05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access A context-aware hoarding mechanism for location-dependent information systems(2000) Kubach, Uwe; Rothermel, KurtWhen used in an outdoor environment mobile information systems often suffer from the disadvantages of wireless WANs, especially low bandwidth, high delay, and frequent disconnections. Hoarding is an effective method to overcome these disadvantages by transferring information which is probably needed by the user in advance. In this paper we propose a generic, context-aware hoarding mechanism. When selecting the information to hoard, it considers the user's future location as well as the expected speed of movement. In contrast to existing hoarding mechanisms it is universally applicable for different types of location-dependent, mobile information systems. Its flexibility allows it to rely on different knowledge sources in order to get information about a user's context.Item Open Access Abstract syntax of WS-BPEL 2.0(2008) Kopp, Oliver; Mietzner, Ralph; Leymann, FrankWS-BPEL 2.0 is the current version of the "Business Process Execution Language for Web Services". Until now, no formal definition of its syntax exists. We present a complete syntax of WS-BPEL 2.0 of both abstract and executable processes.Item Open Access Application sharing in teaching context with wireless networks(2001) Burger, Cora; Papakosta, Stella; Rothermel, KurtThe success of teaching is depending on a couple of factors: on how far students are involved into lectures, on the material, its completeness and on co-learning of students. Involvement of students into lectures means, being able to follow the thoughts of the teacher, ask questions and make comments. The material must be presented in a suitable form and essential parts of it have to be available during the whole learning process, for preparing participation in lectures and exercises as well as for exams. For more effective learning and training of social abilities, working in groups of co-learners has to be encouraged. Mobile and ubiquitous computing offer new possibilities to achieve these goals by increasing the awareness in class and supporting an active participation of students. By promoting existing concepts and enabling new ways of application sharing, the project SASCIA (System architecture supporting cooperative and interactive applications) aims at developing a framework for multiple applications to support teaching in collocated, remote and hybrid scenarios. Its core is composed of components to capture and distribute context information about sessions, participants and those applications that are used during a lecture or encounter among students. A configurable floor control was designed to cope with a wide spectrum of applications and learning situations. For some cases, even a control for semantic consistency can be necessary. In combination with a suitable user and session management, a whiteboard for annotations and a recording facility to support latecomers as well as subsequent replay, these components are providing the required functionality. As a consequence, SASCIA offers remote control and viewing facilities to all participants during lectures and co-learning sessions.Item Open Access Fragments of first-order logic over infinite words(2009) Diekert, Volker; Kufleitner, ManfredWe give topological and algebraic characterizations as well as language theoretic descriptions of the following subclasses of first-order logic for omega-languages: Sigma2, FO2, the intersection of FO2 and Sigma2, and Delta2 (and by duality Pi2 and the intersection of FO2 and Pi2). These descriptions extend the respective results for finite words. In particular, we relate the above fragments to language classes of certain (unambiguous) polynomials. An immediate consequence is the decidability of the membership problem of these classes, but this was shown before by Wilke and Bojanczyk and is therefore not our main focus. The paper is about the interplay of algebraic, topological, and language theoretic properties.Item Open Access Reachability analysis of multithreaded software with asynchronous communication(2005) Bouajjani, Ahmed; Esparza, Javier; Schwoon, Stefan; Strejcek, JanWe introduce asynchronous dynamic pushdown networks (ADPN), a new model for multithreaded programs in which pushdown systems communicate via shared memory. ADPN generalizes both CPS (concurrent pushdown systems) and DPN (dynamic pushdown networks). We show that ADPN exhibit several advantages as a program model. Since the reachability problem for ADPN is undecidable even in the case without