Universitätspublikationen
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Verhalten in komponentenbasierten virtuellen Umgebungen
(2003)
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Paul Frank Grimm
- Es ist das Ziel der vorliegenden Arbeit, die Entwicklung von Virtuellen Umgebungen und insbesondere deren Inhalte in der Art zu vereinfachen, dass die bestehende Lücke zwischen der abstrakten Beschreibung und Modellierung einer Problemstellung und der praktischen Umsetzung geschlossen wird. Dazu wurden in Kapitel 1 zunächst die Gründe und Überlegungen dargestellt, die zur Erstellung der vorliegenden Arbeit beigetragen haben. Es wurde gezeigt, dass zu einer großen Verbreitung und einer guten Integration von 3D Systemen nicht nur die Verfügbarkeit der entsprechenden Hardware gehört, sondern auch die Möglichkeit für jedermann - oder zumindest für viele - diese Techniken für die eigene Arbeit zu nutzen, wobei diese Verwendung die Erstellung von Interaktionsszenarien und Verhaltensbeschreibungen einschließt. Es wurde darauf hingewiesen, dass heutige Konzepte und Technologien der Verhaltenserstellung aufgrund ihrer Komplexität nicht zur weiten Verbreitung ausreichen, und es wurden Ideen und Vorschläge für neue Ansätze genannt. Zur Hervorhebung von Kernproblemen der heutigen Vorgehensweise bei der Erstellung Virtueller Umgebungen wurden in Kapitel 2 die Motivationen und die Überlegungen, die zu den technischen Lösungen führten, mit der Sicht und den Ansprüchen unterschiedlicher Disziplinen auf die Verhaltensbeschreibung verglichen. In diesem Zusammenhang wurden die Problematiken der Interdisziplinarität, der Verhaltenspartitionierung und der Darstellung von Verhalten vorgestellt. Das Ergebnis war die Forderung nach einem Paradigmenwechsel – weg von der technischen Orientierung, hin zu einer autorenfokussierten Erstellung Virtueller Welten. Darüber hinaus wurden grundlegende Konzepte der Ingenieurswissenschaften dargelegt. Unter Berücksichtigung der gewonnenen Erkenntnisse wurde in Kapitel 3 eine Analyse der Problemstellung anhand bestehender Arbeiten in drei Bereichen durchgeführt: Den Bereichen der manuellen und der automatisierten Erstellung sowie dem Bereich, in dem Ingenieurskonzepte auf die 3D Computergraphik angewendet werden. Aktuelle Arbeiten wurden im Hinblick darauf untersucht, welche Strukturen und Prozesse bei der Erstellung der Verhaltensbeschreibungen für Virtuelle Umgebungen auftreten und worin diese begründet sind. Zugleich wurde dabei die Unterstützung in Form von Hilfsmitteln und Vorlagen untersucht, die der Autor während der Erstellung erfährt. Es wurde aufgezeigt, dass heutige Technologien begründetermaßen meist auf einer hierarchischen Beschreibung des Inhalts aufbauen. Zum einen hilft die Hierarchie dem geübten Benutzer bei der Strukturierung und zum anderen lassen sich solche Beschreibungen schnell in ein mathematisches Modell der notwendigen Kinematik übertragen. Aber die innere Struktur einer Szene stimmt nicht notwendigerweise mit der eines baumförmigen Graphen überein. Darüber hinaus entspricht die Granularität der zum Aufbau des Szenengraphen verwendeten Elemente nicht den Vorkenntnissen der Autoren. In Kapitel 4 wurde als Lösungsansatz das Konzept der Visual Design Pattern zur Strukturbeschreibung hergeleitet. Es ermöglicht den Aufbau von Szenen aus der Perspektive des Autors. Diesem Konzept liegt die Idee zugrunde, dass in Verhaltensbeschreibungen für Virtuelle Umgebungen wiederkehrende Muster existieren, die für den Autor sichtbar und handhabbar gemacht werden sollen. Hierfür wurde basierend auf einer Betrachtung der Anforderungen und der Zielsetzung im Bereich der 3D Computergraphik, ausgehend von der ursprünglichen Idee der Design