Kontextadaptive Dienstnutzung in Ubiquitous Computing Umgebungen

Die vorliegende Arbeit präsentiert einen Ansatz zur Spezifikation und Implementierung von kontextadaptiven Anwendungen in einer Ubiquitous Computing Umgebung. Grundlegend ist dabei das Konzept der kontextadaptiven Dienstnutzung, die sowohl die kontextadaptive Selektion als auch Ausführung von Diensten umfasst. Die kontextadaptive Selektion erweitert grundlegende Techniken der Dienstvermittlung insofern, dass ein Matching nicht ausschließlich durch die Spezifikation von gewünschten Dienstattributen erfolgt, sondern auch Kontextinformationen Berücksichtigung finden. Die Ausführung eines Dienstes kann ebenfalls an kontextuelle Bedingungen geknüpft werden. Eine realisierte Kombination von kontextadaptiver Selektion und Ausführung ermöglicht eine sowohl personalisierte als auch situationsbezogene Bereitstellung von Diensten. Kern der kontextadaptiven Dienstnutzung ist dabei ein Datenzentrisches Protokoll, welches die Weiterleitung (Routing) von Anwendungsdaten anhand kontextueller Einschränkungen erlaubt. Dieser Ansatz gestattet neben der kontextadaptiven Nutzung individueller Dienste auch die spontane Komposition von Diensten in einer Ubiquitous Computing Umgebung. Ferner wird ein Konzept zur dynamischen Rollenverwaltung für Endgeräte in einer Ubiquitous Computing Umgebung entwickelt und ein Verfahren zur Konstruktion von Kontextinformationen innerhalb eines Ad-hoc-Sensornetzwerks vorgestellt

Middleware für Ubiquitäre Systeme: Ein Modellgetriebener Ansatz

Dieser Dissertation liegt die Hypothese zugrunde, dass modell-getriebene Softwareentwicklung (MDSD) den Widerspruch zwischen "top-down"- und "bottom-up"- Entwicklung durch einen "middle-out" Ansatz auflöst, welcher zwischen Technologie und Abstraktion vermittelt. MDSD wird als Mittel verwendet, um Middleware für Ubiquitäre Systeme auf dem einen Turm von Modellen zu bauen, ohne den Bezug zur konkreten Technologie zu verlieren

Context modeling and context retrieval in mobile usage scenarios – a framework for context-aware mobile applications

Die fortschreitende Verbreitung drahtloser Kommunikationsnetze sowie immer leistungsfähigerer mobiler Computer schafft ein großes Potenzial für ein breites Spektrum innovativer Anwendungen. Kontextsensitive Applikationen adaptieren die Gegebenheiten der jeweiligen Situation des Nutzers, wodurch neuartige, intelligente Anwendungen und Benutzungsschnittstellen möglich werden. Die zunehmende Menge verfügbarer Sensortechniken und die daraus resultierende Vielfalt erfassbarer Kontextinformationen erschweren jedoch vermehrt die Verbreitung dieser Applikationen. Ein Rahmenwerk zur Kontextrepräsentation soll die Entwicklung kontextsensitiver Applikationen ohne Berücksichtigung von Details der Kontexterfassung und -verwaltung ermöglichen. Außerdem sollen Austausch und Wiederverwendbarkeit von Kontextinformationen zwischen Applikationen und Nutzern gestattet werden. In dieser Arbeit wird ein solches Rahmenwerk entwickelt. Zu Beginn steht die Untersuchung von Fragen der Kontextmodellierung, auf deren Grundlage anschließend eine Konzeption erarbeitet wird. Der praktische Teil der Arbeit führt eine Referenzimplementation des Systems durch um zu evaluieren, ob die Konzeption auf Basis aktueller Technologien in die Realität umgesetzt, und als Grundlage für weitere Untersuchungen herangezogen werden kann.The progressive spreading of wireless networks and increasingly powerful mobile computers creates a big potential for a wide spectrum of innovative applications. Context-aware applications adapt the circumstances of the user s current situation which enables new and intelligent user interfaces. Nevertheless, the sheer diversity of exploitable contexts and the plethora of sensing technologies are actually working against the deployment of context-aware systems. A framework for context retrieval should enable the development of context-aware applications without considering details of context acquisition and context management. Moreover, exchange and reusability of context information should be allowed between applications and users. In this work such a framework is developed. At the beginning, an investigation of questions of context modeling is accomplished. After that, a concept is compiled on that foundation. In the practial part of this thesis a reference implementation of the system is conducted to evaluate whether the concept can be put into practice, and be pulled up as a basis for other investigations

