D01 (2000) - Ausgezeichnete Informatikdissertationen
Dorothea Wagner et al. (Hrsg.)
(in deutsch)
GI-Edition - Lecture Notes in Informatics (LNI), D-1
Bonner Köllen Verlag (2001)
ISBN 3-88579-405-5
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Auflistung D01 (2000) - Ausgezeichnete Informatikdissertationen nach Erscheinungsdatum
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- TextdokumentEine interaktive Robotersteuerung für chirurigsche Applikationen(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Hein, AndreasIn diesem Beitrag wird die Steuerungsarchitektur eines Robotersystems für chirurgische Applikationen, ein Regelungsalgorithmus und eine Anwendung des Systems vorgestellt. Im Gegensatz zu anderen Anwendungsgebieten müssen chirurgische Robotersysteme mit einem Chirurgen kooperieren anstatt eine Aufgabe automatisch auszuführen. Die vorgestellte Architektur ermöglicht die sichere gemeinsame Ausführung von chirurgischen Eingriffen, bei denen die Erhöhung der Genauigkeit klinisch notwendig ist. Der vorgestellte Regleralgorithmus ermöglicht die neuartige interaktive Führung des Roboters. Das System wurde zum exakten Bohren am Schädel klinisch eingesetzt.
- TextdokumentKonzepte für eine persistente Programmiersprache(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Schlegelmilch, JürgenDatenbanken speichern Daten, und mit Programmiersprachen kann man Anwendungen schreiben, die diese Daten manipulieren. Die Datenmodelle und Verarbeitungsparadigma beider Gebiete weichen aber stark von einander ab; dieser Umstand wird "impedance mismatch" genannt. Auch die Objektorientierung schließt diese Lücke nicht: Die Klassifikation von Objekten ist zu unflexibel fr die langfristige Speicherung, Konsistenzsicherung und Transaktionen werden kaum unterstützt und Optimierung nicht betrachtet. In dieser Arbeit stellen wir eine Menge von Konzepten vor, die diese Probleme überwindet und dabei sowohl den Anforderungen aus dem Datenbankbereich nach Mengenorientierung, Konsistenz , Flexibilität und Transaktionen als auch denen für Programmiersprachen nach Einfachheit, Typsicherheit, Modularisierung und Wiederverwendbarkeit gerecht wird.
- TextdokumentIntegration externer Daten aus dem Internet in Planungs- und Kontrollsysteme-Konzeption und Entwicklung eines Redaktions-Leitstands(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Meier, MarcoInterne und externe Führungsinformationen zu kombinieren, gewinnt für die Entscheidungsunterstützung zunehmend an Bedeutung. Gegenwärtig lassen sich externe Informationen schnell über das Internet beschaffen. Da deren Qualität und Quantität schwanken, sind sie für eine systematische Integration redaktionell aufzubereiten. Um das Problem der Informationsüberflutung nicht weiter zu verschärfen, bedarf es eines Werkzeugs mit dem sich externe Daten leichter recherchieren und filtern lassen. Im Rahmen des Forschungsprojekts MINT (Management-Informationen aus dem Internet) wurde ein so genannter Redaktions-Leitstand konzipiert und prototypisch implementiert. Die Ergebnisse werden derzeit vom Kooperationspartner SAP AG im Rahmen der Initiative „SAP Strategic Enterprise Management (SEM)“ zum Produkt entwickelt.
- TextdokumentIdentifikation eines vereinigten Modells für Ventilationsmechanik und Gasaustausch bei maschineller Beatmung(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Winkler, TiloDie Identifikation von Ventilationsmechanik und Gasaustausch mit einem vereinigten Modell liefert für die beiden wichtigsten Klassen von Modellen zur Beschreibung physiologischer und pathologischer Eigenschaften der Lungen erstmals konsistente patientenspezifische Parameter. Dies ist sowohl für die medizinische Grundlagenforschung als auch für die Weiterentwicklung computergestützter Systeme zur Einstellung der Beatmung von Bedeutung. Die erkenntnistheoretischen Aspekte sind darüber hinaus für die Modellierung und Identifikation generell von Bedeutung. Die Identifikation des multiplen Modells basiert auf drei Schritten: 1) Ventilationsmechanik: Identifikation von Modellen mit diskreter oder kontinuierlicher Zeit, unter Nutzung von Methoden zur Identifikation dynamischer Systeme, 2) anatomischer Totraum: die neuentwickelte Methode beruht auf einer Transformation des Kapnogramms, 3) Perfusionsverteilung: die Simulation des Gasaustauschs mit dem vereinigten Modell ermöglicht die iterative Bestimmung dieser Parameter.