Pattern, durch eine Spezialisierung das Konzept der Visual Design Pattern zur visuellen Strukturbeschreibung Virtueller Umgebungen erarbeitet und definiert. Die Spezialisierung erfolgte im Hinblick auf die Integration einer Pattern-Visualisierung und die dadurch möglichen Interaktionsbeschreibungen zur Anpassung. Der vorgestellte Ansatz impliziert einen angepassten Produktionsprozess, bei dem die Erfahrungen und Anwendungsbeispiele, die durch ein Visual Design Pattern zusammengefasst und beschrieben sind, in der Form von Visual Templates umgesetzt wurden, so dass diese als Strukturelemente zum Aufbau neuer Szenen sowohl bei der manuellen, als auch bei der automatisierten Erstellung benutzt werden können. Die konzeptionelle Grundlage zum Aufbau der Visual Templates basiert auf dem Einsatz von 3D Komponenten als virtuelle Abbilder realer und imaginärer Entitäten. Ausgehend von den durch das Konzept der Visual Templates gegebenen Anforderungen zum einen und den Ergebnissen der Analyse zum anderen wurden die elementaren Eigenschaften für die 3D Komponenten hergeleitet und daraus die entsprechende Architektur spezifiziert. Abschließend wurde aufgezeigt, wie die erforderliche Persistenz auf der Basis eines XML-Dialekts konzeptionell umgesetzt wird. In Kapitel 5 wurde die Realisierung der vorgestellten Konzepte dargelegt. Das Konzept der Visual Design Pattern, das daraus abgeleitete Konzept der Visual Templates und das Konzept der zum Aufbau notwendigen 3D Komponenten stellen Ansätze zur Unterstützung eines Autors Virtueller Umgebungen dar. Entsprechend wurden in Kapitel 6 die beschriebenen Konzepte und deren Realisierung anhand von unterschiedlichen Anwendungsbeispielen aus den Bereichen des Notfalltrainings, der Medizin und der Innenarchitektur angewendet, wobei die Vor- und Nachteile im Vergleich zur konventionellen Erstellung analysiert wurden. Auf dieser Grundlage erfolgte zum Abschluss eine Bewertung der in dieser Arbeit vorgestellten Konzepte im Hinblick auf die erklärten Ziele. Als Kriterien dienten hierzu die vier Prinzipien der Erstellung. Demnach dient das zugrundeliegende Konzept der Visual Design Pattern in geeigneter Weise dazu, linguistische Konstruktionsmethoden zu integrieren. Durch die Nutzung der 3D-Komponenten in der Form der Component Markup Language ist es möglich geworden, diesen Ansatz auf eine formale Grundlage zu stellen und über die Visualisierung und die Anpassung in der Form von Vorlagen als visuelle Konstruktionsmethode in Autorenumgebungen zu integrieren.
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Probabilistic and nondeterministic unary automata
(2003)
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Gregor Gramlich
- We investigate unary regular languages and compare deterministic finite automata (DFA’s), nondeterministic finite automata (NFA’s) and probabilistic finite automata (PFA’s) with respect to their size. Given a unary PFA with n states and an e-isolated cutpoint, we show that the minimal equivalent DFA has at most n exp 1/2e states in its cycle. This result is almost optimal, since for any alpha < 1 a family of PFA’s can be constructed such that every equivalent DFA has at least n exp alpha/2e states. Thus we show that for the model of probabilistic automata with a constant error bound, there is only a polynomial blowup for cyclic languages. Given a unary NFA with n states, we show that efficiently approximating the size of a minimal equivalent NFA within the factor sqrt(n)/ln n is impossible unless P = NP. This result even holds under the promise that the accepted language is cyclic. On the other hand we show that we can approximate a minimal NFA within the factor ln n, if we are given a cyclic unary n-state DFA.
