Visualisierung komplexer Datenstrukturen in einer CAVE am Beispiel von Graphen

Diese Arbeit befasst sich mit der Konzeption eines Gestaltungskonzeptes für die Visualisierung komplexer zusammenhängender Datenmengen, wie sie durch Graphen repräsentiert werden können. Als Ausgabemedium wird dazu das immersive VR-System CAVE genutzt, welches es dem Betrachter ermöglicht, die Daten stereoskopisch und damit räumlich zu betrachten. Zur Entwicklung eines Gestaltkonzeptes für Graphen werden sowohl Besonderheiten der Raumwahrnehmung in VR-Systemen als auch Anforderungen und Aufgaben auf Graphen beleuchtet. Zusätzlich entstand ein Modell zur Klassifizierung von Graphenanwendungen sowie ein innovatives Konzept zur Darstellung von großen zweidimensionalen Graphen in einer CAVE. Als Resultat werden grundlegende Gestaltungskriterien angeboten, die es ermöglichen sollen, eine intuitive und effektive Visualisierung von Graphen zu realisieren.:1. Einleitung 1.1. Zielstellung 1.2. Gliederung 2. Grundlagen und Begrife 2.1. Informationsvisualisierung 2.2. Graphentheorie 2.3. Graphenlayout 2.4. Wahrnehmungundpsychologische Grundlagen 2.5. 3D Computergrafik 2.6. Stereo Grafik 2.7. Virtuelle Realität 2.8. Das Medium CAVE 3. Verwandte Arbeiten 3.1. ConeTrees 3.2. Information Cube 3.3. Hyperbolic Layout-H3 viewer 3.4. Skyrails 3.5. Perspective Wall 4. Synthese 4.1. Einführung 4.2. Einsatzgebiet für Graphen 4.3. Arbeiten mit Graphen 4.4. Mehrwert der dritten Dimension 4.5. Allgemeine Gestaltung 4.6. Orientierung 4.7. Farbe als Gestaltungsmittel 4.8. Gestaltung von Knoten 4.9. Gestaltung von Kanten 4.10. Hintergrund 4.11. Anordnung 4.12. Darstellung von großen zweidimensionalen Inhalten 4.13. Zusammenfassung 5. Praktische Umsetzung 5.1. Werkzeuge 5.2. Testfälle 5.3. Umsetzung 5.4. Evaluation 5.5. Zusammenfassung 6. Zusammenfassung und Ausblick 6.1. Fazit 6.2. Diskussion 6.3. Ausblic

Fragen der theoretischen Physik und Kosmologie auf erkenntnistheoretischer Basis

Band 1 leitet eine Reihe von bisher unveröffentlichten Arbeiten des Physikers Helmut Zschörner ein, die sich mit grundlegenden Fragen der Erkenntnistheorie, Physik und Kosmologie befassen und zum grössten Teil in den 80er Jahren entstanden. Sie beruhen auf einer Theorie universeller und determinierbarer Systeme, die vom Autor mit Hilfe der Methode der reinen und vollständigen Deduktion erarbeitet wurde. Diese Theorie wird in den fol-genden Bänden 2 und 3 vorgestellt. Für die Deutung der Entstehung und des Zustandes der materiellen Welt ergeben sich daraus faszinierende neuartige Einsichten, die zum Teil im eklatanten Widerspruch zu aktuellen Deutungen der theoretischen Physik stehen oder – wie im Fall der Relativitätstheorie – ergänzend darüber hinaus führen. Für diesen Band wurden drei spezielle Aufsätze als Auftakt für die geschlossene Darstellung der Theorie universeller und determinierbarer Systeme in den folgenden Bänden 2 und 3 ausgewählt. Es handelt sich um Ausführungen zur Vakuum-Lichtgeschwindigkeit, zur Theorie von Elementarobjekten (vom Autor als Neutrinos definiert) als Grundlage des materiellen Universums und - darauf aufbauend – zur Herkunft und Wirkung der Gravitation. Dabei werden Fragen nach der Art des „Urknalls“, nach der Entstehung der 3K-Hintergrundstrahlung und der einheitlichen Deutung aller physikalischen Wechselwirkungen angesprochen. U. a. ergibt sich aus der Theorie der Ausdehnung des Universums und aus der deduktiv abgeleiteten Zunahme der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit mit der Zeit eine beschleunigte Ausdehnung des Universums, ohne dass dunkle Energie postuliert werden muss. Dieser Befund wurde rund 10 Jahre nach der Entstehung der Aufsätze durch astronomische Beobachtungen bestätigt. Die Aufsätze mögen als Motivation zur weiteren Beschäftigung mit den Arbeiten Helmut Zschörners dienen, die in der anhängenden Dokumentation vom Autor kurz beschrieben werden. Die Auswahl der in diesem Band vereinten sechs Aufsätze Helmut Zschörners ist vor allem bedingt durch die Verfügbarkeit reproduzierbarer Manuskripte, die sich im engeren und weiteren Sinn mit Fragen der Physik befassen. Die Arbeiten kreisen um Fragen der Interpretation der Relativitätstheorie und ihrer Erweiterung. Die Hypothese der Dunkelmaterie wird als fundamentales Denkproblem identifiziert. Die Anwendung der ihrem Charakter nach nicht-objektiven Mathematik auf das objektive materielle Universum wird kritisch diskutiert. Und es wird gefragt woher die Naturgesetze kommen, welche Bedeutung sie für die geistige Existenz des Menschen haben und wie sich durch Vor-Urteile belastetes axiomatisches Denken in den Naturwissenschaften aus-wirkt

