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Radio frequency ranging for precise indoor localizationSark, Vladica 15 February 2018 (has links)
In den letzten Jahrzehnten sind Satellitennavigationssysteme zu einem unverzichtbaren Teil des modernen Lebens geworden. Viele innovative Anwendungen bieten ortsabhängige Dienste an, welche auf diesen Navigationssystemen aufbauen. Allerdings sind diese Dienste in Innenräumen nicht verfügbar. Daher werden seit einigen Jahren alternative Lokalisierungsmethoden für Innenräume aktiv erforscht und entwickelt.
Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt darauf, die Genauigkeit von Lokalisationsmethoden in Innenräumen zu erhöhen, sowie auf der effektiven Integration der entsprechenden Verfahren in drahtlose Kommunikationssysteme. Es werden zwei Ansätze vorgeschlagen und untersucht, welche die Präzision von ToF-basierten Methoden erhöhen. Zum einen wird im „Modified Equivalent Time Sampling“ (METS) Verfahren eine überabgetastete Version der vom Radioempfänger gelieferten Wellenform erzeugt und zur ToF Bestimmung verwendet. Der zweite erforschte Ansatz hat zum Ziel, Fehler auf Grund von Taktfrequenz-Abweichungen zu kompensieren. Dieses ist für kooperative Lokalisationsmethoden (N-Way ranging) von Bedeutung. Das in der Arbeit entwickelte Verfahren führt zu einer erheblichen Reduzierung der Fehler in der Abstandsmessung und damit der Positionsbestimmung.
Darüber hinaus wurde eine neue Methode untersucht, um Lokalisationsverfahren in Funksysteme für die ISM Bänder bei 2,4 GHz und 5 GHz zu integrieren. Die Methode wurde auf einer Software Defined Radio (SDR) Plattform implementiert und bewertet. Es konnte eine Genauigkeit bis zu einem Meter in der Positionsbestimmung demonstriert werden. Schließlich wurde ein Verfahren vorgeschlagen und untersucht, mit welchem Lokalisationsfähigkeit in bestehende Funksysteme integriert werden kann. Die betrachtete Methode wurde in einem 60 GHz Funksystem mit hoher Datenrate implementiert. Die Untersuchungen zeigten eine Positionsgenauigkeit von 1 cm bei einer gleichzeitig hohen Datenrate für die Übertragung von Nutzdaten. / In the last couple of decades the Global Navigation Satellite Systems (GNSS) have become a very important part of our everyday life. A huge number of applications offer location based services and navigation functions which rely on these systems. Nevertheless, the offered localization services are not available indoors and their performance is significantly affected in urban areas. Therefore, in the recent years, a large number of wireless indoor localization systems are being actively investigated and developed.
The main focus of this work is on improving precision and accuracy of indoor localization systems, as well as on the implementation and integration of localization functionality in wireless data transmission systems. Two approaches for improving the localization precision and accuracy of ToF based methods are proposed. The first approach, referred to as modified equivalent time sampling (METS) is used to reconstruct an oversampled versions of the waveforms acquired at the radio receiver and used for ToF based localization. The second proposed approach is used to compensate the ranging error due to clock frequency offset in cooperative localization schemes like N-Way ranging. This approach significantly reduces the ranging and, therefore, localization errors and has much better performance compared to the existing solutions.
An approach for implementation of localization system in the 2.4/5 GHz ISM band is further proposed in this work. This approach is implemented and tested on a software defined radio platform. A ranging precision of better than one meter is demonstrated. Finally, an approach for integrating localization functionality into an arbitrary wireless data transmission system is proposed. This approach is implemented in a 60 GHz wireless system. A ranging precision of one centimeter is demonstrated.