dynamic creation of processes, we address the bounded reachability problem, which considers only those computation sequences where the (index of the) thread accessing the shared memory is changed at most a fixed given number of times. We provide efficient algorithms for both forward and backward reachability analysis. The algorithms are based on automata techniques for symbolic representation of sets of configurations.Item Open Access Interactive volume rendering in virtual environments(2003) Schulze-Döbold, Jürgen Peter; Ertl, Thomas (Prof. Dr.)This dissertation is about the interactive visualization of volume data in virtual environments. Only data on regular grids will be discussed. Research was conducted on three major topics: visualization algorithms, user interfaces, and parallelization of the visualization algorithms. Because the shear-warp algorithm is a very fast CPU-based volume rendering algorithm, it was investigated how it could be adapted to the characteristics of virtual environments. This required the support of perspective projection, as well as specific developments for interactive work, for instance a variable frame rate or the application of clipping planes. Another issue was the improvement of image quality by the utilization of pre-integration for the compositing. Concerning the user interface, a transfer function editor was created, which was tailored to the conditions of virtual environments. It should be usable as intuitively as possible, even with imprecise input devices or low display resolutions. Further research was done in the field of direct interaction, for instance a detail probe was developed which is useful to look inside of a dataset. In order to run the user interface on a variety of output devices, a device independent menu and widget system was developed. The shear-warp algorithm was accelerated by a parallelization which is based on MPI. For the actual volume rendering, a remote parallel computer can be employed, which needs to be linked to the display computer via a network connection. Because the image transfer turned out to be the bottleneck of this solution, it is compressed before being transferred. Furthermore, it will be described how all the above developments were combined to a volume rendering system, and how they were integrated into an existing visualization toolkit.Item Open Access Modelling the quality economics of defect-detection techniques(2006) Wagner, StefanThere are various ways to evaluate defect-detection techniques. However, for a comprehensive evaluation the only possibility is to reduce all influencing factors to costs. There are already some models and metrics for the cost of quality that can be used in that context. These models allow the structuring of the costs but do not show all influencing factors and their relationships. This paper proposes an analytical model for the economics of defect-detection techniques that can be used for analysis and optimisation of the usage of such techniques. In particular we analyse the sensitivity of the model and how the model can be applied in practice.Item Open Access Emulation von Rechnernetzen zur Leistungsanalyse von verteilten Anwendungen und Netzprotokollen(2005) Herrscher, Daniel J.; Rothermel, Kurt (Prof. Dr. rer. nat. Dr. h. c)Um die Leistung von verteilten Anwendungen und Netzprotokollen in Abhängigkeit von den Eigenschaften der verwendeten Rechnernetze zu analysieren, wird eine Testumgebung benötigt, die Netzeigenschaften zuverlässig nachbilden ("emulieren") kann. Eine solche Testumgebung wird Emulationssystem genannt. Bisher existierende Emulationssysteme sind aufgrund ihrer Architektur entweder nur für sehr kleine Szenarien geeignet, oder sie können nur unabhängige Netzverbindungen nachbilden, und schließen damit alle Netztechnologien mit gemeinsamen Medien aus. In dieser Arbeit werden zunächst verschiedene Architekturvarianten für die Realisierung eines Emulationssystems vorgestellt und bewertet. Für die Variante mit zentraler Steuerung und verteilten Emulationswerkzeugen wird dann detailliert die Funktionalität eines Emulationssystems mit seinen wesentlichen Komponenten beschrieben. Das in dieser Arbeit entwickelte Emulationsverfahren greift auf der logischen Ebene der Sicherungsschicht in den Kommunikationsstapel ein. Auf dieser Ebene werden die beiden Basiseffekte Rahmenverlust und Verzögerung durch verteilte Emulationswerkzeuge nachgebildet. Alle anderen Netzeigenschaften können auf diese Basiseffekte zurückgeführt werden. Um Netztechnologien mit gemeinsamen Medien durch verteilte Werkzeuge nachbilden zu können, wird zusätzlich das