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 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.Item Open Access Interacting with large high-resolution display workplaces(2018) Lischke, Lars; Schmidt, Albrecht (Prof.)Large visual spaces provide a unique opportunity to communicate large and complex pieces of information; hence, they have been used for hundreds of years for varied content including maps, public notifications and artwork. Understanding and evaluating complex information will become a fundamental part of any office work. Large high-resolution displays (LHRDs) have the potential to further enhance the traditional advantages of large visual spaces and combine them with modern computing technology, thus becoming an essential tool for understanding and communicating data in future office environments. For successful deployment of LHRDs in office environments, well-suited interaction concepts are required. In this thesis, we build an understanding of how concepts for interaction with LHRDs in office environments could be designed. From the human-computer interaction (HCI) perspective three aspects are fundamental: (1) The way humans perceive and react to large visual spaces is essential for interaction with content displayed on LHRDs. (2) LHRDs require adequate input techniques. (3) The actual content requires well-designed graphical user interfaces (GUIs) and suitable input techniques. Perceptions influence how users can perform input on LHRD setups, which sets boundaries for the design of GUIs for LHRDs. Furthermore, the input technique has to be reflected in the design of the GUI. To understand how humans perceive and react to large visual information on LHRDs, we have focused on the influence of visual resolution and physical space. We show that increased visual resolution has an effect on the perceived media quality and the perceived effort and that humans can overview large visual spaces without being overwhelmed. When the display is wider than 2 m users perceive higher physical effort. When multiple users share an LHRD, they change their movement behavior depending whether a task is collaborative or competitive. For building LHRDs consideration must be given to the increased complexity of higher resolutions and physically large displays. Lower screen resolutions provide enough display quality to work efficiently, while larger physical spaces enable users to overview more content without being overwhelmed. To enhance user input on LHRDs in order to interact with large information pieces, we built working prototypes and analyzed their performance in controlled lab studies. We showed that eye-tracking based manual and gaze input cascaded (MAGIC) pointing can enhance target pointing to distant targets. MAGIC pointing is particularly beneficial when the interaction involves visual searches between pointing to targets. We contributed two gesture sets for mid-air interaction with window managers on LHRDs and found that gesture elicitation for an LHRD was not affected by legacy bias. We compared shared user input on an LHRD with personal tablets, which also functioned as a private working space, to collaborative data exploration using one input device together for interacting with an LHRD. The results showed that input with personal tablets lowered the perceived workload. Finally, we showed that variable movement resistance feedback enhanced one-dimensional data input when no visual input feedback was provided. We concluded that context-aware input techniques enhance the interaction with content displayed on an LHRD so it is essential to provide focus for the visual content and guidance for the user while performing input. To understand user expectations of working with LHRDs we prototyped with potential users how an LHRD work environment could be designed focusing on the physical screen alignment and the placement of content on the display. Based on previous work, we implemented novel alignment techniques for window management on LHRDs and compared them in a user study. The results show that users prefer techniques, that enhance the interaction without breaking well-known desktop GUI concepts. Finally, we provided the example of how an application for browsing scientific publications can benefit from extended display space. Overall, we show that GUIs for LHRDs should support the user more strongly than GUIs for smaller displays to arrange content meaningful or manage and understand large data sets, without breaking well-known GUI-metaphors. In conclusion, this thesis adopts a holistic approach to interaction with LHRDs in office environments. Based on enhanced knowledge about user perception of large visual spaces, we discuss novel input techniques for advanced user input on LHRDs. Furthermore, we present guidelines for designing future GUIs for LHRDs. Our work creates the design space of LHRD workplaces and identifies challenges and opportunities for the development of future office environments.