- TextdokumentAlgorithmische Strategien für anwendbare reelle Quantorenelimination(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Dolzmann, AndreasEines der bedeutendsten Verfahren zur reellen Quantorenelimination ist die Quantorenelimination mittels virtueller Substitution, die von Weispfenning 1988 eingeführt wurde. In der vorliegenden Arbeit werden zahlreiche algorithmische Strategien zur Optimierung dieses Verfahrens präsentiert. Optimierungsziele der Arbeit waren dabei die tatsächliche Laufzeit der Implementierung des Algorithmus sowie die Größe der Ausgabeformel. Zur Optimierung werden dabei die Simplifikation von Formeln erster Stufe, die Reduktion der Größe der Eliminationsmenge sowie das Condensing, ein Ersatz für die virtuelle Substitution, untersucht. Lokale Quantorenelimination berechnet Formeln, die nur in der Nähe eines gegebenen Punktes äquivalent zur Eingabeformel ist. Diese Einschränkung erlaubt es, das Verfahren weiter zu verbessern. Als Anwendung des Eliminationsverfahren diskutieren wir abschließend, wie man eine große Klasse von Schedulingproblemen mittels reeller Quantorenelimination lösen kann. In diesem Fall benutzen wir die spezielle Struktur der Eingabeformel und zusätzliche Informationen über das Schedulingproblem, um die Quantorenelimination mittels virtueller Substitution problemspezifisch zu optimieren.
- TextdokumentEfficient Object-Based Hierarchical Radiosity Methods(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Schäfer, StephanEines der Schwerpunktthemen in der Computergraphik ist die effiziente Erzeugung von fotorealistischen Bildern. Im Gegensatz zur einfachen Bilderzeugung, die bereits durch gängige 3D-Grafikhardware unterstützt wird, gehorcht die fotorealistische Bildsynthese physikalischen Gesetzen, die die Lichtausbreitung innerhalb einer bestimmten Umgebung beschreiben. Durch die Simulation der Energieausbreitung in einer dreidimensionalen Szene können globale Effekte wie Schatten und mehrfache Reflektionen wirklichkeitstreu dargestellt werden. Die hierarchische Radiositymethode (Hierarchical Radiosity) ist eine Möglichkeit, um die globale Beleuchtung innerhalb einer Szene zu berechnen. Da diese Methode auf die Verwendung von rein diffus reflektierenden Oberflächen beschränkt ist, sind damit errechnete Lösungen blickwinkelunabhängig und lassen sich in Echtzeit am Bildschirm durchwandern. Zudem ist dieser Algorithmus aufgrund der verwendeten physikalischen Grundlagen sehr gut zur Beleuchtungssimulation und Architekturvisualisierung geeignet. Den Schwerpunkt dieser Dissertation stellt die Anwendung objektbasierter Methoden auf das Radiosityproblem dar. Durch konsequente Ausnutzung von Objektinformationen während aller Berechnungsschritte konnten deutliche Verbesserungen im Rahmen der hierarchischen Radiositymethode erzielt werden. Dabei wurden neue Verfahren zur Berechnung der Radiosityfunktion über gekrümmte Oberflächen, zur Parallelisierung dieses Algorithmus sowie zum effizienten Einsatz in der Architekturvisualisierung entwickelt, die im folgenden präsentiert werden.
- TextdokumentUnterstützung der Modellierung verfahrenstechnischer Prozesse durch Nicht-Standardinferenzen in Beschreibungslogiken(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Molitor, RalfIm Rahmen einer Kooperation zwischen dem Lehrstuhl für Prozesstechnik und dem Lehr- und Forschungsgebiet Theoretische Informatik an der RWTH Aachen wurde nachgewiesen, dass sich Beschreibungslogiken aufgrund ihrer hohen Ausdrucksstärke und mächtigen Inferenzalgorithmen sehr gut für die strukturierte Darstellung und Speicherung anwendungsspezifischen Wissens eignen. Die standardmäßig von Beschreibungslogik-Systemen bereitgestellten Inferenzdienste reichen jedoch für eine umfassende Unterstützung der Erstellung und Wartung der Wissensbasis nicht aus. In dieser Arbeit wurden daher die Nicht-Standardinferenzen Least Common Subsumer, Most Specific Concept und Rewriting untersucht, die im Zusammenspiel die Definition neuer Konzepte und damit die Erweiterung und Pflege der Wissensbasis unterstützen. Die Resultate zur Existenz, Berechenbarkeit und Komplexität sowie die Entwicklung vollständiger Algorithmen zur Lösung dieser Inferenzprobleme konzentrieren sich dabei auf bereits erfolgreich in der Anwendung eingesetzte Beschreibungslogiken.