Ein Molekül-Atom-Datenmodell für Non-Standard-Anwendungen : Anwendungsanalyse, Datenmodellentwurf und Implementierungskonzepte

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erarbeitung und Nutzbarmachung von Datenbankkonzepten für sog. Non-Standard-Anwendungen. Darunter versteht man im OB-Bereich Anwendungen aus den Gebieten CAD/CAM, VLSI-Entwurf, Software-Entwicklung, Büroautomatisierung, Expertensysteme etc. Die zentralen Fragestellungen, zu denen es Antworten zu finden gilt, sind: - Welche Anforderungen werden von den Non-Standard-Anwendungen an die Datenhaltung gestellt? - Wie sehen dazu passende Architekturen und Datenmodelle für NDBS (das sind DBS für Non-Standard-Anwendungen) aus? - Nach welchen Konzepten sind solche NDBS zu entwerten und zu implementieren? Dazu werden verschiedene OB-basierte Prototypen analysiert und vergleichend einander gegenübergestellt. Im einzelnen wurden basierend auf konventionellen Datenbanksystemen verschiedenen Typs (Netzwerk- und Relationenmodell) Anwendungssysteme aus unterschiedlichen ingenieurwissenschaftlichen Bereichen (3D-Modellierung, Verwaltung geographischer Daten und VLSI-Entwurfswerkzeug) sowie aus dem Expertensystembereich (Diagnosesystem) entwickelt; ihr Leistungsverhalten wurde unter einer praxisnahen Last aufgezeichnet und detailliert untersucht. Ausgehend von diesen Analyse- und Vergleichsergebnissen wird ein Anforderungskatalog erstellt, der konkrete Aussagen über die Datenstrukturen der Anwendungsobjekte und die zugehörigen Verarbeitungscharakteristika zusammenfaßt

GeNeMe ´99 - Virtuelle Organisation und Neue Medien 1999: Workshop GeNeMe99 - Gemeinschaften in Neuen Medien: TU Dresden, 28./29.10.1999

