquellen zuzugreifen. Das SIMPL-Rahmenwerk wurde prototypisch umgesetzt und unterstützt bisher den Zugriff auf relationale Datenbanken sowie das Windows Dateisystem. Im Rahmen dieser Studienarbeit sollen Unterschiede, die sich beim Zugriff auf unterschiedliche Datenquellen oder Typen von Datenquellen ergeben, soweit wie möglich bzw. sinnvoll aufgelöst werden. Des Weiteren sollen neue Datenquellen bzw. Typen von Datenquellen integriert werden. Dazu wird das SIMPL-Rahmenwerk detailliert vorgestellt und in einem weiteren Schritt die bestehende Implementierung analysiert und erweitert bzw. angepasst.Item Open Access Development of a visualization tool for kinematics and dynamics for hyper redundant robots(2011) Bischof, ManuelSwarm robotic is an difficult, but promissing approach in modern robotics. Multirobot organisms can achieve tasks, an individual robot could not accomplish alone. But first you need kinematics and dynamics to model them. Becaus of the huge amount of degrees of freedom, many classical approaches fail. Through its geometrical representation, screw theory could be the solution. There already existed a mathematical framework, but no visualization for it. So in this thesis I created a Graphical User Interface, that supports the creation of different user-defined topologies and visualizes its results. In the end, this GUI should assist developer with their work, but hopefully also students to understand this subject more easily.Item Open Access Visualisierung von Kartenobjekten mit GeoTools(2011) Paul, Andreas"Location-based-Services" (LBS) sind Dienste, die Positionsinformationen mobiler Geräte verarbeiten. Da Benutzer ihre Position preisgeben müssen, um einen Service nutzen zu können, werden verschiedene Algorithmen entwickelt, welche den Aufenthaltsort verschleiern um die Privatsphäre zu schützen. Gleichzeitig soll aber auch eine für den Service ausreichende Genauigkeit der Position geboten werden. Da jeder Benutzer für unterschiedliche Orte andere Aufenthaltswahrscheinlichkeiten hat, spielt auch die konkrete Umgebung eine Rolle, welche für die Verschleierung beachtet werden muss. In dieser Arbeit soll eine Anwendung entwickelt werden, welche Wahrscheinlichkeitsabschätzungen für Objekte (Features) einer Karte grafisch darstellt. Dazu wird die GeoTools-Bibliothek genauer betrachtet und deren Möglichkeiten analysiert. Basierend auf GeoTools wird eine Anwendung entwickelt, welche als Eingabe entsprechend der Verschleierungspräferenzen die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des Benutzers bekommt und diese grafisch darstellt.Item Open Access Implementierung von Algorithmen zur CAD-Modell Rekonstruktion von CT-Bilddaten(2011) Schuck, AlexanderSowohl bei der Durchführung elektromagnetischer Feldsimulationen an CAD-Modellen von passiven Baugruppen, als auch bei der Qualitätskontrolle bei der ein produziertes Bauteil mit einem vorgegebenen CAD-Referenzmodell verglichen werden soll, ist es notwendig, ein CAD-Modell so nah wie möglich den realen Gegebenheiten des Objektes anzunähern. Um bei beiden Anwendungsszenarien ein genaues Bild vom Inneren des Objektes, wie beispielsweise die genauen Positionen der Bauteile oder den exakten Verlauf von Leiterbahnen, zu bekom- men, ist die Computertomographie (CT) geeignet. Im Folgenden wird die Entwicklung eines Prototyps beschrieben, der die in der CT produzierten Daten in einem zweidimensionalen Schnittebenenmodell anzeigen kann und welcher aus diesem zweidimensionalen Schnitt- bild mit Hilfe von Kantenerkennungsverfahren und einer CAD-Entwicklungsumgebung ein dreidimensionales CAD-Modell erstellt. Dieses so erstellte CAD-Modell ist dann der Ausgangspunkt für weitere ekletromagnetische Feldsimulationen.Item Open Access Implementierung von Algorithmen zur MESH-Erzeugung und numerischen Impedanzberechnung(2011) Braunstein, AlexanderIn dieser Studienarbeit werden verschiedene Meshverfahren, sowie numerische Methoden zur elektromagnetischen Feldberechnung, basierend auf dem Ergebnis eines Meshings, vorgestellt. Als Vorbereitung zur Bestimmung der Leitungsimpedanz wird ein hexahedralisiertes Mesh erzeugt. Mit Hilfe dieses Meshes werden Potentiale auf diskreten Rechennetzpunkten berechnet, welche von der Finiten-Integral-Methode zur Berechnung der Leitungsimpedanz benutzt werden.Item Open Access Kombination von SIMPL mit einem Ansatz zur Propagation von Datenänderungen(2011) Ageu, ChristianSowohl im Produktionsumfeld als auch bei computergestützten Simulationen werden Vorgänge zunehmend durch Workflows beschrieben. Diese Arbeit beschäftigt sich vorwiegend mit Simulationsworkflows und den damit verbundenen Vorgängen und Werkzeugen. Bei einem Simulationsworkflow werden üblicherweise sehr große Datenmengen von verschiedenen Simulationsprogrammen aus teilweise unterschiedlichen Fachgebieten verarbeitet. Der Zugriff auf diese Daten aus dem Simulationsworkflow heraus erfolgt mittels SIMPL, einer BPEL-Erweiterung zum Datenmanagament. Diese Arbeit befasst sich mit der Realisierung eines DM-Patterns für SIMPL, das den automatisierten Datentransfer zwischen den verschiedenen Datenquellen eines Simulationsworkflows realisiert. Dazu wird der aus dem Produktionsumfeld stammende Propagationsmanager Champagne betrachtet, der Datenänderungen nach ihrem Eintreten an andere DM-Systeme propagiert. Die Konzepte und Architekturen von SIMPL und Champagne werden zunächst vorgestellt und untersucht. Anschließend wird die Kombinationsmöglichkeit der beiden Systeme überprüft und es wird herausgearbeitet, ob und wie sich ein Datentransfer-Pattern mit Hilfe beider Systeme realisieren lässt. Schließlich wird eine Architektur erarbeitet, die das Datentransfer-Pattern unter Verwendung von SIMPL und der Zuhilfenahme von Konzepten aus Champagne implementiert.Item Open Access Parallelisierung eines JPEG-LS Decoders und Visualisierung von Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahmen(2011) Gera, YurijVerarbeitung und Visualisierung von Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahmen ist mit hohen Datenaufkommen und rechenintensiven Verarbeitung verbunden. Die für das Projekt spezifizierten Video-Daten sind mit einem modifizierten JPEG-LS Verfahren codiert und liegen in einem besonderen Format vor. Zentrales Ziel dieser Arbeit ist es, einen leistungsfähigen Software-Decoder für die Visualisierung und anschließende Weiterverarbeitung der vorliegenden Video-Ströme zu entwickeln. Dafür soll ein Framework geschaffen werden, welches es dem Benutzer ermöglicht mit den Videoaufnahmen visuell zu arbeiten. Ferner soll Anbindung an externe Systeme, etwa durch Konvertierung der Videoströme in standardisierte Austauschformate oder die Bereitstellung der Framework-Funktionalität durch APIs, geschaffen werden.