- TextdokumentA pattern approach to interaction design(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Borchers, JanDiese Arbeit stellt eine Methode zur Darstellung von Entwurfserfahrungen in der Gestaltung von Benutzerschnittstellen vor, die auf dem Konzept der Entwurfsmuster beruht, dieses jedoch formalisiert, erweitert und vereinheitlicht, um auch Richtlinien zur Programmentwicklung und das Wissen der Anwendungsdomäne eines Softwareprojekts in gleicher Weise zu modellieren. Nach einer Darstellung der Problematik beim Entwurf von Benutzerschnittstellen wird die Entwicklung von Entwurfmustern in Architektur, Programmiertechnik und Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) untersucht und eine Reihe von Anforderungen an ein Entwurfsprinzip zur Lösung dieser Probleme aufgestellt. Anschließend wird der neuartige Entwurfsansatz präsentiert und anhand dreier Mustersprachen für diese Gebiete demonstriert. Die Sprachen spiegeln Erfahrungen aus einer Reihe von Projekten wider, in denen der Autor interaktive Exponate entwarf. Da das Thema der meisten Exponate musikalischer Natur war, wird dieses Anwendungsgebiet in einer Mustersprache für Bluesmusik repräsentiert. Die zentrale MMI-Mustersprache beschreibt Regeln für die Gestaltung interaktiver Exponate, während die Muster zur Programmentwicklung sich mit Lösungsvorschlägen für die Entwicklung interaktiver Musiksoftware befassen. Der Einsatz dieses musterbasierten Entwurfskonzepts wird abschließend anhand verschiedener Kriterien evaluiert und der Entwurf eines Werkzeugs zur rechnergestützten Arbeit mit Entwurfsmustern vorgestellt. Im Anhang der Arbeit findet sich unter anderem eine Darstellung einer typischen Interaktion mit WorldBeat [Bor97], einem ausgezeichneten interaktiven Musikexponat, das vom Autor entworfen wurde und in vielen Entwurfsmustern dieser Arbeit als Beispiel zitiert wird.
- TextdokumentQualitätsgesteuerte Anfragebearbeitung für Integrierte Informationssysteme(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Naumann, FelixDie jüngste Entwicklung von zentralisierten Datenbankmanagementsystemen zu Informationssystemen, die verteilte, autonome Datenquellen integrieren, hat zu einer Verschiebung der Forschungsrichtung von der traditionellen Anfrageoptimierung zum Bereich der Anfrageplanung geführt. Anfrageplanung untersucht das Problem, Pläne zur Anfrageausführung über verteilte, heterogene, überlappende und autonome Datenquellen zu finden. Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal der unterschiedlichen Ausführungsstrategien ist nicht mehr—wie für Datenbanksysteme—die Antwortzeit, sondern die Informationsqualität des Resultats. Die vorliegende Dissertation untersucht die Verwendung von Qualitätskriterien zur Beantwortung von Nutzeranfragen an integrierte Informationssysteme. Die Arbeit definiert Qualitätskriterien und analysiert, wie sie bewertet werden können. Der wichtigste Teil der Arbeit zeigt, wie diese qualitativen Bewertungen verwendet werden können, um die Qualität der Anfrageresultate zu erhöhen und um die Effizienz von Anfrageplanungsalgorithmen erheblich zu steigern.
- TextdokumentTheoretische Analyse evolutionärer Algorithmen unter dem Aspekt der Optimierung in diskreten Suchräumen(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2000, 2003) Jansen, ThomasEvolutionäre Algorithmen (EA) sind allgemeine, randomisierte Suchverfahren, die unter anderem zur Optimierung eingesetzt werden können. Ein hier verfolgter Ansatz, der zu einem besseren Verständnis führen soll, ist die theoretische Analyse. Dabei werden vor allem einfache EA auf konkreten, typischen Zielfunktionen bezüglich ihrer Effizienz untersucht. Die Analyse beginnt nach einer Diskussion der Grenzen und Möglichkeiten evolutionärer Algorithmen mit dem vielleicht einfachsten EA. Wir sprechen wesentliche Ergebnisse für den so genannten (1+1) EA an und erklären, wie man davon ausgehend das weite Feld evolutionärer Algorithmen erschließen kann mittels Analyse von Variationen des (1+1) EA. Ein Höhepunkt ist die Analyse eines speziellen EA mit Crossover, für den man an einem Beispiel nachweisen kann, dass er mutations-basierte Algorithmen bei weitem schlägt.