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Entwicklung von Komponenten für eine Verteilungsplattform zur Unterstützung kollaborativer Anwendungen
(2003)
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Christian Fertig
- Immer mehr Hersteller bringen kleine mobile Endgeräte (PDAs1) auf den Markt, die via WLAN2 (IEEE 802.11), Bluetooth oder UMTS3 drahtlos Kontakt mit der Außenwelt aufnehmen können. Dabei werden neben zunehmend höheren Übertragungsraten auch große Fortschritte in der Miniaturisierung erzielt. Viele PDAs besitzen bereits eingebaute Funknetzwerk-Karten, bei vielen läßt sich eine solche Karte einfach zusätzlich in das Gerät einstecken. Durch die steigende Rechenleistung der Geräte und die gleichzeitig steigenden Übertragungsraten der Funkverbindungen entstehen diverse neue Anwendungsmöglichkeiten, die allerdings noch wenig ausgenutzt werden. Es überwiegen die Standardaufgaben der PDAs, wie die Termin und die Adressenverwaltung. Ein eventuell vorhandener Zugang zu Netzwerken wird meist ebenfalls nur für Standardanwendungen verwendet, wie z.B. die Synchronisation von Daten mit einem Server, der Zugang zum World Wide Web oder zum Versenden von e-Mails. Der herkömmliche Zugang zu Netzwerken ist meist ortsgebunden. Im sogenannten Infrastruktur-Modus ist man auf eine Basisstation (Access-Point) angewiesen. Bewegt man sich in Bereichen, in denen kein solcher Access-Point zur Verfügung steht, kann eine Netzwerkverbindung nicht hergestellt werden. Die Mobilität des Benutzers ist auf die Funkreichweite seines Geräts zu dieser Basisstation beschränkt. Die Bezeichnung „mobil“ trifft also nur auf das Endgerät, nicht auf die Basisstation zu. Genutzt werden üblicherweise die gleichen Dienste wie in einem kabelgebundenem Netz, nämlich Server des Intra-, bzw. Internets. Die eigenständige Vernetzung mobiler Geräte untereinander, der sogenannte Ad-hoc-Modus, eröffnet neuartige Anwendungsgebiete. Ursprünglich dafür gedacht, zwei Stationen schnell und einfach über Funk miteinander zu verbinden, können durch eine Erweiterung beliebig viele Stationen zu einem spontanen und mobilen Netzwerk zusammengefaßt werden (mobiles Ad-hoc Netzwerk, MANET). Eine zentral verwaltete Infrastruktur entfällt dabei vollständig. Die Aufgaben des Routings muß jede einzelne der beteiligten Stationen übernehmen. Auf diese Weise erhöht sich die Funkreichweite aller beteiligten Stationen, da nicht ein zentraler Access-Point, sondern jeder beliebige Teilnehmer in Reichweite den Zugriff auf das Netzwerk ermöglicht. Es muß dabei allerdings davon ausgegangen werden, daß sich die Stationen in einem solchen Netz ständig bewegen, das Netz verlassen oder neu hinzukommen können. Somit verändert sich andauernd die Netzwerktopologie und ein kontinuierliches und selbstständiges Neuorganisieren des Netzes wird notwendig. Man spricht daher von selbstorganisierenden mobilen Netzen. Der Informationsfluß in Ad-hoc Netzen ist üblicherweise ein anderer als in Festnetzen. Es entsteht eine eher interessensbezogene Kommunikation, weniger eine, die auf dem Wissen von bekannten Endpunkten im Netzwerk basiert. In Ad-hoc Netzwerken können Endpunkte und Adressen aufgrund der sich permanent ändernden Nutzerzusammensetzung naturgemäß nicht bekannt sein. Stattdessen gibt jeder Nutzer Informationen über seine Interessen und seine Angebote im Netzwerk bekannt. Findet sich ein zu diesem Interessensprofil passendes Angebot, so kommt eine Verbindung zustande. Die Flexibilität der PDAs, ihre Mobilität und ihre ständig steigende Leistung lassen die Entwicklung von mobilen Ad-hoc-Anwendungen sinnvoll erscheinen. MANET Netzwerke sind in ihrer Auslegung flexibel und schnell, genau so, wie es die modernen PDAs sind. Es eröffnet sich durch durch beides eine große Zahl neuer und innovativer Anwendungsmöglichkeiten. Eine davon, das so genannte E-Learning, soll im Folgenden näher betrachtet werden. E-Learning ist ein Beispiel für eine Anwendung in Ad-hoc Netzen, die besonders geeignet erscheint, die Beweglichkeit ihrer Anwender in vielerlei Hinsicht zu unterstützen. Durch die Eigenschaft, geeignete Kollaborationspartner und Informationen schnell und gezielt im Netzwerk finden zu können, wird ein spontaner Wissensaustausch über die bisher bestehende Grenzen hinaus möglich. Es werden im Rahmen dieser Diplomarbeit Mechanismen behandelt, die dem Anwender die Nutzung von kollaborativen Anwendungen wie dem E-Learning ermöglichen und ihn bei dessen Nutzung unterstützen sollen.