Anforderungsbasierte Modellierung und Ausführung von Datenflussmodellen

Heutzutage steigen die Menge an Daten sowie deren Heterogenität, Änderungshäufigkeit und Komplexität stark an. Dies wird häufig als das "Big-Data-Problem" bezeichnet. Durch das Aufkommen neuer Paradigmen, wie dem Internet der Dinge oder Industrie 4.0, nimmt dieser Trend zukünftig noch weiter zu. Die Verarbeitung, Analyse und Visualisierung von Daten kann einen hohen Mehrwert darstellen, beispielsweise durch die Erkennung bisher unbekannter Muster oder durch das Vorhersagen von Ereignissen. Jedoch stellen die Charakteristiken von Big-Data, insbesondere die große Datenmenge und deren schnelle Änderung, eine große Herausforderung für die Verarbeitung der Daten dar. Herkömmliche, bisher angewandte Techniken, wie zum Beispiel Analysen basierend auf relationalen Datenbanken, kommen hierbei oft an ihre Grenzen. Des Weiteren ändert sich auch die Art der Anwender der Datenverarbeitung, insbesondere in Unternehmen. Anstatt die Datenverarbeitung ausschließlich von Programmierexperten durchzuführen, wächst die Anwendergruppe auch um Domänennutzer, die starkes Interesse an Datenanalyseergebnissen haben, jedoch diese nicht technisch umsetzen können. Um die Unterstützung von Domänennutzern zu ermöglichen, entstand ca. im Jahr 2007, im Rahmen der Web-2.0-Bewegung, das Konzept der Mashups, die es auf einfachem Wege erlauben sollen, Anwender aus unterschiedlichen Domänen beim Zusammenführen von Programmen, grafischen Oberflächen, und auch Daten zu unterstützen. Hierbei lag der Fokus vor allem auf Webdatenquellen wie RSS-Feeds, HTML-Seiten, oder weiteren XML-basierten Formaten. Auch wenn die entstandenen Konzepte gute Ansätze liefern, um geringe Datenmengen schnell und explorativ durch Domänennutzer zu verarbeiten, können sie mit den oben genannten Herausforderungen von Big-Data nicht umgehen. Die Grundidee der Mashups dient als Inspiration dieser Dissertation und wird dahingehend erweitert, moderne, komplexe und datenintensive Datenverarbeitungs- und Analyseszenarien zu realisieren. Hierfür wird im Rahmen dieser Dissertation ein umfassendes Konzept entwickelt, das sowohl eine einfache Modellierung von Datenanalysen durch Domänenexperten ermöglicht - und somit den Nutzer in den Mittelpunkt stellt - als auch eine individualisierte, effiziente Ausführung von Datenanalysen und -verarbeitung ermöglicht. Unter einer Individualisierung wird dabei verstanden, dass die funktionalen und nichtfunktionalen Anforderungen, die je nach Anwendungsfall variieren können, bei der Ausführung berücksichtigt werden. Dies erfordert einen dynamischen Aufbau der Ausführungsumgebung. Hierbei wird dem beschriebenen Problem durch mehrere Ebenen begegnet: 1) Die Modellierungsebene, die als Schnittstelle zu den Domänennutzern dient und die es erlaubt Datenverarbeitungsszenarien abstrakt zu modellieren. 2) Die Modelltransformationsebene, auf der das abstrakte Modell auf verschiedene ausführbare Repräsentationen abgebildet werden kann. 3) Die Datenverarbeitungsebene, mit der die Daten effizient in einer verteilten Umgebung verarbeitet werden, und 4) die Datenhaltungsebene, in der Daten heterogener Quellen extrahiert sowie Datenverarbeitungs- oder Analyseergebnisse persistiert werden. Die Konzepte der Dissertation werden durch zugehörige Publikationen in Konferenzbeiträgen und Fachmagazinen gestützt und durch eine prototypische Implementierung validiert

Digitalisierung und Hybridisierung von Raum und Infrastruktur: Mobiles Ticketing im öffentlichen Verkehr

