Ein System zur Definition und Ausführung von Protokollen für Multi-Agentsysteme

Mit der hier entwickelten Protokollsprache können Multiagenten-Protokolle klar und eindeutig spezifiziert werden. Durch die automatische Code-Generierung aus einer Protokoll-Spezifikation entfällt der fehleranfällige Arbeitsschritt der Implementierung des festgelegten Protokoll-Ablaufs. Das Protokoll-Ausführungs-Systems übernimmt die Steuerung des Ablaufs, erkennt Fehler (z.B. falsche Nachrichten) und überwacht Timeout-Fristen. Ein Programmierer muss nach der Festlegung eines Protokolls lediglich den Code für die anwendungsabhängigen Abläufe (Anwendungs-Prozeduren) und die Agentenumgebung (Zugriff auf andere Agenten, Zustellen der Nachrichten) zu Verfügung stellen. Durch die Trennung von Protokoll und Anwendung können so einmal entworfene Protokolle für unterschiedliche Anwendungen verwendet werden, ohne den eigentlichen Protokoll-code zu verändern. Durch dieses System ergibt sich für das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz die Möglichkeit, neue Protokolle schneller zu entwickeln und einzusetzen

Dynamische Datenbankorganisation für multimediale Informationssysteme

The topic of this thesis is a mathematically rigorous derivation of formulae for the magnetic force which is exerted on a part of a bounded magnetized body by its surrounding. Firstly, the magnetic force is considered within a continuous system based on macroscopic magnetostatics. The force formula in this setting is called Brown's force formula referring to W. F. Brown, who gave a mainly physically motivated discussion of it. This formula contains a surface integral which shows a nonlinear dependence on the normal. Brown assumes the existence of an additional term in the surface force which cancels the nonlinearity to allow an application of Cauchy's theorem in continuum mechanics to a magnetoelastic material. The proof of Brown's formula which is given in this work involves a suitable regularization of a hypersingular kernel and uses singular integral methods. Secondly, we consider a discrete, periodic setting of magnetic dipoles and formulate the force between a part of a bounded set and its surrounding. In order to pass to the continuum limit we start from the usual force formula for interacting magnetic dipoles. It turns out that the limit of the discrete force is different from Brown's force formula. One obtains an additional nonlinear surface term which allows one to regard Brown's assumption on the surface force as a consequence of the atomistic approach. Due to short range effects one obtains moreover an additional linear surface term in the continuum limit of the discrete force. This term contains a certain lattice sum which depends on a hypersingular kernel and the underlying lattice structure