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Mitkov, Ruslan, ed. (2003) The Oxford Handbook of Computational Linguistics, Oxford University Press : [review]
(2003)
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Roland Stuckardt
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Coreference-Based Summarization and Question Answering: a Case for High Precision Anaphor Resolution
(2003)
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Roland Stuckardt
- Approaches to Text Summarization and Question Answering are known to benefit from the availability of coreference information. Based on an analysis of its contributions, a more detailed look at coreference processing for these applications will be proposed: it should be considered as a task of anaphor resolution rather than coreference resolution. It will be further argued that high precision approaches to anaphor resolution optimally match the specific requirements. Three such approaches will be described and empirically evaluated, and the implications for Text Summarization and Question Answering will be discussed.
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Videobasierte Klassifikation von Eiskristallen unter Verwendung eines 3D Geometriemodells
(2003)
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Ralph Kuhnert
- Die Arbeitsgruppe für Chemie und Physik der Atmosphäre am Institut für Meteorologie und Geophysik der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt befasst sich unter anderem mit der Entwicklung einer Continous Flow Diffusion Chamber zur Erfassung und Klassifikation von CCN und IN. Diese Partikel besitzen eine Größe im Mikrometerbereich und sind somit nicht leicht zu erfassen und zu unterscheiden. Bei vergleichbaren Versuchen beschränkte sich bisher die automatische Auswertung auf die Anzahl der Partikel. Es gibt noch kein Verfahren, welches eine Klassifikation in CCN und IN videobasiert vornehmen kann. Es lag ebenfalls kein reales Bildmaterial vor, welches zu Testzwecken für die Klassifikation geeignet gewesen wäre. Basierend auf den physikalischen und meteorologischen Grundlagen wurde mittels Raytracing ein künstlicher Bilddatensatz mit kleinen Eiskristallen und Wassertröpfchen unter verschiedenen Betrachtungsverhältnissen erstellt. Anhand dieses Bilddatensatzes wurde dann ein Verfahren zur Klassifikation entwickelt und prototypisch implementiert, welches dies mittels Methoden aus der graphischen Datenverarbeitung und durch Berechnung der Momente vornimmt. Es war notwendig, Verfahren aus der Kameratechnik zu betrachten, die später in der realen Anwendung mit sehr kurzzeitiger Belichtung, geeigneter Optik und hochauflösender CCD-Kamera detaillierte Bilder von Objekten in der Größe von einigen 10µm liefern können.
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Enhancing the security of perfect blind DL-signatures
(2003)
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Claus Peter Schnorr
- We enhance the security of Schnorr blind signatures against the novel one-more-forgery of Schnorr [Sc01] andWagner [W02] which is possible even if the discrete logarithm is hard to compute. We show two limitations of this attack. Firstly, replacing the group G by the s-fold direct product G exp(×s) increases the work of the attack, for a given number of signer interactions, to the s-power while increasing the work of the blind signature protocol merely by a factor s. Secondly, we bound the number of additional signatures per signer interaction that can be forged effectively. That fraction of the additional forged signatures can be made arbitrarily small.