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Scalable and Efficient Analysis of Large High-Dimensional Data Sets in the Context of Recurrence AnalysisRawald, Tobias 13 February 2018 (has links)
Die Recurrence Quantification Analysis (RQA) ist eine Methode aus der nicht-linearen Zeitreihenanalyse. Im Mittelpunkt dieser Methode steht die Auswertung des Inhalts sogenannter Rekurrenzmatrizen. Bestehende Berechnungsansätze zur Durchführung der RQA können entweder nur Zeitreihen bis zu einer bestimmten Länge verarbeiten oder benötigen viel Zeit zur Analyse von sehr langen Zeitreihen. Diese Dissertation stellt die sogenannte skalierbare Rekurrenzanalyse (SRA) vor. Sie ist ein neuartiger Berechnungsansatz, der eine gegebene Rekurrenzmatrix in mehrere Submatrizen unterteilt. Jede Submatrix wird von einem Berechnungsgerät in massiv-paralleler Art und Weise untersucht. Dieser Ansatz wird unter Verwendung der OpenCL-Schnittstelle umgesetzt. Anhand mehrerer Experimente wird demonstriert, dass SRA massive Leistungssteigerungen im Vergleich zu existierenden Berechnungsansätzen insbesondere durch den Einsatz von Grafikkarten ermöglicht. Die Dissertation enthält eine ausführliche Evaluation, die den Einfluss der Anwendung mehrerer Datenbankkonzepte, wie z.B. die Repräsentation der Eingangsdaten, auf die RQA-Verarbeitungskette analysiert. Es wird untersucht, inwiefern unterschiedliche Ausprägungen dieser Konzepte Einfluss auf die Effizienz der Analyse auf verschiedenen Berechnungsgeräten haben. Abschließend wird ein automatischer Optimierungsansatz vorgestellt, der performante RQA-Implementierungen für ein gegebenes Analyseszenario in Kombination mit einer Hardware-Plattform dynamisch bestimmt. Neben anderen Aspekten werden drastische Effizienzgewinne durch den Einsatz des Optimierungsansatzes aufgezeigt. / Recurrence quantification analysis (RQA) is a method from nonlinear time series analysis. It relies on the identification of line structures within so-called recurrence matrices and comprises a set of scalar measures. Existing computing approaches to RQA are either not capable of processing recurrence matrices exceeding a certain size or suffer from long runtimes considering time series that contain hundreds of thousands of data points. This thesis introduces scalable recurrence analysis (SRA), which is an alternative computing approach that subdivides a recurrence matrix into multiple sub matrices. Each sub matrix is processed individually in a massively parallel manner by a single compute device. This is implemented exemplarily using the OpenCL framework. It is shown that this approach delivers considerable performance improvements in comparison to state-of-the-art RQA software by exploiting the computing capabilities of many-core hardware architectures, in particular graphics cards. The usage of OpenCL allows to execute identical SRA implementations on a variety of hardware platforms having different architectural properties. An extensive evaluation analyses the impact of applying concepts from database technology, such memory storage layouts, to the RQA processing pipeline. It is investigated how different realisations of these concepts affect the performance of the computations on different types of compute devices. Finally, an approach based on automatic performance tuning is introduced that automatically selects well-performing RQA implementations for a given analytical scenario on specific computing hardware. Among others, it is demonstrated that the customised auto-tuning approach allows to considerably increase the efficiency of the processing by adapting the implementation selection.
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Integrating Natural Language Processing (NLP) and Language Resources Using Linked DataHellmann, Sebastian 12 January 2015 (has links) (PDF)
This thesis is a compendium of scientific works and engineering
specifications that have been contributed to a large community of
stakeholders to be copied, adapted, mixed, built upon and exploited in
any way possible to achieve a common goal: Integrating Natural Language
Processing (NLP) and Language Resources Using Linked Data
The explosion of information technology in the last two decades has led
to a substantial growth in quantity, diversity and complexity of
web-accessible linguistic data. These resources become even more useful
when linked with each other and the last few years have seen the
emergence of numerous approaches in various disciplines concerned with
linguistic resources and NLP tools. It is the challenge of our time to
store, interlink and exploit this wealth of data accumulated in more
than half a century of computational linguistics, of empirical,
corpus-based study of language, and of computational lexicography in all
its heterogeneity.
The vision of the Giant Global Graph (GGG) was conceived by Tim
Berners-Lee aiming at connecting all data on the Web and allowing to
discover new relations between this openly-accessible data. This vision
has been pursued by the Linked Open Data (LOD) community, where the
cloud of published datasets comprises 295 data repositories and more
than 30 billion RDF triples (as of September 2011).
RDF is based on globally unique and accessible URIs and it was
specifically designed to establish links between such URIs (or
resources). This is captured in the Linked Data paradigm that postulates
four rules: (1) Referred entities should be designated by URIs, (2)
these URIs should be resolvable over HTTP, (3) data should be
represented by means of standards such as RDF, (4) and a resource should
include links to other resources.
Although it is difficult to precisely identify the reasons for the
success of the LOD effort, advocates generally argue that open licenses
as well as open access are key enablers for the growth of such a network
as they provide a strong incentive for collaboration and contribution by
third parties. In his keynote at BNCOD 2011, Chris Bizer argued that
with RDF the overall data integration effort can be “split between data
publishers, third parties, and the data consumer”, a claim that can be
substantiated by observing the evolution of many large data sets
constituting the LOD cloud.
As written in the acknowledgement section, parts of this thesis has
received numerous feedback from other scientists, practitioners and
industry in many different ways. The main contributions of this thesis
are summarized here:
Part I – Introduction and Background.
During his keynote at the Language Resource and Evaluation Conference in
2012, Sören Auer stressed the decentralized, collaborative, interlinked
and interoperable nature of the Web of Data. The keynote provides strong
evidence that Semantic Web technologies such as Linked Data are on its
way to become main stream for the representation of language resources.
The jointly written companion publication for the keynote was later
extended as a book chapter in The People’s Web Meets NLP and serves as
the basis for “Introduction” and “Background”, outlining some stages of
the Linked Data publication and refinement chain. Both chapters stress
the importance of open licenses and open access as an enabler for
collaboration, the ability to interlink data on the Web as a key feature
of RDF as well as provide a discussion about scalability issues and
decentralization. Furthermore, we elaborate on how conceptual
interoperability can be achieved by (1) re-using vocabularies, (2) agile
ontology development, (3) meetings to refine and adapt ontologies and
(4) tool support to enrich ontologies and match schemata.