Konzept des virtuellen Trägersignals eingeführt. Hierbei werden die Eigenschaften eines Rundsendemediums nachgebildet, indem kooperative Emulationswerkzeuge Rundsendungen zur Signalisierung eines Trägersignals benutzen. Somit kann jedeWerkzeuginstanz lokal ein aktuelles Modell des emulierten gemeinsamen Mediums halten. Auf dieser Basis kann auch das Verhalten von Medienzugriffsprotokollen nachgebildet werden. Die Arbeit deckt auch die wesentlichen Realisierungsaspekte eines Emulationssytems ab. Mit ausführlichen Messungen wird gezeigt, dass das entwickelte System für die Nachbildung von Netzszenarien sehr gut geeignet ist, selbst wenn die nachzubildenden Parameter sich dynamisch ändern. Die entwickelten Werkzeuge sind in der Lage, Netzeigenschaften in einem weiten Parameterbereich realistisch nachzubilden. Mit diesem System steht nun eine ideale Testumgebung für Leistungsmessungen von verteilten Anwendungen und Netzprotokollen in Abhängigkeit von Netzeigenschaften zur Verfügung.Item Open Access Visualization of uncorrelated point data(2008) Reina, Guido; Ertl, Thomas (Prof. Dr.)Sciences are the most common application context for computer-generated visualization. Researchers in these areas have to work with large datasets of many different types, but the one trait that is common to all is that in their raw form they exceed the cognitive abilities of human beings. Visualization not only aims at enabling users to quickly extract as much information as possible from datasets, but also at allowing the user to work at all with those that are too large and complex to be directly grasped by human cognition. In this work, the focus is on uncorrelated point data, or point clouds, which is sampled from real-world measurements or generated by computer simulations. Such datasets are gridless and exhibit no connectivity, and each point represents an entity of its own. To effectively work with such datasets, two main problems must be solved: on the one hand, a large number of complex primitives with potentially many attributes must be visualized, and on the other hand the interaction with the datasets must be designed in an intuitive way. This dissertation will present novel methods which allow the handling of large, point-based data sets of high dimensionality. The contribution for the rendering of hundreds of thousands of application-specific glyphs is a Graphics-Processing-Unit(GPU)-based solution that allows the exploration of datasets that exhibit a moderate number of dimensions, but an extremely large number of points. These approaches are proven to be working for molecular dynamics(MD) datasets as well as for 3D tensor fields. Factors critical for the performance of these algorithms are thoroughly analyzed, the main focus being on the fast rendering of these complex glyphs in high quality. To improve the visualization of datasets with many attributes and only a moderate number of points, methods for the interactive reduction of dimensionality and analysis of the influences of different dimensions as well as of different metrics will be presented. The rendering of the resulting data in 3D similarity space is also addressed. A GPU-based reduction of dimensions has been implemented that allows interactive tweaking of the reduction parameters while observing the results in real time. With the availability of a fast and responsive visualization, the missing component for a complete system is the human-computer interaction. The user must be able to navigate the information space and interact with a dataset, selecting or filtering the items that are of interest to him, inspecting the attributes of particular data points. Today, one must distinguish between the application context and the modality of different interaction approaches. Current research ranges from keyboard-and-mouse desktop interaction over different haptic interfaces (also including feedback) up to tracked interaction for virtual reality(VR) installations. In the context of this work, the problem of interacting with point-based datasets is tackled for two different situations. The first is the workstation-based analysis of clustering mechanics in thermodynamics simulations, the second a VR immersive navigation and interaction with point cloud datasets.Item Open Access Das ASCEND-Modell zur Unterstützung kooperativer Prozesse(2002) Frank, Aiko; Mitschang, Bernhard (Prof. Dr.)Es wird eine neue Klasse von kooperativen Prozessen bestimmt und durch Beispiele betrachtet, deren Unterstützung durch das ASCEND Designflow Model(ADM) erfolgen soll. Diesen Prozessen ist der Bedarf nach Interaktion, Kooperation, kooperativer