Aus dem Vorwort: 'Wir freuen uns, mit dem Band GeNeMe99 die Beiträge des zweiten Workshops zu GeNeMe - Gemeinschaften in neuen Medien - präsentieren zu können. Damit erfüllt sich zumindest im Ansatz die mit der GeNeMe98 verbundene Absicht, eine Arbeits und Veranstaltungslinie zu begründen. Treffend aktuell reflektiert folgende dpa-Meldung zum diesjährigen 'European IT Forum' in Paris vom 13. September des Jahres die Herausforderungen an Forschung und Praxis zur Verwirklichung des GeNeMe-Trends. Europa wird nach Einschätzung von Analysten in den nächsten Jahren im elektronischen Handel über das Internet kräftig aufholen. Damit könne Europa zum größten zusammenhängenden Markt im E-Commerce werden. Um im Wettbewerb bestehen zu können, müßten die Unternehmen aber ihre gesamte Firmenstruktur auf die elektronische Zukunft ausrichten. Das gelte auch für Unternehmen außerhalb der Technologie-Branche.:A. EINFÜHRUNG 1 Gemeinschaften in Neuen Medien - Quality of Service aus der Sicht von Nutzer, Betreiber und Service Provider 1 Dr.-Ing. habil. W. Pretzsch, Dipl.-Inform. D. Neumann B. AUSGEWÄHLTE ANSÄTZE ZUR ENTWICKLUNG UND TECHNOLOGIE VON VIRTUELLEN GEMEINSCHAFTEN 25 B. 1. Gruppenorientiertes Requirement Engineering auf der Basis von Lotus Notes 25 Prof. Dr. R Liskowsky, Dipl.-Ing. R Pjater, Dipl.-Inf. H. Steher B.2. Die technische Infrastruktur zur Teilnahme von unternehmen an Gemeinschaften in Neuen Medien 49 M. Ecks, M. Senft Prof. Dr. J. Raasch B. 3. Context modeling of agile software and a context-based approach to support virtual enterprises 73 Dipl.-Inform. Duy-TuanNguyen, Dr. V. Do B. 4. Stabilität und Sicherheit im Web - Der Test webbasierter Anwendungen 89 Dr. R Schröder C. REFERENZMODELLE UND ARCHITEKTUREN VON GEMEINSCHAFTEN IN NEUEN MEDIEN 109 C. l. Ein Referenzmodell für virtuelle Unternehmen 109 Dipl.-Inform. (FH) J. Homann, Dipl.-Inform. D. Neumann C.2. Ein Referenzmodell fü r Gemeinschaften und Medien - Case Study Amazon.com 125 Dr. U. Lechner, Prof. Dr. B. Schmid, Dr. P. Schubert, Dipl. Inform. M. Klose, Stud. oec. O. Miler VIII C.3. Formalisierung und Architektur von Medien und ihren Gemeinschaften 151 Dr. U. Lechner, Prof. Dr. B. Schmid, Dipl. Inform. M. Klose CA. Analyse und Bewertung von wirtschaftsrelevanten Internet-Auftritten Mittelständischer Unternehemen in den neuen Bundesländern 181 Dipl.-Wirtsch.-Inf. E. Kosilek D. KOMMUNIKATION IN VIRTUELLEN GEMEINSCHAFTEN 197 D. 1. Das Potential von Virtual Communities auf Basis von Distributed Virtual Environments für Kundengewinnung und -Bindung 197 J. Templin, Dipl.-Inform. R. Dachselt D.2. Der Einsatz von Desktop-VR für E-Commerce-Anwendungen - Konzepte für dreidimensionale Produktpräsentationen 213 Dipl.-Inform. R. Dachselt D. 3. Die 3D Community als ein Frontend für internetbasierte Anlagenmanagementsysteme 233 Dr.-Ing. K. Richter E. LERNEN IN VIRTUELLEN GEMEINSCHAFTEN 255 E. 1. Ein Web-basierter Compuiergraphik-Kurs im Baukastensysten 255 F. Hanisch, Dr. R. Klein, Prof. Dr. W. Straßer E.2. Integration von Telelearning- und Teleworking-Applikationen 271 Dipl.-Inform. I. Braun, Dipl.-Inform. K. Franze, Dipl.-Inform. R. HEss, Dipl.-Inform. O. Neumann, Prof. Dr. A. Schill E.3. Ein Dokumentmodell für Kursdokumente in Webbasierten Virtuellen Lernumgebungen 291 Prof. Dr. K. Meißner, Dipl.-Inform. F. Wehner E.4. Die Net Academy als Medium für die Learning Community eines Masterprogramms an der Universität St. Gallen 307 S. Seufert, P. Schubert E.5. Das Project Net Academy 329 Dipl.-Kffr. D. Wittig E.6. „Distributed Learning“ unter Lotus Notes - ein Erfahrungsbericht 351 W. Schröter IX F. FACHÜBERGREIFENDE ASPEKTE 371 F. 1. Information Systems for Managing Second Order Dynamics of Organizations 371 Dr. F. Wierda F.2. E-commerce und seine Marktplätze 385 M. Skrzypek F.3. Unternehmensübergreifendes Workflow-Management als Instrument zur Unterstützung von Lieferketten (SUPPLY CHAIN MANAGEMENT) 393 Dipl.-Inform. M. Halatchev, Dipl.-Phys., Dipl-SWTE. Közle G. ANSCHRIFTEN DER AUTOREN 409 H. HINWEIS AUF DIE SPONSOREN 41