Part II - Language Resources as Linked Data.
“Linked Data in Linguistics” and “NLP & DBpedia, an Upward Knowledge
Acquisition Spiral” summarize the results of the Linked Data in
Linguistics (LDL) Workshop in 2012 and the NLP & DBpedia Workshop in
2013 and give a preview of the MLOD special issue. In total, five
proceedings – three published at CEUR (OKCon 2011, WoLE 2012, NLP &
DBpedia 2013), one Springer book (Linked Data in Linguistics, LDL 2012)
and one journal special issue (Multilingual Linked Open Data, MLOD to
appear) – have been (co-)edited to create incentives for scientists to
convert and publish Linked Data and thus to contribute open and/or
linguistic data to the LOD cloud. Based on the disseminated call for
papers, 152 authors contributed one or more accepted submissions to our
venues and 120 reviewers were involved in peer-reviewing.
“DBpedia as a Multilingual Language Resource” and “Leveraging the
Crowdsourcing of Lexical Resources for Bootstrapping a Linguistic Linked
Data Cloud” contain this thesis’ contribution to the DBpedia Project in
order to further increase the size and inter-linkage of the LOD Cloud
with lexical-semantic resources. Our contribution comprises extracted
data from Wiktionary (an online, collaborative dictionary similar to
Wikipedia) in more than four languages (now six) as well as
language-specific versions of DBpedia, including a quality assessment of
inter-language links between Wikipedia editions and internationalized
content negotiation rules for Linked Data. In particular the work
described in created the foundation for a DBpedia Internationalisation
Committee with members from over 15 different languages with the common
goal to push DBpedia as a free and open multilingual language resource.
Part III - The NLP Interchange Format (NIF).
“NIF 2.0 Core Specification”, “NIF 2.0 Resources and Architecture” and
“Evaluation and Related Work” constitute one of the main contribution of
this thesis. The NLP Interchange Format (NIF) is an RDF/OWL-based format
that aims to achieve interoperability between Natural Language
Processing (NLP) tools, language resources and annotations. The core
specification is included in and describes which URI schemes and RDF
vocabularies must be used for (parts of) natural language texts and
annotations in order to create an RDF/OWL-based interoperability layer
with NIF built upon Unicode Code Points in Normal Form C. In , classes
and properties of the NIF Core Ontology are described to formally define
the relations between text, substrings and their URI schemes. contains
the evaluation of NIF.
In a questionnaire, we asked questions to 13 developers using NIF. UIMA,
GATE and Stanbol are extensible NLP frameworks and NIF was not yet able
to provide off-the-shelf NLP domain ontologies for all possible domains,
but only for the plugins used in this study. After inspecting the
software, the developers agreed however that NIF is adequate enough to
provide a generic RDF output based on NIF using literal objects for
annotations. All developers were able to map the internal data structure
to NIF URIs to serialize RDF output (Adequacy). The development effort
in hours (ranging between 3 and 40 hours) as well as the number of code
lines (ranging between 110 and 445) suggest, that the implementation of
NIF wrappers is easy and fast for an average developer. Furthermore the
evaluation contains a comparison to other formats and an evaluation of
the available URI schemes for web annotation.
In order to collect input from the wide group of stakeholders, a total
of 16 presentations were given with extensive discussions and feedback,
which has lead to a constant improvement of NIF from 2010 until 2013.
After the release of NIF (Version 1.0) in November 2011, a total of 32
vocabulary employments and implementations for different NLP tools and
converters were reported (8 by the (co-)authors, including Wiki-link
corpus, 13 by people participating in our survey and 11 more, of
which we have heard). Several roll-out meetings and tutorials were held
(e.g. in Leipzig and Prague in 2013) and are planned (e.g. at LREC
2014).
Part IV - The NLP Interchange Format in Use.
“Use Cases and Applications for NIF” and “Publication of Corpora using
NIF” describe 8 concrete instances where NIF has been successfully used.
One major contribution in is the usage of NIF as the recommended RDF
mapping in the Internationalization Tag Set (ITS) 2.0 W3C standard
and the conversion algorithms from ITS to NIF and back. One outcome
of the discussions in the standardization meetings and telephone
conferences for ITS 2.0 resulted in the conclusion there was no
alternative RDF format or vocabulary other than NIF with the required
features to fulfill the working group charter. Five further uses of NIF
are described for the Ontology of Linguistic Annotations (OLiA), the
RDFaCE tool, the Tiger Corpus Navigator, the OntosFeeder and
visualisations of NIF using the RelFinder tool. These 8 instances
provide an implemented proof-of-concept of the features of NIF.
starts with describing the conversion and hosting of the huge Google
Wikilinks corpus with 40 million annotations for 3 million web sites.
