D06 (2005) - Ausgezeichnete Informatikdissertationen
Dorothea Wagner et al. (Hrsg.)
GI-Edition - Lecture Notes in Informatics (LNI), D-6
Bonner Köllen Verlag (2005)
ISBN 3-88579-330-X
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Neueste Veröffentlichungen
- TextdokumentKnowledge sharing and trading on electronic marketplaces(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2005, 2006) Müller, RolandDie Dissertation stellt zum einen eine Theorie der Wissensteilung vor, zum anderen wird ein Modell für elektronische Wissensmärkte entwickelt. Die Theorie der Wissensteilung zeigt mögliche Ursachen für opportunistisches Verhalten in einem Wissensmanagementsystem auf und gibt testbare Hypothesen f ür die Wirkung von Anreizsystemen und kulturellen Faktoren. Die Theorie wird empirisch anhand des tatsächlichen Wissensteilungsverhaltens in einem multi-nationalen Unternehmen getestet. Das Modell für elektronische Wissensmärkte stellt die einzelnen Elemente eines Wissensmarktes aufeinander aufbauend in einem Rahmenwerk dar. Verschiedene Marktmechanismen werden experimentell unter Laborbedingungen auf ihre Wirkung für den Wisssenstransfer getestet. Es wird eine Webservice-basierte IT-Architektur f ür Wissensmärkte entwickelt und die Durchführbarkeit prototypisch gezeigt.
- TextdokumentApproximability of cycle covers and smoothed analysis of binary search trees(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2005, 2006) Manthey, BodoDer Beitrag enthält eine Zusammenfassung der Dissertation Approxima- ” bility of Cycle Covers and Smoothed Analysis of Binary Search Trees“. Eine Zyklenüberdeckung eines Graphen ist ein Teilgraph, der nur aus Zyklen besteht, so dass jeder Knoten Teil genau eines Zyklus ist. Bei einer L-Zyklenüberdeckung muss zusätzlich die Länge jedes Zyklus in der Menge L liegen. Im ersten Teil der Dissertation wurde die Komplexität und Approximierbarkeit des Problems untersucht, L- Zyklenüberdeckungen maximalen Gewichts zu berechnen. Es wurden einerseits effiziente Approximationsalgorithmen zur Berechnung von L-Zyklenüberdeckungen entwickelt. Andererseits wurde bewiesen, dass L-Zyklenüberdeckungsprobleme für fast alle Mengen L nicht beliebig gut approximiert werden können. Im zweiten Teil der Dissertation wurde eine Smoothed Analysis der Höhe binärer Suchbäume durchgeführt. Die Smoothed Analysis interpoliert zwischen der Worst- Case-Komplexität, die oft zu pessimistisch ist und durch pathologische“ Instanzen ” dominiert wird, und der Average-Case-Komplexität, die oft zu optimistisch ist.
- TextdokumentMetal enrichment of the intra-cluster medium galactic winds starburstsand galaxy interactions(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2005, 2006) Kapferer, WolfgangDie größten, gravitativ gebundenen, Strukturen im Universum stellen Ga- laxienhaufen dar. Seit ihrer Entdeckung in den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts, konnten Astrophysiker viele verschiedene Komponenten dieser kosmologischen Komplexe untersuchen. Zu den faszinierendsten Komponenten zählt das Haufengas, ein vollkommen ionisiertes Gas (Plasma), welches sich in den Bereichen zwischen den Galaxien eines Haufens befindet. Die extremen Eigenschaften dieses Plasmas, welches einige zehn bis hundert Millionen Kelvin heiß und extrem dünn (im Schnitt 10 - 27 gm/cm3) ist, sind im Röntgenbereich des elektromagnetischen Spektrums für die Beobachtung zugänglich. Um die beobachteten Eigenschaften physikalisch deuten zu können, sind Simulationsrechnungen unumgägnlich. Da das Haufengas von vielen Faktoren - Materieverteilung, Gasdynamik, chemische Zusammensetzung - beeinflusst wird, sind zahlreiche Simulationsverfahren für physikalische Systeme anzuwenden. Neben Vielteichen Berechnungen mit etlichen Millionen Partikeln, ist auch ein exaktes numerisches Verfahren für das Gas wichtig. Durch diese Simulationen ist die Entwicklung großräumiger Strukturen im Universum beschreibund die Gestzte der Phyisk auf astronomischen Skalen testbar.