Semantische dreidimensionale Karten für autonome mobile Roboter

Intelligentes autonomes Roboterhandeln in Alltagsumgebungen erfordert den Einsatz von 3D-Karten, in denen Objekte klassifiziert sind. 3D-Karten sind u.a. zur Steuerung notwendig, damit der Roboter komplexen Hindernissen ausweichen und sich mit 6 Freiheitsgraden (x-, y-, z-Position, Nick-, Gier-, und Rollwinkel) lokalisieren kann. Soll der Roboter mit seiner Umgebung interagieren, wird Interpretation unumgänglich. Über erkannte Objekte kann der Roboter Schlussfolgerungen ziehen, sein Wissen wird inspizier- und kommunizierbar. Aus diesen Gründen ist die automatische und schnelle semantische 3D-Modellierung der Umgebung eine wichtige Fragestellung in der Robotik. 3D-Laserscanner sind eine junge Technologie, die die Erfassung räumlicher Daten revolutioniert und Robotern das dreidimensionale Abtasten von Objekten möglich macht. Die vorliegende Arbeit untersucht und evaluiert mit Hilfe eines 3D-Laserscanners und des mobilen Roboters Kurt3D die zur automatischen semantischen 3D-Kartenerstellung notwendigen Algorithmen. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Aufgabe, 3D-Scans in einem globalen Koordinatensystem zu registrieren. Korrekte, global konsistente Modelle entstehen durch einen 6D-SLAM Algorithmus. Hierbei werden 6 Freiheitsgrade in der Roboterpose berücksichtigt, geschlossene Kreise erkannt und der globale Fehler minimiert. Die Basis des 6D-SLAM ist ein sehr schneller ICP-Algorithmus. Im zweiten Teil geht es darum, die Punktmodelle mit Semantik zu versehen. Dazu werden 3D-Flächen in einer digitalisierten 3D-Szene detektiert und interpretiert. Anschließend sucht ein effizienter Algorithmus nach Objekten und bestimmt deren Pose, ebenfalls mit 6 Freiheitsgraden. Schließlich wird der in den zahlreichen Experimenten verwendete, mobile Roboter Kurt3D vorgestellt.Semantic three dimensional maps for autonomous mobile robots Intelligent autonomous acting in unstructured environments requires 3D maps with labelled 3D objects. 3D maps are necessary to avoid collisions with complex obstacles and to self localize in six degrees of freedom (x-, y-, z-position, roll, yaw and pitch angle). Meaning becomes inevitable, if the robot has to interact with its environment. The robot is then able to reason about the objects; its knowledge becomes inspectable and communicable. These arguments lead to requiring automatic and fast semantic environment modelling in robotics. A revolutionary method for gaging environments are 3D scanners, which enable robots to scan objects in a non-contact way in three dimensions. The presented work examines and evaluates the algorithms needed for automatic semantic 3D map building using a 3D laser range finder and the mobile robot Kurt3D. The first part deals with the task to register 3D scans in a common coordinate system. Correct, globally consistent models result from a 6D SLAM algorithm. Hereby 6 degrees of freedom of the robot pose are considered, closed-loops are detected and the global error is minimized. 6D SLAM is based on a very fast ICP algorithm. In the second part semantic descriptions are derived from the point model. For that purpose 3D planes are detected and interpreted in the digitalized 3D scene. After that an efficient algorithm detects objects and estimates their pose with 6 degrees of freedom, too. Finally, the mobile robot Kurt3D, that was used in numerous experiments is presented