The resulting RDF dump contains 477 million triples in a 5.6 GB
compressed dump file in turtle syntax. describes how NIF can be used to
publish extracted facts from news feeds in the RDFLiveNews tool as
Linked Data.
Part V - Conclusions.
provides lessons learned for NIF, conclusions and an outlook on future
work. Most of the contributions are already summarized above. One
particular aspect worth mentioning is the increasing number of
NIF-formated corpora for Named Entity Recognition (NER) that have come
into existence after the publication of the main NIF paper Integrating
NLP using Linked Data at ISWC 2013. These include the corpora converted
by Steinmetz, Knuth and Sack for the NLP & DBpedia workshop and an
OpenNLP-based CoNLL converter by Brümmer. Furthermore, we are aware of
three LREC 2014 submissions that leverage NIF: NIF4OGGD - NLP
Interchange Format for Open German Governmental Data, N^3 – A Collection
of Datasets for Named Entity Recognition and Disambiguation in the NLP
Interchange Format and Global Intelligent Content: Active Curation of
Language Resources using Linked Data as well as an early implementation
of a GATE-based NER/NEL evaluation framework by Dojchinovski and Kliegr.
Further funding for the maintenance, interlinking and publication of
Linguistic Linked Data as well as support and improvements of NIF is
available via the expiring LOD2 EU project, as well as the CSA EU
project called LIDER, which started in November 2013. Based on the
evidence of successful adoption presented in this thesis, we can expect
a decent to high chance of reaching critical mass of Linked Data
technology as well as the NIF standard in the field of Natural Language
Processing and Language Resources.
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Mobile privacy and apps: investigating behavior and attitudeHavelka, Stefanie 31 August 2020 (has links)
Diese Dissertation untersucht das Nutzerverhalten und die Einstellungen von Smartphone- und App-BenutzerInnen und welche Rolle die Kultur in Bezug auf mobile Privatsphäre spielt. Die zentrale Forschungsfrage lautet: Gibt es Unterschiede im Verhalten und in der Einstellung von amerikanischen und deutschen Studenten der Bibliotheks- und Informationswissenschaften in Bezug auf die mobile Privatsphäre?
Im Mittelpunkt dieser Dissertation steht die ethnographische Forschung in einem interkulturellen Umfeld. Das Forschungsdesign besteht aus halb-strukturierten Interviews, gekoppelt mit Experimenten und Beobachtungen der Teilnehmer über die Nutzung mobiler Technologien. Die Feldforschung 1 wurde (in persona) an zwei verschiedenen Orten durchgeführt: an der Humboldt-Universität zu Berlin, Deutschland, und an der Rutgers State University of New Jersey, USA. Die Feldforschung 2 wurde (digital) über eine Online-Videokonferenzplattform durchgeführt.
Im Gegensatz dazu, was die Autorin dieser vorliegenden Studie prognostizierte, kommt es zu folgenden Ergebnissen in dieser Studie: Bei den Probanden können fast keine kulturellen Unterschiede im Verhalten und in der Einstellung zur mobilen Privatsphäre festgestellt werden. Stattdessen werden in Bezug auf die mobile Privatsphäre ähnliche Einstellungen unter den Studienteilnehmenden festgestellt. Zum einen die Selbstzufriedenheit, zum anderen das Gefühl der Hilfslosigkeit und schließlich Pragmatismus scheinen, deutsche und amerikanische Studierende gleichermaßen zu beeinflussen. Das Ergebnis wurde aber ursprünglich nicht so erwartet, da eigentlich zu Beginn der Studie davon ausgegangen wurde, dass der unterschiedliche Kenntnis- und Bewusstseinsstand zur mobilen Privatsphäre in beiden Kulturen zu unterschiedlichen Reaktionen führen würde. Dennoch bieten die Ergebnisse dieser Studie sicher nachfolgenden WissenschaftlerInnen interessante Impulse und eine gute Ausgangsbasis für weitere Studien. / This dissertation examines the role of culture, mobile privacy, apps, and user behavior and attitude. The core research question is: Are there differences in the mobile privacy behaviors and attitudes of American and German library and information science students?
This dissertation uses ethnography as its research methodology since culture is at the heart of ethnography. Furthermore, ethnographers try to make sense of behavior, customs, and attitudes of the culture they observe and research. This ethnographer aims to portray a thick narrative and transforms participants' mobile privacy attitude and behavior into a rich account.
The research design is comprised of semi-structured interviews, coupled with experiments and participant observations about mobile technology use. Fieldwork 1 was conducted in two different sites: Humboldt-Universität zu Berlin, Germany, and Rutgers, the State University of New Jersey, USA. Fieldwork 2 was conducted via an online video conferencing platform.
Contrary to what this researcher predicted, the findings have revealed that there are nearly no cultural differences in mobile privacy behavior and attitude. Similar attitudes, such as mobile privacy complacency, mobile privacy learned-helplessness, and mobile privacy pragmatism, seem to impact German and American students equally. The findings provide support for further research recommendations, and in conclusion, this researcher highlights three contributions this study makes to the scholarly literature.