- TextdokumentKoalgebren Monaden und Semantik(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2005, 2006) Milius, StefanDies ist eine Zusammenfassung der Dissertation [Mi05b] des Autors, welche ihrerseit eine kumulative Arbeit ist, die aus den wissenschaftlichen Artikeln [AMV03, AMV06a, AMV06b, Ac03, Mi05a, Mi02, MM06] besteht. Wir untersuchen mathematische Strukturen, die in der Theorie der Koalgebren auftauchen und die für die Semantik rekursiver Definitionen nützlich sind. Zunächst werden verschiedene neue Konzepte eingeführt und mathematische Ergebnisse bewiesen, die klassische Arbeiten über iterative Theorien von Elgot und Nelson verallgemeinern und erweitern. Dann werden diese neuen Erkenntnisse angewandt, um eine konzeptionell einfache und allgemeine Semantik rekursiver Programmschemas zu erarbeiten. Verschiedene Anwendungen demonstrieren die Stärke unserer neuen Theorie. So ergeben sich die klassischen Ansätze zur Semantik der Rekursion, die geordnete oder metrisierte Strukturen benutzen, als Spezialfälle. Darüber hinaus zeigen wir Anwendungen, die mit klassischen Methoden nicht erhalten werden. Dies betrifft insbesondere rekursiv definierte Funktionen, die zusätzliche Eigenschaften erfüllen, oder rekursive Definitionen von Fraktalen.
- TextdokumentNeue Methoden zur Steuerung der Wassergabe mit Neuronalen Netzen in der Bewässerungslandwirtschaft(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2005, 2006) Schütze, NielsIm Wettbewerb um die knappe Ressource Wasser steht die Bewässerungslandwirtschaft als größter Verbraucher mit dem geringsten Wirkungsgrad neben allen anderen Konsumenten. Zur Verbesserung des Wirkungsgrads ist man in der Bewässerungslandwirtschaft auf simulationsbasierte Optimierungsmethoden angewiesen. Bei der Anwendung der simulationsbasierten Optimierung stößt man bei allen Bewässerungsverfahren auf Probleme, da die numerischen Simulationsmodelle komplex, aufwändig und mitunter auch instabil sind. Zudem erschwert die nichtlineare Zielfunktion eine optimale Steuerung in Echtzeit. An Stelle der problematischen direkten Minimierung einer Zielfunktion mit numerischen Bewässerungsmodellen wird in dieser Ar- beit ein zweiphasiges Vorgehen vorgeschlagen, welches die Strömungsmodellierung und die optimale Bestimmung der Bewässerungsparameter entkoppelt. Dafür wurde eine neue neuronale Netzarchitektur, die selbstorganisierende Merkmalskarte mit variabler Ein-/Ausgabefunktion (SOM-MIO), entwickelt. In der Arbeit wird die SOM- MIO Architektur zusammen mit ein-, zweiund dreidimensionalen Strömungsmodellen innerhalb der zweiphasigen Optimierungsstrategie verwendet. Umfangreiche An- wendungen der SOM-MIO Architektur erfolgten zur deterministischen und stochastischen Steuerung der Tropfbewässerung sowie zur Steuerung der Furchenbewässerung bei bedarfsgerechter Bewässerungsplanung und bei Defizitbewässerung.
