Grammar-Based Geodesics in Semantic Networks

A geodesic is the shortest path between two vertices in a connected network. The geodesic is the kernel of various network metrics including radius, diameter, eccentricity, closeness, and betweenness. These metrics are the foundation of much network research and thus, have been studied extensively in the domain of single-relational networks (both in their directed and undirected forms). However, geodesics for single-relational networks do not translate directly to multi-relational, or semantic networks, where vertices are connected to one another by any number of edge labels. Here, a more sophisticated method for calculating a geodesic is necessary. This article presents a technique for calculating geodesics in semantic networks with a focus on semantic networks represented according to the Resource Description Framework (RDF). In this framework, a discrete "walker" utilizes an abstract path description called a grammar to determine which paths to include in its geodesic calculation. The grammar-based model forms a general framework for studying geodesic metrics in semantic networks.Comment: First draft written in 200

Strategic technology planning using the example of Automotive Service Robotics

Im Technologiefeld der Automobilen Service Robotik werden innovative Robotersysteme für Service- und Wartungstätigkeiten an automatisiert fahrenden Fahrzeugen untersucht. Um die wirtschaftlichen und technologischen Zielstellungen in den zukünftigen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten ressourceneffizient bearbeiten zu können, müssen im Rahmen des Technologiemanagements frühzeitig strategisch wichtige Handlungsbedarfe aufgedeckt und bewertet werden. Insbesondere innovative Technologiefelder befinden sich in frühen Reifegradphasen in einem Spannungsfeld aus hohen Unsicherheiten in der Potenzialabschätzung, interdisziplinären Abhängigkeiten zwischen Technologieprojekten und hoher Entwicklungsdynamik technischer und wirtschaftlicher Leistungsparameter. Bestehende Ansätze weisen durch ihren meist intuitiven Charakter Defizite in der Berücksichtigung von vielschichtigen Abhängigkeiten zwischen Einzelprojekten und dynamischen Reifegradentwicklungen auf. Eine effiziente und projektübergreifende Bewertung von Handlungsalternativen im Sinne der übergeordneten Technologiestrategie ist somit nicht möglich. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen strukturieren Ansatz zur Planung von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten für innovative Technologiefelder mit komplexen dynamischen Wechselwirkungen zu schaffen, der eine Priorisierung von Handlungsalternativen auf Technologieebene ermöglicht und so die strategische Ausrichtung unterstützt. Hierzu wird ein mehrstufiger Ansatz entwickelt, der auf der Wechselwirkungsanalyse aufbaut, diese um Ansätze der Graphentheorie erweitert und mit der Methodik des Technologieroadmappings kombiniert. Im Rahmen des zyklisch aufgebauten Methodenansatzes werden zunächst relevante Einsatzszenarien zukünftiger Produkte identifiziert und mögliche Anwendungsfälle in ihrer funktionalen Struktur beschrieben. Die funktionale Beschreibung der Anwendungsfälle ermöglicht hierbei die Identifikation umsetzungsrelevanter Technologien und bestehender Konzepte. Ein Relationsmodell zur Abbildung technologischer, zeitlicher und monetärer Abhängigkeiten verknüpft die identifizierten Elemente miteinander, überführt das Technologiefeld in eine dynamische Graphendarstellung und strukturiert die Informationsgrundlage. Durch die Verwendung erweiterter Ansätze der Wechselwirkungsanalyse wird die technologische Realisierbarkeit von Einsatzszenarien und Anwendungsfällen systematisch untersucht und die Relevanz von einzelnen Technologieprojekten bestimmt.Automotive Service Robotics is a new research topic in the field of robotics. Motivated by the ongoing trend of automated driving, innovative robot systems for service and maintenance tasks on automated vehicles are investigated. In order to address the economic and technological objectives in future research and development activities in a resource-efficient manner, strategically important needs for action must be identified and evaluated in an early stage. Especially innovative technology fields are in an early stage of maturity in a conflict of aims between high uncertainties in the assessment, interdisciplinary dependencies between technology projects and high development dynamics of technical and economic performance parameters. Existing approaches in the field of strategic technology planning have major deficits in the consideration of complex dependencies between individual projects and dynamic maturity developments due to their mostly intuitive character. An efficient and cross-project evaluation of alternative courses of action in the sense of an overarching technology strategy is therefore not possible. The aim of this thesis is to create a structured approach for planning research and development activities in innovative technology fields with complex dynamic interactions, which enables prioritization of alternative courses of action at a technology level and thus supports the strategic alignment. To support the planning process, a multi-level approach is developed. This approach is based on the principles of cross-impact analysis and technology roadmapping, augmented by elements from the mathematical field of graph theory. In the first step of the cyclical approach, relevant application scenarios for future products are identified and possible applications are described in their functional structure. Through the abstraction of a functional description for each use case, potentially applicable technologies and existing products can be identified. A relationship model for mapping technological, temporal and financial dependencies links the identified elements with each other, converts the technology field into a dynamic graph representation and structures the information. Using adapted approaches of graph theory, the technological feasibility of scenarios and use cases can be examined. Furthermore, the relevance of technologies is determined and a need for action can be derived by balancing requirements and technological potentials