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Wireless Networking in Future Factories: Protocol Design and Evaluation StrategiesNaumann, Roman 17 January 2020 (has links)
Industrie-4.0 bringt eine wachsende Nachfrage an Netzwerkprotokollen mit sich, die es erlauben, Informationen vom Produktionsprozess einzelner Maschinen zu erfassen und verfügbar zu machen. Drahtlose Übertragung erfüllt hierbei die für industrielle Anwendungen benötigte Flexibilität, kann in herausfordernden Industrieumgebungen aber nicht immer zeitnahe und zuverlässige Übertragung gewährleisten. Die Beiträge dieser Arbeit behandeln schwerpunktmäßig Protokollentwurf und Protokollevaluation für industrielle Anwendungsfälle. Zunächst identifizieren wir Anforderungen für den industriellen Anwendungsfall und leiten daraus konkrete Entwufskriterien ab, die Protokolle erfüllen sollten. Anschließend schlagen wir Protokollmechanismen vor, die jene Entwurfskriterien für unterschiedliche Arten von Protokollen umsetzen, und die in verschiedenem Maße kompatibel zu existierenden Netzwerken und existierender Hardware sind: Wir zeigen, wie anwendungsfallspezifische Priorisierung von Netzwerkdaten dabei hilft, zuverlässige Übertragung auch unter starken Störeinflüssen zu gewährleisten, indem zunächst eine akkurate Vorschau von Prozessinformationen übertragen wird. Für deren Fehler leiten wir präziser Schranken her. Ferner zeigen wir, dass die Fairness zwischen einzelnen Maschinen durch Veränderung von Warteschlangen verbessert werden kann, wobei hier ein Teil der Algorithmen von Knoten innerhalb des Netzwerks durchgeführt wird. Ferner zeigen wir, wie Network-Coding zu unserem Anwendungsfall beitragen kann, indem wir spezialisierte Kodierungs- und Dekodierungsverfahren einführen. Zuletzt stellen wir eine neuartige Softwarearchitektur und Evaluationstechnik vor, die es erlaubt, potentiell proprietäre Protokollimplementierungen innerhalb moderner diskreter Ereignissimulatoren zu verwenden. Wir zeigen, dass unser vorgeschlagener Ansatz ausreichend performant für praktische Anwendungen ist und, darüber hinaus, die Validität von Evaluationsergebnissen gegenüber existierenden Ansätzen verbessert. / As smart factory trends gain momentum, there is a growing need for robust information transmission protocols that make available sensor information gathered by individual machines. Wireless transmission provides the required flexibility for industry adoption but poses challenges for timely and reliable information delivery in challenging industrial environments. This work focuses on to protocol design and evaluation aspects for industrial applications. We first introduce the industrial use case, identify requirements and derive concrete design principles that protocols should implement. We then propose mechanisms that implement these principles for different types of protocols, which retain compatibility with existing networks and hardware to varying degrees: we show that use-case tailored prioritization at the source is a powerful tool to implement robustness against challenged connectivity by conveying an accurate preview of information from the production process. We also derive precise bounds for the quality of that preview. Moving parts of the computational work into the network, we show that reordering queues in accordance with our prioritization scheme improves fairness among machines. We also demonstrate that network coding can benefit our use case by introducing specialized encoding and decoding mechanisms. Last, we propose a novel architecture and evaluation techniques that allows incorporating possibly proprietary networking protocol implementations with modern discrete event network simulators, rendering, among others, the adaption of protocols to specific industrial use cases more cost efficient. We demonstrate that our approach provides sufficient performance and improves the validity of evaluation results over the state of the art.
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Quantitative Modeling and Verification of Evolving SoftwareGetir Yaman, Sinem 15 September 2021 (has links)
Mit der steigenden Nachfrage nach Innovationen spielt Software in verschiedenenWirtschaftsbereichen
eine wichtige Rolle, wie z.B. in der Automobilindustrie, bei intelligenten Systemen als auch bei Kommunikationssystemen. Daher ist die
Qualität für die Softwareentwicklung von großer Bedeutung.
Allerdings ändern sich die probabilistische Modelle (die Qualitätsbewertungsmodelle)
angesichts der dynamischen Natur moderner Softwaresysteme. Dies führt dazu,
dass ihre Übergangswahrscheinlichkeiten im Laufe der Zeit schwanken, welches zu
erheblichen Problemen führt.
Dahingehend werden probabilistische
Modelle im Hinblick auf ihre Laufzeit kontinuierlich aktualisiert. Eine fortdauernde
Neubewertung komplexer Wahrscheinlichkeitsmodelle ist jedoch teuer. In
letzter Zeit haben sich inkrementelle Ansätze als vielversprechend für die Verifikation
von adaptiven Systemen erwiesen. Trotzdem wurden bei der Bewertung struktureller
Änderungen im Modell noch keine wesentlichen Verbesserungen erzielt. Wahrscheinlichkeitssysteme
werden als Automaten modelliert, wie
bei Markov-Modellen. Solche Modelle können in
Matrixform dargestellt werden, um die Gleichungen basierend auf Zuständen und
Übergangswahrscheinlichkeiten zu lösen.