Die Infrastrukturen digitaler Informations- und Kommunikationstechnologien durchdringen in Form kabelloser Netzwerke den Raum. Mobile Medien wie Laptop und Handy erlauben orts- und zeitunabhängigen Zugriff auf virtuell verfügbare Informationen und Dienste. Am Beispiel des Mobilen Ticketing-Angebotes Ring&Ride wird gezeigt, wie Innovation durch die neuartige Verknüpfung bestehender Technologien, Infrastrukturen und Nutzungspraktiken zu Stande kommt. Anhand infrastruktur- und medientheoretischer Ansätze werden die Eigenheiten und Implikationen verknüpfter, um digitale mobile Medien erweiterter Netzwerke analysiert. Digitalisierung und Mobilisierung zeigen vielfache Hybridisierungseffekte. Aus Sicht der Mobilitätsforschung sind insbesondere die Veränderungen im Zugang von Infrastrukturen und des Raumbezuges von Interesse. Die Digitalisierung führt zu einer ubiquitären Verfügbarkeit von Infra- und Angebotsstrukturen, die zusammen mit der verbreiteten Nutzung mobiler Endgeräte neue Möglichkeiten individueller Aneignung und flexiblere Nutzungsweisen öffentlich-kollektiver Mobilitätsformen erlaubt. Die Verknüpfung öffentlicher und privater, stationärer und mobiler Infrastrukturelemente geht mit einer neuen Reichweite und Verschränkung von Verantwortungs- und Kontrollbereichen einher. Die Formen aktuellen Raumerlebens und -bezuges sowie der Begriff von Mobilität verändern sich. Eine Herausforderung der soziawissenschaftlichen Mobilitätsforschung liegt in der weiteren Analyse der Zusammenhänge sozialer Praktiken von Mobilität und Mobilkommunikation. -- In today's world, digital information and communication technologies permeate space in the form of wireless networks. Independent of time and place, mobile media such as laptops and cell phones enable us to access virtually available information. In this article, the mobile ticketing service 'Ring&Ride' is used to illustrate how innovation as an assemblage, in the sense of Latour, can be implemented through new ways of linking existing technologies, infrastructures and their usage. The implications and characteristics of digital mobile media networks are analyzed on the basis of infrastructure and mediatheory approaches. Digitisation and mobilisation present multiple hybridization effects. In mobility research, the changes in the accessibility of infrastructures are of special interest. Digitalization leads to an increasingly ubiquitous availability of infra- and supply structures. Together with the widespread use of mobile devices, this provides new possibilities for individual acquisition and flexibility in the use of public transport. Public and private, stationary and mobile infrastructure elements are simultaneously linked with a new range and combination of areas of control and responsibility. The use of mobile media interconnects virtual and physical space and changes the way space is constructed, perceived and appropriated. A broader theoretical concept of mobility reflecting the way in which digital media have infiltrated everyday life is required. Future challenges for mobility research in the social sciences lie in a deeper analysis of the relationship between social practices of mobility and mobile communication.

Semantische Modellierung und Reasoning für Kontextinformationen in Infrastrukturnetzen