Codeklonerkennung mit Dominatorinformationen

If an existing function in a software project is copied and reused (in a slightly modified version), the result is a code clone. If there was an error or vulnerability in the original function, this error or vulnerability is now contained in several places in the software project. This is one of the reasons why research is being done to develop powerful and scalable clone detection techniques. In this thesis, a new clone detection method is presented that uses paths and path sets derived from the dominator trees of the functions to detect the code clones. A dominator tree is a special form of the control flow graph, which does not contain cycles. The dominator tree based method has been implemented in the StoneDetector tool and can detect code clones in Java source code as well as in Java bytecode. It has equally good or better recall and precision results than previously published code clone detection methods. The evaluation was performed using the BigCloneBench. Scalability measurements showed that even source code with several 100 million lines of code can be searched in a reasonable time. In order to evaluate the bytecode based StoneDetector variant, the BigCloneBench files had to be compiled. For this purpose, the Stubber tool was developed, which can compile Java source code files without the required libraries. Finally, it could be shown that using the register code generated from the Java bytecode, similar recall and precision values could be achieved compared to the source code based variant. Since some machine learning studies specify that very good recall and precision values can be achieved for all clone types, a machine learning method was trained with dominator trees. It could be shown that the results published by the studies are not reproducible on unseen data.Wird eine bestehende Funktion in einem Softwareprojekt kopiert und (in leicht angepasster Form) erneut genutzt, entsteht ein Codeklon. War in der ursprünglichen Funktion jedoch ein Fehler oder eine Schwachstelle, so ist dieser Fehler beziehungsweise diese Schwachstelle jetzt an mehreren Stellen im Softwareprojekt enthalten. Dies ist einer der Gründe, weshalb an der Entwicklung von leistungsstarken und skalierbaren Klonerkennungsverfahren geforscht wird. In der hier vorliegenden Arbeit wird ein neues Klonerkennungsverfahren vorgestellt, das zum Detektieren der Codeklone Pfade und Pfadmengen nutzt, die aus den Dominatorbäumen der Funktionen abgeleitet werden. Ein Dominatorbaum wird aus dem Kontrollflussgraphen abgeleitet und enthält keine Zyklen. Das Dominatorbaum-basierte Verfahren wurde in dem Werkzeug StoneDetector umgesetzt und kann Codeklone sowohl im Java-Quelltext als auch im Java-Bytecode detektieren. Dabei hat es gleich gute oder bessere Recall- und Precision-Werte als bisher veröffentlichte Codeklonerkennungsverfahren. Die Wert-Evaluierungen wurden dabei unter Verwendung des BigClone-Benchs durchgeführt. Skalierbarkeitsmessungen zeigten, dass sogar Quellcodedateien mit mehreren 100-Millionen Codezeilen in angemessener Zeit durchsucht werden können. Damit die Bytecode-basierte StoneDetector-Variante auch evaluiert werden konnte, mussten die Dateien des BigCloneBench kompiliert werden. Dazu wurde das Stubber-Tool entwickelt, welches Java-Quelltextdateien ohne die benötigten Abhängigkeiten kompilieren kann. Schlussendlich konnte somit gezeigt werden, dass mithilfe des aus dem Java-Bytecode generierten Registercodes ähnliche Recall- und Precision-Werte im Vergleich zu der Quelltext-basierten Variante erreicht werden können. Da einige Arbeiten mit maschinellen Lernverfahren angeben, bei allen Klontypen sehr gute Recall- und Precision-Werte zu erreichen, wurde ein maschinelles Lernverfahren mit Dominatoräumen trainiert. Es konnte gezeigt werden, dass die von den Arbeiten veröffentlichten Ergebnisse nicht auf ungesehenen Daten reproduzierbar sind

Assistenzsystem zur Testung und Verbesserung der Lesbarkeit von Gebrauchsinformationen

Ziel der Entwicklung, deren Ergebnisse in der vorliegenden Arbeit vorgestellt werden, war die Konzipierung und Realisierung eines Verfahrens zur Verbesserung der Verständlichkeit (Lesbarkeit) von Gebrauchsinformationen für Arzneimittel. Das Verfahren, das die Erstellung neuer und die Verbesserung bestehender Gebrauchsinformationen unterstützen soll, baut auf einem umfangreichen Kriterienkatalog auf, der für die Lesbarkeit eines Textes relevante Kriterien enthält. Die Lesbarkeitstestung ist als 5-stufiges Verfahren strukturiert. Beginnend mit der Berechnung eines Lesbarkeitsindex für den gesamten Text und der Erstellung einer graphischen Übersicht, werden in mehreren Schritten Detailanalysen über die Absätze und Einzelsätze durchgeführt, die mit Vorschlägen zur Lesbarkeitsverbesserung abschließen. Als Assistenzsystem konzipiert leitet das Verfahren einen Bearbeiter zu den Problemfeldern eines Textes, ohne ihn zu bevormunden. Die Entscheidung über eine Textmodifizierung verbleibt uneingeschränkt bei dem für den Text verantwortlichen Bearbeiter. Das Verfahren zur Lesbarkeitsverbesserung ist in einem Prototypen realisiert, mit dem die Machbarkeit und die Validität des Verfahrens aufgezeigt wird. Über die Testung von Gebrauchsinformationen hinaus werden weitere Anwendungsfelder vorgestellt, in denen das Verfahren nach Branchen spezifischen Modifikationen des Textkorpus ebenfalls angewendet werden kann. Um, wie bspw. vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefordert, das Verfahren außerhalb des universitären Umfeldes einsetzen zu können, wird das erforderliche Vorgehen beschrieben, um den Prototypen zum marktreifen Produkt weiterzuentwickeln.Target of the development of which the results were presented below was to create and to realize a method for the improvement of the readability of drug package leaflets. The method designed to support the creation of new leaflets and the improvement of given ones is based on an extensive catalog of criteria which are relevant for the readability of an information for use. The readability testing is structured as a 5-layer system. Starting with calculation of a readability index and a graphical overview covering the total text a detailed analysis of all clauses and sentences is performed resulting in proposals for the readability improvement. The method is designed as an assistance system to support a person in charge to find sentences which could be difficult to understand but without telling the personal what to do. The decision how to modify the wording of a text stays absolutely with the person in charge. The method for readability improvement was implemented in a prototype to show the feasibility and the validity of the procedure. Additionally to the testing method for drug package leaflets the study indicates further application areas where the method can be used after having adapted the dictionary to the specific wording of the branch of trade in question. To prepare the method for the use in the industry as asked for by the Ministry of Education and Development the necessary procedure is defined for the development of the marketable product