Laufzeitmodelle wie Matrizen sind nicht signifikant,
um die Auswirkungen von Modellveränderungen erkennen zu können.
In dieser Arbeit wird ein Framework unter Verwendung stochastischer Bäume mit
regulären Ausdrücken entwickelt, welches modular aufgebaut ist und eine aktionshaltige
sowie probabilistische Logik im Kontext der Modellprüfung aufweist. Ein solches
modulares Framework ermöglicht dem Menschen die Entwicklung der Änderungsoperationen
für die inkrementelle Berechnung lokaler Änderungen, die im Modell auftreten
können. Darüber hinaus werden probabilistische Änderungsmuster beschrieben,
um eine effiziente inkrementelle Verifizierung, unter Verwendung von Bäumen mit regulären
Ausdrücken, anwenden zu können. Durch die Bewertung der Ergebnisse wird
der Vorgang abgeschlossen. / Software plays an innovative role in many different domains, such as car industry, autonomous
and smart systems, and communication. Hence, the quality of the software
is of utmost importance and needs to be properly addressed during software evolution.
Several approaches have been developed to evaluate systems’ quality attributes, such
as reliability, safety, and performance of software. Due to the dynamic nature of modern software systems, probabilistic models representing the quality of the software and their transition probabilities change over time and fluctuate, leading to a significant problem that needs to be solved to obtain correct evaluation results of quantitative
properties. Probabilistic models need to be continually updated at run-time to
solve this issue. However, continuous re-evaluation of complex probabilistic models is
expensive. Recently, incremental approaches have been found to be promising for the
verification of evolving and self-adaptive systems. Nevertheless, substantial improvements
have not yet been achieved for evaluating structural changes in the model.
Probabilistic systems are usually
represented in a matrix form to solve the equations
based on states and transition probabilities. On the other side, evolutionary changes can create
various effects on theese models and force them to re-verify the whole system. Run-time
models, such as matrices or graph representations, lack the expressiveness to identify
the change effect on the model.
In this thesis, we develop a framework using stochastic regular expression trees,
which are modular, with action-based probabilistic logic in the model checking context.
Such a modular framework enables us to develop change operations for the incremental
computation of local changes that can occur in the model. Furthermore, we describe
probabilistic change patterns to apply efficient incremental quantitative verification using
stochastic regular expression trees and evaluate our results.
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Answering Conjunctive Queries and FO+MOD Queries under UpdatesKeppeler, Jens 26 June 2020 (has links)
In dieser Arbeit wird das dynamische Auswertungsproblem über dynamische Datenbanken betrachtet, bei denen Tupel hinzugefügt oder gelöscht werden können. Die Aufgabe besteht darin einen dynamischen Algorithmus zu konstruieren, welcher unmittelbar nachdem die Datenbank aktualisiert wurde, die Datenstruktur, die das Resultat repräsentiert, aktualisiert.
Die Datenstruktur soll in konstanter Zeit aktualisiert werden und das Folgende unterstützen:
* Teste in konstanter Zeit ob ein Tupel zur Ausgabemenge gehört,
* gebe die Anzahl der Tupel in der Ausgabemenge in konstanter Zeit aus,
* zähle die Tupel aus der Ausgabemenge mit konstanter Taktung auf und
* zähle den Unterschied zwischen der neuen und der alten Ausgabemenge mit konstanter Taktung auf.
Im ersten Teil werden konjunktive Anfragen und Vereinigungen konjunktiver Anfragen auf relationalen Datenbanken betrachtet. Die Idee der q-hierarchischen Anfragen (und t-hierarchische Anfragen für das Testen) wird eingeführt und es wird gezeigt, dass das Resultat für jede q-hierarchische Anfrage auf dynamischen Datenbanken effizient in dem oben beschriebenen Szenario ausgewertet werden können. Konjunktive Anfragen mit Aggregaten werden weiterhin betrachtet. Es wird gezeigt, dass das Lernen von polynomiellen Regressionsfunktionen in konstanter Zeit vorbereitet werden kann, falls die Trainingsdaten aus dem Anfrageergebnis kommen.
Mit logarithmischer Update-Zeit kann folgende Routine unterstützt werden: Bei Eingabe einer Zahl j, gebe das j-te Tupel aus der Aufzählung aus.
Im zweiten Teil werden Anfragen, die Formeln der Logik erster Stufe (FO) und deren Erweiterung mit Modulo-Zähl Quantoren (FO+MOD) sind, betrachtet, und es wird gezeigt, dass diese effizient unter Aktualisierungen ausgewertet können, wobei die dynamische Datenbank die Gradschranke nicht überschreitet, und bei der Auswertung die Zähl-, Test-, Aufzähl- und die Unterschied-Routine unterstützt werden. / This thesis investigates the query evaluation problem for fixed queries over fully dynamic
databases, where tuples can be inserted or deleted.
