Dissertations
Im Strang "Dissertations" werden Abstracts der für den GI-Dissertationspreis vorgeschlagegen Arbeiten veröffentlich.
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- TextdokumentDensity-based clustering in large databases using projections and visualizations(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2002, 2003) Hinneburg, AlexanderEs wurde ein Rahmensystem für Clusteranalyse entwickelt, daß Cluster-Primitive für verschiedene Aufgabenstellungen bereit hält. Alle Cluster-Primitive basieren auf Dichteschätzung, die von der eigentlichen Clusteranalyse getrennt wurde. Diese Trennung führte zu Algorithmen mit besser Laufzeitkomplexität. Um hoch-dimensionale Daten zu bearbeiten wurde ein neuer Algorithmus vorgeschlagen, der Cluster in verschiedenen Projektionen Abbildung 2: HD-Eye Screenshot Version 1 and Version 2, Erklärung der Teilfenster in der oberen Abbildung im Uhrzeigersinn von Oben: Separator Baum, Icon Repräsentation von 1D Projektionen, 1D Projektion-Histogramm, 1D Dichte Diagramm, Icon Repräsentation für multi dimensionale Projektionen and 2D Dichte Diagramme. Density-Based Clustering in Large Databases (a) Color (b) Histogramm Abbildung 3: Beispiel für ein-dimensionale Color-Density Plots Abbildung 4: Beispiel für einen zwei-dimensionalen Color-Density Plot (a) 1 dimensional (b) multidimensional Abbildung 5: Struktur der Icons (a) ein-dimensional (b) mehr-dimensional Abbildung 6: Beispiele für Icons passend zu den vorhergehenden Color-Density Plot in Abb.3 und 4 (a) (b) (c) (d) Abbildung 7: (a) zeigt Color-Density Plots von molekular-biologischen Daten mit den separarierenden Minima für die Rauschschwelle $ξ= 0$. Aufgrund der Visulisierungen erhöht der Anwender die Rauschschwelle auf 2\%. $Teil(b)$ zeigt die veränderten Density-Plots, wobei die Intervalle mit einer Dichte unterhalb der Rauschschwelle gelb gezeichnet sind. Mit Hilfe der Rauschschwelle werden Trennpunkte entfernt, die durch leichte Schwankungen in der Datenverteilung verursacht werden. Die Teile (c,d) zeigen wie eine größere Menge von Repräsentanten die Approximationsqualität der Cluster verbessert. In dem Beispiel werden in den Daten des US Census Büros die dichten geclusterten Gebiete der Westund Ostküste getrennt. Density-Based Clustering in Large Databases des hoch-dimensionalen Datenraumes finden kann. Der neue Algorithmus kann Cluster finden, die von anderen bekannten Verfahren nicht gefunden werden. Zum Abschluß wurde das HD-Eye-System entwickelt, das automatische Verfahren mit Visualisierungstechniken verknüpft, um dem Nutzer eine bessere Grundlage für seine Entscheidungen zu liefern und um das Verständnis und die Einschätzung der Ergebnisse zu erleichtern. In zukünftigen Arbeiten kann der Algorithmus um das Finden von Clustern mit abhängigen Attributen erweitert werden. In diesem Rahmen gibt es auch Potential zur Entwicklung neuer Visualisierungstechniken. Ebenso können Verfahren für nominale Daten (im Gegensatz zu den hier genutzten nummerischen Daten) untersucht werden. Literatur [AGGR98] Agrawal, R., Gehrke, J., Gunopulos, D., und Raghavan, P.: Automatic subspace clustering of high dimensional data for data mining applications. In: SIGMOD 1998, Proceedings ACM SIGMOD International Conference on Management of Data, 1998, Seattle, Washington, USA. S. 94-105. ACM Press. 1998. [HAK00] Hinneburg, A., Aggarwal, C. C., und Keim, D. A.: What is the nearest neighbor in high dimensional spaces? In: VLDB'2000, Proceedings of 26th International Conference on Very Large Data Bases, Cairo, Egypt. S. 506-515. Morgan Kaufmann. 2000. [HK98] Hinneburg, A. und Keim, D.: An efficient approach to clustering in large multimedia databases with noise. In: KDD'98, Proc. of the 4th Int. Conf. on Knowledge Discovery and Data Mining. S. 58-65. AAAI Press. 