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 Computational and logical aspects of infinite monoids(2003) Lohrey, Markus; Diekert, Volker (Prof. Dr.)The present work contains a treatise of several computational and logical aspects of infinite monoids. The first chapter is devoted to the word problem for finitely generated monoids. In particular, the relationship between the the computational complexity of the word problem and the syntactical properties of monoid presentations is investigated. The second chapter studies Cayley-graphs of finitely generated monoids under a logical point of view. Cayley-graphs of groups play an important role in combinatorial group theory. We will study first-order and monadic second-order theories of Cayley-graphs for both groups and monoids. The third chapter deals with word equations over monoids. Using the graph product operation, which generalizes both the free and the direct product, we generalize the seminal decidability results of Makanin on free monoids and groups to larger classes of monoids.Item Open Access Analysis and verification of systems with dynamically evolving structure(2004) König, Barbara; Esparza, Javier (Prof. Dr.)This thesis is concerned with verification and analysis techniques for software systems characterized by dynamically evolving structure, such as dynamic creation and deletion of objects, mobility and variable topology. Examples for such systems are pointer structures, object-based systems and communication protocols in which the number of participants is not constant. The approach taken here is based on graph transformation systems, an intuitive and---at the same time---powerful formalism for the modelling of distributed and mobile systems. So far there exists comparatively little research concerning the verification of graph rewriting. We will---in the first part of this thesis---introduce graph transformations and give an overview of existing analysis and verification methods, with a focus on the verification of systems with dynamically evolving structure. Then we will describe three original lines of research: behavioural equivalences, type systems and approximation by Petri nets, all of them concerned with the analysis of graph transformation systems. The second part consists of eight refereed research papers treating the previously introduced analysis and verification techniques in depth.Item Open Access Circuit complexity of group theoretic problems(2021) Weiß, Armin; Diekert, Volker (Prof. Dr. rer. nat.)In dieser kumulativen Habilitationsschrift werden sechs Arbeiten zum Thema "Schaltkreiskomplexität von Gruppentheoretischen Problemen" zusammengefasst. An vorderster Stelle steht hierbei das Wortproblem: Gegeben ein Wort über den Erzeugern einer Gruppe, ist die Frage, ob das Wort das Einselement der Gruppe darstellt. Daneben werden noch weitere Probleme, wie das Konjugationsproblem, das Power-Wortproblem (wie das Wortproblem, aber die Eingabe wird in komprimierter Form gegeben) und das Lösen von Gleichungen betrachtet. Die meisten der hier zusammengefassten Arbeiten betrachten die genannten Probleme für spezielle Klassen von Gruppen und klassifizieren deren Komplexität mit Methoden der Schaltkreiskomplexität. Eine Ausnahme bildet die letzte Arbeit zum Thema Gleichungen: hier liegt der Zusammenhang zur Schaltkreiskomplexität darin, dass sich das Erfüllbarkeitsproblem für Gleichungen in endlichen auslösbaren Gruppen ähnlich verhält wie das Erfüllbarkeitsproblem für CC^0 Schaltkreise.Item Open Access The AnT project : on the simulation and analysis of dynamical systems(2004) Schanz, Michael; Levi, Paul (Prof. Dr. rer. nat. habil.)In this work, a the software project AnT is presented. This project is about a simulation and analysis tool for dynamical systems, whereby it was aimed right from the start, that not only a broad spectrum of dynamical systems is supported, but many investigation methods as well. This thesis is structured as follows: In chapter one (Introduction) a motivation and an overview about the main topics and the involved scientific disciplines is given and among others, the notions of simulation and analysis and their prerequisites are defined and described. The modeling and especially the mathematical modeling are considered in more detail as well as the tasks of interactive and non-interactive simulation. Chapter two (The AnT project) provides an overview about the software - its aims, requirements and features. Some historical and technical remarks are given together with some basic principles and facts about the functionality and a short guidance how to use this software and its features. In the third chapter (Supported classes of dynamical systems), the notion of a dynamical system is defined and described in this context and the most important classes of dynamical systems supported by the AnT software package including their main characteristic properties are listed. For each addresses class of dynamical systems at least one typical and illustrative representative is presented. In chapter four (Scanning dynamical systems), the notion of scanning is described and its importance in the field of nonlinear dynamics is emphasized. The different types of scan possibilities and procedures provided by the software are explained as well as the meaning of a scan item and a scan item sequence. Directly connected with the scanning of a dynamical system is the investigation or analysis of the dynamic behavior, because in most of the cases one is not only interested in the investigation under some fixed conditions but under varying conditions. For the analysis of dynamical systems, several methods are developed in the meanwhile. The methods, which are already implemented in the AnT software and hence available, are presented in chapter five (Supported investigation methods). The investigation of dynamical systems is the most important task in the field of nonlinear dynamics, because it represents the basis for prediction and forecasting of the dynamics as well as improvement and enhancement of the used or derived mathematical models. Therefore, a lot of examples are given in this chapter where the supported investigation methods are applied and illustrated. In chapter six (Simulating and investigating dynamical systems), a more detailed description of the software architecture and applied concepts is given. Especially the most important concepts of transitions and machines designed for the simulation and the investigation are explained and illustrated. The necessity of distributed computing is addressed to in chapter seven (Distributed computing), where the capability of the software to run in distributed mode to solve time consuming investigation tasks in parallel on several workstations or nodes of a cluster is described. The used client/server architecture is presented together with the developed network protocol. Many diagrams and figures in this work are based on the result of time consuming computations and could not have been prepared without the important distributed computing feature of the AnT software package. In chapters eight (AnT-gui: the graphical user interface) and nine (Visualization of dynamical systems), the graphical user interface, which guides a user through the initialization phase and the visualization capabilities of the software were presented, before in chapter ten (Numerical aspects of simulation) some remarks about numerics and scientific computing are elucidated. In chapter eleven (Examples), further illustrative examples of the functionality of the software are given including several scans not only with respect to system parameters but also with respect to initial values and even method parameters. The work closes with chapter twelve (Conclusion), where the main advantages of the AnT software package and the future extensions are presented, together with a short overview about related software projects.Item Open Access Gegenseitige Simulation von Datenstrukturen(2002) Petersen, Holger; Diekert, Volker (Prof. Dr.)Die vorliegende Arbeit stellt einige Ergebnisse zusammen, welche das Verhältnis verschiedener Berechenbarkeitsmodelle zueinander betreffen. Hierbei wird einerseits der Zusatzaufwand (im Bezug auf die Zeitkomplexität) bei der gegenseitigen Simulation solcher Modelle untersucht. Andererseits werden untere Schranken bewiesen oder auch die Unmöglichkeit einer Simulation. Diese Untersuchungen lassen sich einem Bereich zuordnen, der als konkrete Komplexitätstheorie bezeichnet wird.