Infrastrukturen wie Verkehrs- und Energienetze bilden das Rückgrat unserer Gesellschaft und Wirtschaft. Präzises Wissen über den aktuellen technischen Zustand der Infrastrukturkomponenten gilt als Grundvoraussetzung zur Befriedigung des ständig wachsenden Kapazitätsbedarfs und zur Erhöhung der Kosteneffizienz, insbesondere bei der Instandhaltung. Zwar liefern Fernüberwachungssysteme verschiedener Organisationen bereits heute unterschiedlichste Statusinformationen. Es fehlt jedoch ein generischer Ansatz zur integrierten Auswertung dieser Daten, um komplexe Gesamtzustände der Infrastrukturkomponenten abzuleiten. Diese Arbeit versteht die Zustandsüberwachung für Infrastrukturnetze als ein kontextsensitives System im Sinne der Ambient Intelligence (Umgebungsintelligenz): Fernüberwachungssysteme liefern Kontextinformationen}, und anstelle der Situation einer Entität soll damit der Zustand eines Überwachungsobjekts ermittelt werden. Da sich hierfür bei kontextsensitiven Systemen wissensbasierte Ansätze bewährt haben, überträgt diese Arbeit einen solchen Ansatz auf die Zustandsüberwachung in Infrastrukturnetzen. Damit sollen generische Verfahren sowohl zur Integration als auch zur Auswertung (Reasoning) von Kontextinformationen in Infrastrukturnetzen konzipiert und umgesetzt werden. Eine Analyse von Schienen- und Stromnetzen identifiziert als Anforderungen unter anderem die Interoperabilität der Kontextinformationen zwischen Systemen und Betreibern sowie die Möglichkeit, auch komplexe Zustände ableiten zu können. Die Standards des Semantic Web auf Basis der Beschreibungslogik SHIN bieten hierfür eine attraktive Grundlage und gewährleisten sowohl die Umsetzbarkeit als auch die Zukunftstüchtigkeit. Für die automatisierte Auswertung (Reasoning) müssen die Besonderheiten von Infrastrukturnetzen berücksichtigt werden: Einerseits fallen Kontextinformationen von Überwachungssystemen räumlich verteilt und bei verschiedenen Organisationen an. Deshalb werden Verfahren entwickelt, die konjunktive Anfragen auch bei verteilten Wissensbasen korrekt und vollständig beantworten. Dies wird theoretisch gezeigt und praktisch evaluiert. Andererseits müssen topologiebezogene Anfragen beantwortet werden, wie die Suche nach optimalen Pfaden und k-nächsten Nachbarn. Dazu wird eine hierarchische Modellierung des Infrastrukturnetzes entwickelt. Ein generisches Konzept ermöglicht es, damit verschiedene Verfahren für topologiebezogene Anfragen umzusetzen. Zur praktischen Umsetzung dieser Konzepte in einem Zustandsüberwachungssystem wird eine geschichtete Systemarchitektur spezifiziert. Ein Fallbeispiel aus dem europäischen Schienenverkehr zeigt ihre Realisierung: Mehrere Organisationen stellen unter anderem Achslast-, Gleisgeometrie- und Schienenprofilmessungen als Kontextinformationen zur Verfügung. Unabhängig von deren Verteilung über ganz Europa werten die entwickelten Reasoningverfahren die Semantik der Systemontologie aus und demonstrieren so die zustandsorientierte Wartung des Schienennetzes

Innovative Informatikanwendungen : Informatik 2003 ; 29. September - 2. Oktober 2003 in Frankfurt am Main

Tagungsprogramm INFORMATIK 2003 Innovative Informatikanwendungen. 33. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik e.V. (GI) 29. September bis 2. Oktober 2003 Frankfurt am Mai

KomBInoS - Modellgetriebene Entwicklung von multimodalen Dialogschnittstellen für Smart Services

Diese Arbeit ist angesiedelt im Kontext der drei Forschungsgebiete Smart Service Welt, Modellgetriebene Softwareentwicklung und Intelligente Benutzerschnittstellen. Das Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines ganzheitlichen Ansatzes zur effizienten Erstellung von multimodalen Dialogschnittstellen für Smart Services. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde mit KomBInoS ein umfassendes Rahmenwerk zur modellgetriebenen Erstellung solcher Benutzerschnittstellen entwickelt. Das Rahmenwerk besteht aus: (1) einer Metamodell-Architektur, welche sowohl eine modellgetriebene Entwicklung als auch die Komposition von multimodalen Dialogschnittstellen für Smart Services erlaubt, (2) einem methodischen Vorgehen, welches aus aufeinander abgestimmten Modelltransformationen, möglichen Kompositionsschritten und manuellen Entwicklungstätigkeiten besteht, sowie (3) einer integrierten Werkzeugkette als Implementierung der Methode. Es wurde außerdem eine cloud-fähige Laufzeitumgebung zur mobilen Nutzung der so erstellten Benutzerschnittstellen entwickelt. Als Proof-of-Concept werden acht Beispielanwendungen und Demonstratoren aus fünf Forschungsprojekten vorgestellt. Zusätzlich zur Smart Service Welt fand und findet KomBInoS auch Anwendung im Bereich der Industrie 4.0.This work is located in the context of the three research areas Smart Service World, Model-Driven Software Development and Intelligent User Interfaces. The aim of the work was to develop a holistic approach for the efficient creation of multimodal dialogue interfaces for Smart Services. To achieve this goal, KomBInoS was developed as a comprehensive framework for the model-driven creation of such user interfaces. The framework consists of: (1) a metamodel architecture that allows both model-driven development and the composition of multimodal dialogue interfaces for Smart Services, (2) a methodical approach consisting of coordinated model transformations, possible compositional steps and manual development activities, as well as (3) an integrated tool chain as an implementation of the method. Furthermore, a cloud-enabled runtime environment was developed for mobile use of the user interfaces created in this way. As proof-of-concept, eight sample applications and demonstrators from five research projects will be presented. In addition to the Smart Service Welt, KomBInoS was and is also used in the field of industry 4.0