1998. [HK99] Hinneburg, A. und Keim, D. A.: Optimal grid-clustering: Towards breaking the curse of dimensionality in high-dimensional clustering. In: VLDB'99, Proceedings of 25th International Conference on Very Large Data Bases, September 7-10, 1999, Edinburgh, Scotland, UK. S. 506-517. Morgan Kaufmann. 1999. [HKW02] Hinneburg, A., Keim, D. A., und Wawryniuk, M.: Hdeye: Visual mining of highdimensional data (demo). In: SIGMOD 2002, Proceedings ACM SIGMOD International Conference on Management of Data, June 3-6, 2002, USA. ACM Press. 2002. [HKW03a] Hinneburg, A., Keim, D. A., und Wawryniuk, M.: Using projections to visually cluster high-dimensional data. IEEE Computing in Science \& Engineering. $5(2)$:14-25. 2003. [HKW03b] Hinneburg, A., Keim, D. A., und Wawryniuk, M.: Hdeye: Visual mining of highdimensional data (demo). In: ICDE 2003, Proceedings of the 19th International Conference on Data Engineering, ICDE, India. IEEE Press. 2003. [HWK99] Hinneburg, A., Wawryniuk, M., und Keim, D. A.: Hdeye: Visual mining of highdimensional data. Computer Graphics \& Applications Journal. $19(5)$:22-31. September/October 1999. [Sc92] Scott, D.: Multivariate Density Estimation. Wiley and Sons. 1992. [Si86] Silverman, B. W.: Density Estimation for Statistics and Data Analysis. Chapman \& Hall. 1986.
- TextdokumentVerteilte interaktive Medien(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Mauve, MartinIn der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass verteilte interaktive Medien eine homogene Medien-Klasse bilden. Insbesondere ermöglichen es Vertreter dieser Klasse, dass eine verteilte Benutzergruppe mit dem Medium selbst interagiert. Typische Beispiele für verteilte interaktive Medien sind Shared-Whiteboard-Systeme, Netzwerk-basierte Computerspiele und verteilte Virtual-Reality-Umgebungen. Um nachzuweisen, dass die Idee einer homogenen Medienklasse gültig ist, wird ein gemeinsames Medienmodell präsentiert. Weiterhin wird ein Anwendungsprotokoll mit dem Namen RTP/I vorgestellt, welches die Entwicklung von wiederverwendbarer Funktionalität in Form von generischen Diensten ermöglicht. Diese sind medienunabhängig und so für die gesamte Medienklasse einsetzbar. Im Rahmen der Arbeit wurden drei generische Dienste entwickelt: Konsistenzerhaltung, Sitzungsaufzeichnung und die Unterstützung von Nachzüglern. Um die Funktionsfähigkeit der einzelnen Bestandteile der Arbeit zu demonstrieren, entstand der Prototyp einer 3D-Telekooperationsanwendung, die zur Zeit von Siemens für den Einsatz in einem Call-Center-Produkt erweitert wird.
- TextdokumentVerbesserte Software Kostenschätzung - Eine robuste und interpretierbare Modellierungsmethode und deren umfassende empirische Überprüfung(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2001, 2003) Wieczorek, IsabellSoftware Produkte im Zeit- und Kostenrahmen und in akzeptabler Qualität auszuliefern, ist essentiell für viele Organisationen. Aufgrund vieler Probleme in der Praxis wird allerdings nur bedingt verstanden wie valide Kostenvorhersagen zu ermitteln und zu interpretieren sind. Diese Probleme werden durch gängige Kostenschätzmethoden nur unzureichend adressiert, was zu deren geringer Akzeptanz in der Praxis führt. Diese Dissertation schlägt die Methode Optimized Set Reduction (OSR) vor, um Schätzprobleme im Rahmen von Softwareentwicklungsprojekten zu lösen. OSR basiert auf statistischer Modellierung, generiert aber einfach zu interpretierende, regelbasierte Modelle. Die Vorteile von OSR wurden umfassend in zwei Fallstudien und durch eine subjektive Einschätzung evaluiert. OSR liefert Vorhersagen vergleichbar mit klassischen Verfahren, ist robust gegen Ausreißer, und erzielt bei fehlenden Datenpunkten genauere Ergebnisse als vergleichbare Verfahren.