- TextdokumentAlgorithmen und Softwarewerkzeuge für Vergleichende Genomanalyse(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2005, 2006) Abouelhoda, Mohamed IbrahimVergleichende Genomanalyse ist ein relativ neues Gebiet der Bioinformatik, das durch die Verfügbarkeit einer immer größer werdender Zahl sequenzierter Genomen an Bedeutung gewinnt. Die vorliegende Dissertation präsentiert Algorithmen und Softwarewerkzeuge, mit denen mehrere Genome effizient verglichen werden können. Die vorgestellten Algorithmen lösen bisher offene Probleme der theoretischen Bioinformatik. In der Praxis reduzierten wir sowohl die Rechenzeit als auch den Platzbedarf für das Vergleichen der großen Genome.
- TextdokumentKABA Ein System zur Refaktorisierung von Java-Programmen(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2005, 2006) Streckenbach, MirkoRefactoring ist eine bekannte Technik, um verschiedene Aspekte eines objekt-orientierten Programms zu verbessern. Sie ist in den letzten Jahren sehr populär geworden, da sie es erlaubt, Defizite zu beseitigen, die sich in sehr vielen Programmen finden. Die Größe moderner Software-Systeme macht es unmöglich, Refactoring von Hand durchzuführen. Zwar existieren Werkzeuge, die es ermöglichen Refactorings automatisch anzuwenden, aber sie machen keine Vorschläge, welches Refactoring angewendet werden sollte und warum. Die Snelting/Tip-Analyse ist eine Programm- Analyse, die einen Restrukturierungs-Vorschlag für eine ganze Klassen-Hierarchie macht. Sie basiert auf der Analyse der Verwendung von Klassen-Members. KABA ist eine Adaption und Erweiterung der Snelting/Tip-Analyse für Java. Ih- re Implementierung ist erweitert worden zu einem semantik-erhaltenden, interaktiven Refactoring-System. Fallstudien belegen die Nützlichkeit dieses Systems in der Praxis.
- TextdokumentSkalierbarkeit Mikrokernbasierter Systeme(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2005, 2006) Uhlig, VolkmarIn dieser Arbeit wurden Mechanismen zur dynamischen Anpassung von Kernsynchronisationsprimitiven und zur TLB-Koheränz in Multiprozessorsystemen diskutiert. Die strikte Separierung von Rechteverwaltung und der eigentlichen Systemfunktionalität in mikrokernbasierten Systemen verhindert den Zugriff auf semantische Informationen, die für effiziente Wahl der Synchronisationsprimitive Vorraussetzung sind. Mit Hilfe einer effizienten Repräsentation der möglichen Parallelität, sicheren Mechanismen zur Adaption des Kernsynchronisationsverfahrens und der vollständigen Deaktivierung der Kernsperren, konnten die Kosten für die kritischen Kodepfade minimal gehalten werden. Dies wurde mit Hilfe eines sowohl in der Forschung als auch der Industrie weitverbreiteten Mikrokerns nachgewiesen. Literatur [BO01] J. Mark Bull und Darragh O'Neill. A Microbenchmark Suite for OpenMP 2.0. In 3rd European Workshop on OpenMP, September 2001. [GVW89] J. R. Goodman, M. K. Vernon und P. J. Woest. Efficient synchronization primitives for large-scale cache-coherent multiprocessors. In 3rd International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems (ASPLOS), Bo- ston, MA, April 1989. [HJ86] C.