Formalisierung gestischer Eingabe für Multitouch-Systeme

Die Mensch-Computer-Interaktion wird dank neuer Eingabemöglichkeiten jenseits von Tastatur und Maus reicher, vielseitiger und intuitiver. Durch den Verzicht auf zusätzliche Geräte beim Umgang mit Computern geht seitens der Eingabeverarbeitung jedoch eine erhöhte Komplexität einher: Die Programmierung gestischer Eingabe für Multitouch-Systeme ist in derzeitigen Frameworks abgesehen von den verfügbaren Standard-Gesten mit hohem Aufwand verbunden. Die entwickelte Gestenformalisierung für Multitouch (GeForMT) definiert eine domänenspezifische Sprache zur Beschreibung von Multitouch-Gesten. Statt wie verwandte Formalisierungsansätze detaillierte Filter für die Rohdaten zu definieren, bedient sich GeForMT eines bildhaften Ansatzes, um Gesten zu beschreiben. Die Konzeption von Gesten wird unterstützt, indem beispielsweise in einem frühen Stadium der Entwicklung Konflikte zwischen ähnlichen Gesten aufgedeckt werden. Die formalisierten Gesten lassen sich direkt in den Code einbetten und vereinfachen damit die Programmierung. Das zugrundeliegende Framework sorgt für die Verbindung zu den Algorithmen der Gestenerkennung. Die Übertragung des semiotischen Ansatzes zur Formalisierung auf andere Formen gestischer Eingabe wird abschließend diskutiert.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Zielstellung und Abgrenzung 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Interdisziplinäre Grundlagenbetrachtung 2.1 Semiotik 2.1.1 Begriffe und Zeichenklassen 2.1.2 Linguistik 2.1.3 Graphische Semiologie 2.1.4 Formgestaltung und Produktsprache 2.1.5 Interfacegestaltung 2.2 Gestenforschung 2.2.1 Kendons Kontinuum für Gesten 2.2.2 Taxonomien 2.2.3 Einordnung 2.3 Gestische Eingabe in der Mensch-Computer-Interaktion 2.3.1 Historische Entwicklung von Ein- und Ausgabetechnologien 2.3.2 Begreifbare Interaktion 2.3.3 Domänenspezifische Modellierung 2.4 Zusammenfassung 3 Verwandte Formalisierungsansätze 3.1 Räumliche Gesten 3.1.1 XML-Beschreibung mit der Behaviour Markup Language 3.1.2 Detektornetze in multimodalen Umgebungen 3.1.3 Gestenvektoren zur Annotation von Videos 3.1.4 Vergleich 3.2 Gesten im Sketching 3.2.1 Gestenfunktionen für Korrekturzeichen 3.2.2 Sketch Language zur Beschreibung von Skizzen 3.2.3 Domänenspezifische Skizzen mit LADDER 3.2.4 Vergleich 3.3 Flächige Gesten 3.3.1 Regelbasierte Definition mit Midas 3.3.2 Gesture Definition Language als Beschreibungssprache 3.3.3 Reguläre Ausdrücke von Proton 3.3.4 Gesture Interface Specification Language 3.3.5 Logische Formeln mit Framous 3.3.6 