- TextdokumentRäumliche Indexierung für objekt-relationale Datenbanken(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2001, 2003) Pötke, MarcoInformationssysteme für ausgedehnte, räumliche Objekte decken ein breites Anwendungsspektrum ab - von eindimensionalen, temporalen Datenbanken bis hin zu mehrdimensionalen geographischen Informationssystemen oder CAx-Produktdatenmanagement-Systemen. Die vorgestellte Arbeit entwickelt und bewertet Lösungen, um räumliche Datenverwaltung und Anfragebearbeitung nahtlos in gängige objekt-relationale Datenbanksysteme zu integrieren.
- TextdokumentHybridhypersigns - semiotische parameter elektronisch vernetzter dokumente(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Ipsen, GuidoHypertexte sind in der Vergangenheit vor allem in ihrer Eigenschaft als vernetzte Informationssysteme analysiert worden. Weniger beachtet wurde die interne Codestruktur der Hypertexte. Diese Arbeit beschreibt die semiotischen Relationen in Hypertextskripten als hybride Systeme. Sie sind aus hypertextspezifischen Codes und medialisierten Daten zusammengesetzt und inkorporieren damit neue, hybridisierte Zeichenprozesse. Im Ergebnis entstehen vollkommen neue Aspekte der Syntax, Semantik und Pragmatik dieses Mediums, welche als das tatsächlich Neue einer Hypertextualität beschrieben werden können.
- TextdokumentArchitektur und Entwurfsfluss zur Unterstützung der Anwendungsparallelität durch rekonfigurierbare Rechnersysteme(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2002, 2003) Sawitzki, SergeiSeit den Anfängen des rekonfigurierbaren Rechnens war die Vereinbarung von Prinzipien der parallelen und rekonfigurierbaren Verarbeitung ein wichtiger Forschungsschwerpunkt. Es blieb jedoch fraglich, ob es möglich ist, ein Ent- wurfsraummodell, eine universelle Architekturvorlage und eine Werkzeugumgebung zur Unterstützung von sowohl Befehls- als auch Datenparallelität auf verschiedenen Granularitätsstufen zu vereinigen. Diese Arbeit stellt die ReSArT Architekturvorlage sowie die DEfInE Entwurfsumgebung vor, womit diese Frage positiv beantwortet wird. Um die Machbarkeit und Lebendigkeit des Konzeptes zu beweisen, wurden ver- schiedene mit ReSArT und DEfInE erzeugte Architekturinstanzen mit einem Satz von 10 Benchmarks getestet und zeigten für eine prototypische Implementierung bereits vielversprechende Resultate.
- TextdokumentEstimating and optimizing power consumption of integrated macro blocks at the behavioral level(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2001, 2003) Kruse, LarsDie stetig steigende Komplexität integrierter Schaltungen führt zu einer zunehmenden Bedeutung eines Verlustleistung reduzierenden Designprozesses. In dieser Arbeit sind neue Techniken zur Leistungsabschätzung und zur Reduktion der Leistungsaufnahme integrierter Schaltungen entwickelt worden, die bereits in der Spezifikationsphase eingesetzt werden können. Es kommen dabei Algorithmen aus dem Bereich des Operations Research zum Einsatz. Die Abweichungen der Verfahren liegen bei den betrachteten und für die Praxis relevanten Fälle im Bereich von wenigen Prozent.