-T. Ho und L. Johnsson. Distributed Routing Algorithm for Broadcasting and Personalized Communication in Hypercubes. In International Conference on Parallel Processing (ICPP 1986), Seiten 640-648, 1986. [Lei85] C. E. Leierson. Fat-trees: Universal networks for hardware-efficient supercomputing. IEEE Transactions on Computers, c-34:892-901, Oktober 1985. [Lie95] Jochen Liedtke. On $μ$-kernel construction. In Proc. of the 15th ACM Symposium on Operating System Principles, Copper Mountain Resort, CO, Dezember 1995. [LLG+92] Daniel Lenoski, James Laudon, Gharachorloo Gharachorloo, Wolf-Dietrich Weber, Anoop Gupta, John Hennessy, Mark Horowitz und Monica S. Lam. The Stanford Dash Multiprocessor. IEEE Computer, $25(3)$, Marz 1992. [MCS91] John M. Mellor-Crummey und Michael L. Scott. Algorithms for Scalable Synchronization on Shared-Memory Multiprocessors. ACM Transactions on Computer Systems, $9(1)$:21-65, Februar 1991. [Uhl05] Volkmar Uhlig. Scalability of Microkernel-Based Systems. Dissertation, University of Karlsruhe, Germany, Mai 2005. [Unr93] Ronald Unrau. Scalable Memory Management through Hierarchical Symmetric Multiprocessing. Ph.D. thesis, University of Toronto, Toronto, Ontario, Januar 1993. Dr. Volkmar Uhlig erhielt sein Diplom in Informatik von der Technischen Universität Dresden verliehen. Er arbeitete beim IBM T.J. Watson Research Center in New York am SawMill Linux Projekt, einem mikrokernbasierten Betriebssystem. Von 2001 bis 2005 promovierte Herr Uhlig am Lehrstuhl für Systemarchitektur der Universität Karlsruhe. Sein Forschungsschwerpunkt war Skalierbarkeit des L4Ka Mikrokerns, welcher weltweit in Forschung und Industrie eingesetzt wird. In 2003 verweilte er für sechs Monate am Intel Microprocessor Research Lab (MRL) in Oregon und arbeitete im Bereich Prozessorvirtualisierung. Seit Mai 2005 ist Herr Uhlig dauerhaft als Forscher bei IBM Watson.
- TextdokumentStructural Neuronal Learning Machines(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2005, 2006) Jain, Brijnesh JohannesAm Beispiel des Perzeptrons wird ein neues graphentheoretisches Resultat angewendet: Ein Differentialkalkül für Funktionen auf Graphen.
- TextdokumentCompleteness for parallel access to NP and counting class separation(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2005, 2006) Spakowski, HolgerDie Dissertation beschäftigt sich mit Problemen, die vollständig für die Komplexitätsklasse PNP sind, sowie mit der Separation von Zählklassen. PNP ist die Klasse der Probleme, die sich effizient mit parallelem Zugriff auf NP lösen lassen. Wir untersuchen die Komplexität von mit Wahlsystemen assoziierten Problemen. Wahlsysteme sind Vorschriften, nach denen aus einer Kandidatenmenge die Gewinner einer Abstimmung bestimmt werden können. Wir beweisen, daß das Gewinner- Problem für die Wahlsysteme von Kemeny und Young beide vollständig für die Klasse PNP sind. Weiterhin betrachten wir zwei prominente Heuristiken für die Approximation des NP-vollständigen Problems der minimalen Knotenüberdeckung. Wir weisen nach, daß gewisse Entscheidungsprobleme, die mit der Qualität der Approximation durch diese Heuristiken in Zusammenhang stehen, vollständig für PNP sind. Der letzte Teil der Dissertation beantwortet Fragen, die in der einflußreichen Arbeit von Fenner, Fortnow und Kurtz im Jahre 1994 aufgeworfen wurden: Wir zeigen, daß die Zählklassen LWPP und WPP nicht uniform gap-definierbar sind. Desweiteren konstruieren wir ein Orakel, relativ zu dem WPP nicht abgeschlossen unter polynomialzeitbeschränkter Turing-Reduzierbarkeit ist. Dies hat zur Folge, daß ein Beweis für die Gleichheit der ähnlich definierten Klassen LWPP und WPP nichtrelativierbar sein muß. Wir erhalten diese Resultate durch Anwendung einer bekannten Technik, bei der Orakel-Turingmaschinen in multilineare Polynome mit kleinem Grad kodiert werden. Wir beweisen dazu eine neue kombinatorische Eigenschaft solcher Polynome.
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