Nutzung gemeinsamer Ressourcen, Delegation von Teilar-beiten, strukturierten und weniger strukturierten Teilprozessen, Integration von Arbeitsergebnissen und Abstimmung von Aktionen gemein. Daraus wird die Forderung an eine geeignete Benutzerunterstützung abgeleitet, die den Nutzern die geeignete Unterstützung in Form entsprechend konfigurierbarer Dienste zur Verfügung stellt. Es werden Technologien vorgestellt und bewertet, die Teile der aufgestellten Forderungen erfüllen können. Der Schwerpunkt dieser Untersuchung betrifft CSCW und Workflow-Management. Eine weitere Klasse von Systemen zur Durchführung von Arbeiten sind CAD-Frameworks, die spezialisierte Dienste für den technischen Entwurf anbieten. Für die Realisierung der von uns gewünschten flexiblen Zugriffsregelung werden außerdem einige Aspekte der Agententechnologie betrachtet, insbesondere Verhandlungsprotokolle. Aufgrund der so gewonnenen Erkenntnisse wird ein Lösungsansatz präsentiert, der auf einer geeigneten Integration dieser Technologien basiert. Dieser Lösungsansatz wird durch das ASCEND Designflow Model umgesetzt. Dieses Modell verwendet drei wesentliche Aspekte: ein Aktivitätenmodell, einen Informationsraum und Interaktionsprotokolle. Workflow-Management stellt eine ideale Technologie für die Automatisierung der Steuerung von strukturierten Teilprozessen dar. Das Aktivitätenkonzept ist eine geeignete Basis zur Repräsentation von abhängigen Arbeitsschritten. Daher werden diese Konzepte weitgehend in das ADM integriert. Das Aktivitätenkonzept zur Modellierung und Durchführung abgegrenzter Arbeitsschritte hilft die Aufgabenverteilung und Vorgehensweise von Entwurfsprozessen, soweit möglich, zu strukturieren. Bspw. nutzt die Delegations-Beziehung des ADM Aktivitäten zur Spezifikation verschiedener Unteraufträge. Außerdem werden sogenannte Workflow-Aktivitäten eingeführt, die alle Eigenschaften eines Workflows übernehmen und innerhalb eines Entwurfsprozesses ausgeführt werden können. Dadurch wird eine geeignete Unterstützung gut strukturierter Teilprozesse erreicht. Weiterhin werden primitive Aktivitäten zum Kapseln von Werkzeuganwendungen und Groupware-Aktivitäten zur Durchführung von wenig strukturierten Teilarbeiten eingeführt. Eine Besonderheit stellen die Designflow-Aktivitäten dar, die durch sogenannte Design-Primitive eine erweiterte Funktionalität realisieren. So können anpaßbare Constraints angewendet werden, welche die Abhängigkeiten zwischen den in einer Designflow-Aktivität enthaltenen Ressourcen und Aktivitäten beschreiben. Durch die weitgehende Definierbarkeit solcher Constraints, besteht die Möglichkeit anwendungsspezifische Abhängigkeiten einzuführen und eine flexible Ablaufunterstützung zu erreichen. Aufgrund der Forderung nach frühem Austausch von gemeinsamen Ergebnissen, der Bearbeitung gemeinsamer Daten und der Abhängigkeiten bezüglich Daten und Ergebnissen, die in verschiedenen Teilprozessen erarbeitet werden, ist eine Abstimmung zwischen den am Prozeß teilnehmenden Personen notwendig. Dafür wird die gemeinsame Nutzung von Ressourcen im Rahmen eines gemeinsamen Informationsraums eingeführt. Dadurch können unvorherbestimmte Abläufe über die Objektzugriffe koordiniert werden. Zur Durchführung und Abstimmung der Nutzung gemeinsamer Objekte werden Protokolle in Konversationsmustern angewendet, die zum einen eine gewisse Weise des Zugriffs vorschreiben, aber auch die Möglichkeit zur Verhandlung anbieten. Diese Verhandlung, wie sie bei konkurrierenden Zugriffen oder bei der Durchführung des sogenannten Delegationsprotokolls auftreten, stellen ein mächtiges Werkzeug zur Interaktion zwischen allen Entitäten des ADM dar, d.h. zwischen Akteuren, Objekten und Aktivitäten. Die Effekte der Interaktionen werden komplett durch das zugrunde liegende System unterstützt, womit eine konsistente Behandlung ermöglicht ist. Die flexible Einsetzbarkeit, die Anpaßbarkeit und die Erweiterbarkeit der Protokolle ermöglicht einen hohen Grad der Anpassung des ADM an verschiedenste kooperative Prozesse. Damit unterstützt das ADM zum einen Entwurfsprozesse, die teilweise gut strukturiert sind. Zum anderen erlauben die eingeführten Entwurfskonstrukte (bspw. Delegation, Objektzugriffe und Constraints), auch schwächer strukturierte Teilprozesse und damit ein wesentliches Merkmal des Entwurfs bzw. der in dieser Arbeit anvisierten kooperativen Prozesse zu unterstützen. Somit wird erreicht, daß die passendste, unterstützende Technologie für den jeweiligen Teilprozeß verwendet werden kann. Dadurch werden die verschiedenen Anforderungen bezüglich koordinativer, wie auch kooperativer Zusammenarbeit erfüllt.