Grundlagen der Theorie determinierbarer Systeme

Band 3-II der Helmut-Zschörner-Reihe setzt die Theorie determinierbarer Systeme fort, die in Band 3-I mit der Entwicklung und Untersuchung solcher Systeme begonnen wurde. (Siehe http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5214, Helmut-Zschörner-Reihe Band 1 - 4, im PDF-File der kombinierten Bände auf den Seiten 469 – 732) Dort ging es u. a. um die universelle Zeit, die der einzige unabhängige Parameter in einem determinierbaren System ist (im Gegensatz zur objektabhängigen Zeit), und um den rein euklidischen Charakter des Raums, der im Laufe der Entwicklung des Universums durch elementare Objekte besetzt wird. Die klassische Vakuumidee, die Raumzeit, dunkle Materie und Energie erweisen sich als nicht haltbare Hypothesen. Als Ausgleich für diesen Verlust gibt es keinerlei Probleme mit der Vereinheitlichung der vier Grundkräfte der Physik und es wird klar, warum sich das Universum um seiner Stabilität bzw. Existenz willen beschleunigt ausdehnen muss (1985 dokumentiert, rund 10 Jahre vor der Bestätigung durch die Astronomie). Dies wird im vorliegenden Band besonders deutlich zum Ausdruck gebracht. In ihm geht es konkret und im Detail um die vollständige Definition der qualitativen und quantitativen Strukturen elementarer Objekte (Neutrinos) und von da aus weiterführend um die Existenz, d. h. Struktur und Dynamik, von Materie von den kleinsten Elementarteilchen bis hin zu den Weiten des Universums. Herkunft und Funktionieren der Gravitation werden, ausgehend von der Theorie der Neutrinos, ausführlich besprochen. Die Behandlung all dieser Fragen erfolgt in strenger Form, d. h. ohne Nutzung klassischer Axiomatik, mit der vom Autor entwickelten Methode der reinen und vollständigen Deduktion, die in den weiteren Bänden dieser Reihe unter verschiedenen Gesichtspunkten abgehandelt wurde. Die Abhandlung über Kopplungstransformation zur vollständigen Definition elementarer Objekte liegt im Original nur als handschriftliches Manuskript vor. Es enthält zahlreiche Ergänzungen und Korrekturen, die vom Autor nicht ganz abgeschlossen wurden. Dennoch ist die Abhandlung ausserordentlich wichtig für das Verständnis der Theorie determinierbarer Systeme, d. h. insbesondere des materiellen Universums, und damit trotz seiner Unfertigkeiten und Lücken unverzichtbar für die Helmut-Zschörner-Reihe. Sie ist mit zahlreichen Hinweisen zur Weiterführung der Theorie determinierbarer System versehen und mag in diesem Sinne wirken

Grundlagen der Theorie determinierbarer Systeme

Der vorliegende Band 3-II der Helmut-Zschörner-Reihe ersetzt die alte Version dieses Bandes, die unter http://kups.ub.uni-koeln.de/5717 zu finden ist. Er enthält wichtige Korrekturen und ist um eine Anmerkung zur Bestimmung der Ausdehnung des Universums ergänzt. Es handelt sich um die Fortsetzung der Theorie determinierbarer Systeme, die in Band 3-I mit der Entwicklung und Untersuchung solcher Systeme begonnen wurde. (Siehe http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5214, Helmut-Zschörner-Reihe Band 1 - 4, im PDF-File der kombinierten Bände auf den Seiten 469 – 732) Dort ging es u. a. um die universelle Zeit, die der einzige unabhängige Parameter in einem determinierbaren System ist (im Gegensatz zur objektabhängigen Zeit), und um den rein euklidischen Charakter des Raums, der im Laufe der Entwicklung des Universums durch elementare Objekte besetzt wird. Die klassische Vakuumidee, die Raumzeit, dunkle Materie und Energie erweisen sich als nicht haltbare Hypothesen. Als Ausgleich für diesen Verlust gibt es keinerlei Probleme mit der Vereinheitlichung der vier Grundkräfte der Physik und es wird klar, warum sich das Universum um seiner Stabilität bzw. Existenz willen beschleunigt ausdehnen muss (1985 dokumentiert, rund 10 Jahre vor der Bestätigung durch die Astronomie). Dies wird im vorliegenden Band besonders deutlich zum Ausdruck gebracht. Dabei geht es konkret und im Detail um die vollständige Definition der qualitativen und quantitativen Strukturen elementarer Objekte (Neutrinos in der Diktion des Autors) und von da aus weiterführend um die Existenz, d. h. Struktur und Dynamik, von Materie von den kleinsten Elementarteilchen bis hin zu den Weiten des Universums. Herkunft und Funktionieren der Gravitation werden, ausgehend von der Theorie der Neutrinos, ausführlich besprochen. Die Behandlung all dieser Fragen erfolgt in strenger Form, d. h. ohne Nutzung klassischer Axiomatik, mit der vom Autor entwickelten Methode der reinen und vollständigen Deduktion, die in den weiteren Bänden dieser Reihe unter verschiedenen Gesichtspunkten vorgestellt wurde. Die Abhandlung über Kopplungstransformation zur vollständigen Definition elementarer Objekte liegt im Original nur als handschriftliches Manuskript vor. Es enthält zahlreiche Ergänzungen und Korrekturen, die vom Autor nicht ganz abgeschlossen wurden. Dennoch ist die Abhandlung ausserordentlich wichtig für das Verständnis der Theorie determinierbarer Systeme, d. h. insbesondere des materiellen Universums, und damit trotz seiner Unfertigkeiten und Lücken unverzichtbar für die Helmut-Zschörner-Reihe. Sie ist mit zahlreichen Hinweisen zur Weiterführung der Theorie determinierbarer System versehen und mag in diesem Sinne wirken