- TextdokumentStatistisches Formenwissen in Variationsansätzen zur Bildsegmentierung(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2002, 2003) Cremers, DanielIn der vorliegenden Arbeit werden Bildsegmentierungsverfahren entwickelt, die es ermöglichen, gelerntes Wissen über die Silhouetten bekannter Objekte in den Segmentierungsprozess zu integrieren. Das statistisch repräsentierte Formwissen führt zu deutlich besserer Segmentierung vertrauter Objekte in Inputbildern, die durch Rauschen, teilweise Verdeckungen und störende Hintergrundsturkturen korrumpiert sind. Es wird ein Überblick über existierende Variationsansätze zur Bildsegmentierung gegeben. Anschließend werden die Diffusion Snakes vorgestellt, eine Symbiose zweier etablierter Ansätze, in der flächenbasierte Segmentierung mit einer splinebasierten Konturrepräsentation kombiniert wird. Es werden statistische Formmodelle verschiedener Komplexität eingeführt. Auf der Grundlage der Kernmethoden wird ein nichtlineares statistisches Formmodell entwickelt. Dieses Modell erlaubt es, mehrere dreidimensionale Objekte durch die Silhouetten verschiedener zweidimensionaler Ansichten zu kodieren und - trotz teilweiser Verdeckungen - über längere Videosequenzen zu verfolgen und sehr präzise zu segmentieren. Ein neues Verfahren intrinsischer Registrierung garantiert ein Formenwissen, welches invariant ist gegenüber Verschiebung, Drehung und Skalierung der entsprechenden Objekte. Im letzten Teil dieser Arbeit wird eine Modifikation des Datenterms der Kostenfunktion vorgeschlagen, die es ermöglicht, Objekte nicht aufgrund ihres Aussehens zu segmentieren, sondern aufgrund ihrer relativen Bewegung in einer gegebenen Videosequenz. Experimentelle Resultate belegen, daß sich bewegte Objekte auch dann noch präzise segmentieren und über Videosequenzen verfolgen lassen, wenn sich sowohl Objekt als auch Hintergrund bewegen und wenn sich Objekt und Hintergrund in ihrer Helligkeitsstruktur nicht unterscheiden. Der vorliegende Text liefert einen Abriß der Ergebnisse der Dissertation. Eine ausführlichere Darstellung findet sich in [Cr02].
- TextdokumentEvolutionäre Optimierung dynamischer Probleme(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Branke, JürgenViele praxisrelevante Optimierungspsrobleme sind dynamisch, d.h. sie verändern sich im Zeitverlauf. In diesen Fällen reicht es nicht mehr aus, möglichst schnell und zuverlässig ein Optimum zu finden. Es geht vielmehr darum, trotz der Dynamik des Problems fortlaufend Lösungen hoher Qualität anbieten zu können. In der hier diskutierten Arbeit [Bra00] wird gezeigt, wie Evolutionäre Algorithmen erfolgreich an eine solche Aufgabenstellung angepasst werden können.
- TextdokumentSpectral methods for efficient load balancing strategies(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2002, 2003) Elsässer, RobertDie gleichmäßige Verteilung der auftretenden Rechenlast bei gleichzeitiger Minimierung der Kommunikation ist von entscheidender Bedeutung für die effiziente Auslastung der Ressourcen eines parallelen Systems. Eine große Zahl von Lastverteilungsverfahren wurde entwickelt und durch theoretische Analyse, durch Experimente und durch Integration in Anwendungen untersucht. Unter diesen Verfahren spielen die k-Partitionierungsverfahren und die Diffusionsverfahren eine prominente Rolle. Diese Arbeit stellt eine Zusammenfassung meiner Dissertation dar, und beschäftigt sich einerseits mit der Konstruktion und Analyse neuer spektraler Schranken für die k-Sektionsweite von Graphen und andererseits mit der Entwicklung verbesserter diffusionsbasierter Lastbalancierungsverfahren für verschiedene Graphklassen und Netzwerktopologien. Zudem wird gezeigt, dass die bekannten Diffusionsverfahren auf heterogene Netze übertragen werden können, wobei die Konvergenzgeschwindigkeit von der Konditionszahl einer zugehörigen gewichteteten Laplacematrix abhängt.