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Lattice Reduction by Random Sampling and Birthday Methods
(2003)
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Claus Peter Schnorr
- We present a novel practical algorithm that given a lattice basis b1, ..., bn finds in O(n exp 2 *(k/6) exp (k/4)) average time a shorter vector than b1 provided that b1 is (k/6) exp (n/(2k)) times longer than the length of the shortest, nonzero lattice vector. We assume that the given basis b1, ..., bn has an orthogonal basis that is typical for worst case lattice bases. The new reduction method samples short lattice vectors in high dimensional sublattices, it advances in sporadic big jumps. It decreases the approximation factor achievable in a given time by known methods to less than its fourth-th root. We further speed up the new method by the simple and the general birthday method. n2
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Suche im Semantic Web : Erweiterung des VRP um eine intuitive und RQL-basierte Anfrageschnittstelle
(2003)
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Fabian Wleklinski
- Datenflut im World Wide Web - ein Problem jedes Internetbenutzers. Klassische Internetsuchmaschinen sind überfordert und liefern immer seltener brauchbare Resultate. Das Semantic Web verspricht Hoffnung - maßgeblich basierend auf RDF. Das Licht der Öffentlichkeit erblickt das Semantic Web vermutlich zunächst in spezialisierten Informationsportalen, so genannten Infomediaries. Besucher von Informationsportalen benötigen eine Abfragesprache, welche ebenso einfach wie eine gewöhnliche Internetsuchmaschine anzuwenden ist. Eine derartige Abfragesprache existiert für RDF zur Zeit nicht. Diese Arbeit stellt eine neuartige Abfragesprache vor, welche dieser Anforderung genügt: eRQL. Bestandteil dieser Arbeit ist der mittels Java implementierte eRQL-Prozessor eRqlEngine, welcher unter http://www.wleklinski.de/rdf/ und unter http://www.dbis.informatik.uni-frankfurt.de/~tolle/RDF/eRQL/ bezogen werden kann.
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Optimierung der Personalisierung im Internet durch Kollaboratives Filtern
(2003)
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Martin Klossek
- Mit dem World Wide Web sind der Bestand und die Verfügbarkeit von Informationen rapide angewachsen. Der Einzelne hat Schwierigkeiten, der Menge an Informationen und Wissen Herr zu werden und so der Informationsüberflutung zu begegnen. Dieses Problem wurde von Forschern und Technikern bereits frühzeitig erkannt und durch verschiedene Konzepte wie die intelligente Suche und die Klassifikation von Informationen zu lösen versucht. Ein weiteres Konzept ist die Personalisierung, die das bedarfsgerechte Zuschneiden von Informationen auf die Bedürfnisse des einzelnen Anwenders zum Ziel hat. Diese Arbeit beschreibt dazu eine Reihe von Personalisierungstechniken und im Speziellen das Kollaborative Filtern als eine dieser Techniken. Bestehende Schwächen des Kollaborativen Filterns wie zu dünn besetzte Benutzerprofile und das mangelnde Erkennen von Änderungen im Benutzerinteresse im Verlauf der Zeit werden durch verschiedene Ansätze zu entschärfen versucht. Dazu wird eine Kombination mit Inhaltsbasierten Filtern und die Verbreiterung der Datenbasis bewerteter Ressourcen betrieben. Ziel ist die Optimierung der Personalisierung, so dass Anwender besser auf sie abgestimmte Informationen erhalten. Ein Teil der beschriebenen Ansätze wird zudem in einem prototypischen Informationssystem umgesetzt, um die Machbarkeit und den Nutzen zu prüfen. Dazu werden der auf der Java 2 Enterprise Edition aufbauende WebSphere Applikationsserver von IBM und die relationale Datenbank DB2 UDB aus gleichem Hause eingesetzt.