The task is to design a dynamic algorithm that
immediately reports the new result of a fixed query after every database update.
In particular, the goal is to construct a data structure that allows to
support the following scenario.
After every database update, the data structure can be updated in
constant time such that afterwards we are able
* to test within constant time for a given tuple whether or not it belongs to the query result,
* to output the number of tuples in the query result,
* to enumerate all tuples in the new query result with constant delay and
* to enumerate the difference between the old and the new query result with constant delay.
In the first part, conjunctive queries and unions of conjunctive queries on arbitrary relational
databases are considered. The notion of q-hierarchical conjunctive queries (and t-hierarchical conjunctive queries for testing) is introduced and it is shown that the result of each such query on a dynamic database can be maintained efficiently in the sense described above. Moreover, this notion is extended to aggregate queries.
It is shown that the preparation of learning a polynomial regression function can be done
in constant time if the training data are taken (and maintained under updates) from the query result of
a q-hierarchical query.
With logarithmic update time the following
routine is supported: upon input of a natural number j, output the j-th tuple that will be enumerated.
In the second part, queries in first-order logic (FO) and its extension with modulo-counting quantifiers (FO+MOD) are considered, and it is shown that they can be efficiently evaluated under updates, provided that the dynamic database does not exceed a certain degree bound, and the counting, testing, enumeration and difference routines is supported.
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Timeout Reached, Session Ends? / A Methodological Framework for Evaluating the Impact of Different Session-Identification ApproachesDietz, Florian 14 December 2022 (has links)
Die Identifikation von Sessions zum Verständnis des Benutzerverhaltens ist ein Forschungsgebiet des Web Usage Mining. Definitionen und Konzepte werden seit über 20 Jahren diskutiert. Die Forschung zeigt, dass Session-Identifizierung kein willkürlicher Prozess sein sollte. Es gibt eine fragwürdige Tendenz zu vereinfachten mechanischen Sessions anstelle logischer Segmentierungen. Ziel der Dissertation ist es zu beweisen, wie unterschiedliche Session-Ansätze zu abweichenden Ergebnissen und Interpretationen führen. Die übergreifende Forschungsfrage lautet: Werden sich verschiedene Ansätze zur Session-Identifizierung auf Analyseergebnisse und Machine-Learning-Probleme auswirken? Ein methodischer Rahmen für die Durchführung, den Vergleich und die Evaluation von Sessions wird gegeben. Die Dissertation implementiert 135 Session-Ansätze in einem Jahr (2018) Daten einer deutschen Preisvergleichs-E-Commerce-Plattform. Die Umsetzung umfasst mechanische Konzepte, logische Konstrukte und die Kombination mehrerer Mechaniken. Es wird gezeigt, wie logische Sessions durch Embedding-Algorithmen aus Benutzersequenzen konstruiert werden: mit einem neuartigen Ansatz zur Identifizierung logischer Sessions, bei dem die thematische Nähe von Interaktionen anstelle von Suchanfragen allein verwendet wird. Alle Ansätze werden verglichen und quantitativ beschrieben sowie in drei Machine-Learning-Problemen (wie Recommendation) angewendet. Der Hauptbeitrag dieser Dissertation besteht darin, einen umfassenden Vergleich von Session-Identifikationsalgorithmen bereitzustellen. Die Arbeit bietet eine Methodik zum Implementieren, Analysieren und Evaluieren einer Auswahl von Mechaniken, die es ermöglichen, das Benutzerverhalten und die Auswirkungen von Session-Modellierung besser zu verstehen. Die Ergebnisse zeigen, dass unterschiedlich strukturierte Eingabedaten die Ergebnisse von Algorithmen oder Analysen drastisch verändern können. / The identification of sessions as a means of understanding user behaviour is a common research area of web usage mining. Different definitions and concepts have been discussed for over 20 years: Research shows that session identification is not an arbitrary task. There is a tendency towards simplistic mechanical sessions instead of more complex logical segmentations, which is questionable. This dissertation aims to prove how the nature of differing session-identification approaches leads to diverging results and interpretations. The overarching research question asks: will different session-identification approaches impact analysis and machine learning tasks? A comprehensive methodological framework for implementing, comparing and evaluating sessions is given. The dissertation provides implementation guidelines for 135 session-identification approaches utilizing a complete year (2018) of traffic data from a German price-comparison e-commerce platform. The implementation includes mechanical concepts, logical constructs and the combination of multiple methods. It shows how logical sessions were constructed from user sequences by employing embedding algorithms on interaction logs; taking a novel approach to logical session identification by utilizing topical proximity of interactions instead of search queries alone. All approaches are compared and quantitatively described. The application in three machine-learning tasks (such as recommendation) is intended to show that using different sessions as input data has a marked impact on the outcome. The main contribution of this dissertation is to provide a comprehensive comparison of session-identification algorithms. The research provides a methodology to implement, analyse and compare a wide variety of mechanics, allowing to better understand user behaviour and the effects of session modelling. The main results show that differently structured input data may drastically change the results of algorithms or analysis.