Gesture Definition Markup Language 3.3.7 Vergleich 3.4 Zusammenfassung 4 Semiotisches Modell zur Formalisierung 4.1 Phasen gestischer Eingabe 4.2 Syntax gestischer Eingabe 4.3 Semantik gestischer Eingabe 4.4 Pragmatik gestischer Eingabe 4.5 Zusammenfassung 5 Gestenformalisierung für Multitouch 5.1 Ausgangslage für die Konzeption 5.1.1 Ikonographische Einordnung flächiger Gesten 5.1.2 Voruntersuchung zur Programmierung flächiger Gesten 5.1.3 Anforderungskatalog für die Formalisierung 5.2 Semiotische Analyse flächiger Gesten 5.2.1 Syntax flächiger Gesten 5.2.2 Semantik flächiger Gesten 5.2.3 Pragmatik flächiger Gesten 5.3 Präzedenzfälle für die Formalisierung 5.3.1 Geschicklichkeit bei der Multitouch-Interaktion 5.3.2 Präzision bei flächigen Gesten 5.3.3 Kooperation in Multitouch-Anwendungen 5.4 Evaluation und Diskussion 5.4.1 Vergleich der Zeichenanzahl 5.4.2 Evaluation der Beschreibungsfähigkeit 5.4.3 Limitierungen und Erweiterungen 6 Referenzarchitektur 6.1 Analyse existierender Multitouch-Frameworks 6.2 Grundlegende Architekturkomponenten 6.2.1 Parser 6.2.2 Datenmodell 6.2.3 Gestenerkennung und Matching 6.2.4 Programmierschnittstelle 6.3 Referenzimplementierung für JavaScript 6.3.1 Komponenten der Bibliothek 6.3.2 Praktischer Einsatz 6.3.3 Gesteneditor zur bildhaften Programmierung 7 Praxisbeispiele 7.1 Analyse prototypischer Anwendungen 7.1.1 Workshop zur schöpferischen Zerstörung 7.1.2 Workshop zu semantischen Dimensionen 7.1.3 Vergleich 7.2 Abbildung von Maus-Interaktion auf flächige Gesten in DelViz 7.2.1 Datengrundlage und Suchkonzept 7.2.2 Silverlight-Implementierung von GeForMT 7.3 Flächige Gesten im 3D-Framework Bildsprache LiveLab 7.3.1 Komponentenarchitektur 7.3.2 Implementierung von GeForMT mit C++ 7.4 Statistik und Zusammenfassung 8 Weiterentwicklung der Formalisierung 8.1 Räumliche Gesten 8.1.1 Verwandte Arbeiten 8.1.2 Prototypischer Aufbau 8.1.3 Formalisierungsansatz 8.2 Substanzen des Alltags 8.2.1 Verwandte Arbeiten 8.2.2 Experimente mit dem Explore Table 8.2.3 Formalisierungsansatz 8.3 Elastische Oberflächen 8.3.1 Verwandte Arbeiten 8.3.2 Der Prototyp DepthTouch 8.3.3 Formalisierungsansatz 9 Zusammenfassung 9.1 Kapitelzusammenfassungen und Beiträge der Arbeit 9.2 Diskussion und Bewertung 9.3 Ausblick und zukünftige Arbeiten Anhang Vergleichsmaterial Formalisierungsansätze Fragebogen Nachbefragung Ablaufplan studentischer Workshops Grammatikdefinitionen Statistische Auswertung Gestensets Literatur Webreferenzen Eigene Veröffentlichungen Betreute studentische Arbeiten Abbildungsverzeichnis Tabellen Verzeichnis der Code-Beispiel