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Development and Renewal of Organizational Capabilities with Business Process Technologies through Turbulent Environments / A Resource-Based PerspectivePfahlsberger, Lukas 16 January 2024 (has links)
Geschäftsprozesstechnologien unterstützen dabei, operative Tätigkeiten effizienter und effektiver durchzuführen. In einem sich dynamisch verändernden Umfeld wird es für Organisationen essenziell, diese Technologien gezielt einzusetzen, um durch schnelle Anpassung weiterhin wettbewerbsfähig zu bleiben. Die derzeitige Forschung hat bisher keine Antwort darauf gefunden, wie Organisationen dies trotz ständig wechselnder Umfeldbedingungen und fortschreitender organisationaler Reife durch gezielte Ressourcenallokation erreichen können. Diese Dissertation adressiert diese Forschungslücke, indem untersucht wird, wie organisationale Fähigkeiten mithilfe von Geschäftsprozesstechnologien innerhalb dynamischer Umfelder ausgebildet und erneuert werden können. / Business process technologies help to improve the efficiency and effectiveness of day-to-day operations. Organizations face the challenge of leveraging these technologies to quickly adapt business processes accordingly to cope with different levels of environmental turbulence. From prior research, we know how organizations apply business process technologies and how they affect performance. We do not fully understand how organizations orchestrate related resources based on changing environmental conditions and evolving organizational maturity. This dissertation addresses this research problem and presents research on how to develop and renew organizational capabilities with business process technologies through turbulent environments.
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Microservices to Address the Change Challenges in Socio-Technical Evolutionary-Teal Organizations / A Design-Science-Research ApproachSell, Johann 06 September 2023 (has links)
Neue Organisationsformen, wie evolutionäre Organisationen, bilden in vielen Kooperationsszenarien sozio-technische Konstrukte mit modernen CSCW Anwendungen aus. Daher erfordern Veränderungen dieser sozialen Systeme eine kontinuierliche Anpassung der technischen Tools an die neuen sozialen Konfigurationen.
Diese Dissertation ist als Design Science Research (DSR) Projekt konzipiert und addressiert die folgende Forschungsfrage (RQ): “Wie können soziotechnische, evolutionäre Organisationen die Herausforderungen der joint optimization und des organizational choice während ihrer autopoietischen Veränderungsprozesse addressieren?”
Die Fallstudie Viva con Agua de St. Pauli e.V. wurde mittels qualitativer und ethnographischer Methoden im Rahmen der entsprechenden DSR Zyklen untersucht. Das Forschungsprojekt fokussiert die Entwicklung von Artefakten indem sowohl eine technische, als auch eine soziale Perspektive eingenommen wird.
Aus der technische Perspektive wird die RQ durch eine Microservice-Plattform adressiert. Die Architektur dient der Verteilung von Verantwortlichkeit für die Software in einem heterogenen Netzwerk von Entwickler:innen. Dabei müssen diverse neue Herausforderungen beachtet werden, wie etwa die Verteilung des User Interface.
Durch die Betrachtung der RQ aus der sozialen Perspektive wird der USMU Workshop entwickelt. Dieses Artefakt dient der Verbindung der Charakteristika evolutionärer Organisationen mit agiler Software Entwicklung und mit Methoden des partizipativen Designs.
Die Studien zeigen, dass beide Artefakte die RQ adressieren. Zudem konnte ich für beide Artefakte wertvolle Verbesserungsmöglichkeiten aufzeigen. Somit motivieren die Ergebnisse den nächsten Schritt des Projekts und die vorliegende Thesis wird Bestandteil des zyklischen Ablaufs eines DSR Projekts. / The emergence of new types of organizational structures, such as evolutionary-teal organizations, almost always leads to the development of socio-technical constructs when it comes to working in collaboration with modern CSCW applications. A consequence of this is that the social system’s autopoietic change processes create challenges that compel one to adjust the implementation of the technical tool to the social system’s new configuration.
This thesis is structured according to the design science research (DSR) approach and focuses on the research question (RQ): “How can socio-technical evolutionary-teal organizations address the challenges of joint optimization and organizational choice during their autopoietic processes?”
For this purpose, the case study Viva con Agua de St. Pauli e.V. is investigated using a qualitative ethnographical approach during the DSR cycles. Addressing the RQ, two artifacts are designed from a technical as well as a social perspective. While the technical perspective primarily investigates the adjustments of technology, the social perspective focuses on the management of change in socio-technical evolutionary-teal organizations.
I propose a microservice platform as an artifact that addresses the RQ from a technical perspective. The microservice architecture aims at spreading the responsibility for the software through a heterogeneous ecosystem of developers.
The newly designed USMU workshop is addressing the RQ from the social perspective. It strives to intertwine the characteristics of evolutionary-teal organizations with agile software development and participatory design methods.
In my studies, I examine the fact that both artifacts can be used to address the RQ. Additionally, I was able to identify valuable improvements for both of my artifacts. Hence, the project follows the lifecycle of a DSR project by reasoning through the results presented here for its next iteration.
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