In diesem Jahr fand das erste Studentensymposium Informatik Chemnitz (TUCSIS StudSym 2012) statt. Wir freuen uns, Ihnen in diesem Tagungsband studentische Beiträge präsentieren zu können. Das Studentensymposium der Fakultät für Informatik der TU Chemnitz richtet sich an alle Studierende und Doktoranden der Informatik sowie angrenzender Disziplinen mit Schwerpunkt Informatik aus dem Raum Chemnitz. Das Symposium hat das Ziel, den Studierenden eine Plattform zu geben, ihre Projekte, Studienarbeiten und Forschungsvorhaben vorzustellen. Im Mittelpunkt des Symposiums stehen studentische Projekte aus Seminaren, Praktika, Abschlussarbeiten oder extracurricularen Aktivitäten. Das Symposium bietet die Möglichkeit, vor einem akademischen Publikum Ideen, Pläne und Ergebnisse zu präsentieren und zu diskutieren. Darüber hinaus sind Doktoranden eingeladen ihre Promotionsprojekte mit einem Poster zu präsentieren um dadurch Feedback von anderen jungen Wissenschaftlern und Professoren für ihre wissenschaftliche Arbeit zu erhalten.

Cloud computing is an exciting concept that propels the development of technologies, the creation and expansion of businesses and the rapid prototyping of new ideas. Utilizing the advantages the cloud offers to their fullest potential is not a simple task and thus often users struggle with the technological aspects, lose revenue or do not attempt to benefit from this idea at all. In this dissertation, we identify the lack of standards for performance descriptions as well as the steep learning curve to get familiar with the cloud, which is further amplified by the abundance of available services, as the most prevalent issues that individuals and companies encounter. We further show the relevance of solving these issues by outlining the expected impact, which includes decreased time and financial detriments for individuals and companies as well as a negative effect on the environment. To solve the identified problems we propose the development of a cloud broker with three key components that utilize a performance oriented resource and application model to 1) compare arbitrary resources and applications in a fair manner based on general information, collected with standard benchmark tools 2) select the optimal infrastructure for any application by estimating its resource consumption and execution time and 3) automatically create and manage the selected infrastructure as well as the application deployment. Our contributions to this proposal include the development and test of prototypical proof-of-concept implementations for the three components, the design of the underlying resource and application performance model as well as the selection of appropriate, generic benchmark solutions, which we deployed on two major public clouds using our prototypes. In an extensive objective-based evaluation we assess that we contributed towards solving all the major issues that we identified to increase the usability and efficiency of cloud computing by enabling a better comprehension of resource and application performance in cloud environments and by reducing the necessary time and effort to deploy arbitrary applications in the cloud. We conclude by interpreting the evaluation results and providing an outlook towards future work.:1 Introduction 2 Challenges 3 Improve Resource Selection and Management in Cloud Environments 4 Cloud Resource Comparison 5 Resource Estimation 6 Cloud Application Execution 7 Overall Evaluation 8 Conclusion A LFA Artifacts B Analysis and Results C PoC Platform / Die Dissertation beschäftigt sich mit der effizienten Nutzung von Cloud Ressourcen zur Beschleunigung der Entwicklung neuer Technologien und Geschäftsmodellen sowie des Rapid Prototypings neuer Ideen. Auf Grund der Komplexität von Cloud Plattformen, stellt die Nutzung derer oft eine große Hürde, speziell für kleine und mittlere Unternehmen dar, weshalb oft Ressourcen verschwendet werden, Prozesse mehr Zeit in Anspruch nehmen als nötig oder erst gar kein Versuch unternommen wird, diese Technologie zu nutzen. In der Arbeit werden dazu drei Kernprobleme identifiziert und thematisiert. Dies sind Lücken in Bezug auf Standards zur Beschreibung der Performance von Cloud Ressourcen, die Fülle an existierenden Cloud Diensten, sowie die steile Lernkurze bei der Nutzung dieser Dienste. Zur Lösung der identifizierten Probleme, wird in der Arbeit die Entwicklung einer Cloud Broker Anwendung mit drei Kernkomponenten vorgeschlagen, die ein Performanz-orientiertes Ressourcen- und Anwendungsmodell verwenden, welches es ermöglicht: 1) beliebige Ressourcen und Anwendungen unterschiedlichster Anbieter mit der Hilfe von frei verfügbaren und standardisierten Benchmark Tools zu vergleichen, 2) die passende Infrastruktur für jede auszuführende Anwendung durch Schätzung des Ressourcenbedarfs und der Dauer der Ausführung auszuwählen und 3) die gewählte Infrastruktur automatisch in der Cloud erzeugt und die Anwendung selbstständig ausführt. Im Rahmen der Dissertation wurden dazu alle drei Kernkomponenten prototypisch implementiert, das zugrundeliegende Ressourcen und Anwendungsmodell designt, sowie geeignete Benchmark Lösungen ausgewählt und umfangreiche Benchmarks auf zwei großen, öffentlichen Cloud Plattformen mit Hilfe der entwickelten Prototypen durchgeführt. In einer umfassenden zielorientierten Evaluation, wird der Beitrag zur Lösung der im Vorfeld identifizierten Probleme bewertet und festgestellt, dass mit den entwickelten Komponenten sowohl die Nutzbarkeit als auch Effizienz von Cloud-Computing insgesamt erhöht werden kann. Dies wird ermöglicht durch ein besseres Verständnis der Ressourcen und Anwendungsperformanz, sowie durch Reduzierung der notwendigen Zeit und des Aufwands für eine Anwendungsausführung in der Cloud. Im Vortrag wird abschließend noch ein Ausblick auf weiterführende Arbeiten gegeben.:1 Introduction 2 Challenges 3 Improve Resource Selection and Management in Cloud Environments 4 Cloud Resource Comparison 5 Resource Estimation 6 Cloud Application Execution 7 Overall Evaluation 8 Conclusion A LFA Artifacts B Analysis and Results C PoC Platform

Data centres and similar server clusters consume a large amount of energy. However, not all consumed energy produces useful work. Servers consume a disproportional amount of energy when they are idle, underutilised, or overloaded. The effect of these conditions can be minimised by attempting to balance the demand for and the supply of resources through a careful prediction of future workloads and their efficient consolidation. In this paper we extend the cutting stock problem for consolidating workloads having stochastic characteristics. Hence, we employ the aggregate probability density function of co-located and simultaneously executing services to establish valid patterns. A valid pattern is one yielding an overall resource utilisation below a set threshold. We tested the scope and usefulness of our approach on a 16-core server with 29 different benchmarks. The workloads of these benchmarks have been generated based on the CPU utilisation traces of 100 real-world virtual machines which we obtained from a Google data centre hosting more than 32000 virtual machines. Altogether, we considered 600 different consolidation scenarios during our experiment. We compared the performance of our approach-system overload probability, job completion time, and energy consumption-with four existing/proposed scheduling strategies. In each category, our approach incurred a modest penalty with respect to the best performing approach in that category, but overall resulted in a remarkable performance clearly demonstrating its capacity to achieve the best trade-off between resource consumption and performance.

Das Hochland Nordthailands isi ein Beispiel für eine widersprüchliche Situation die entsteht, wenn ein zentralistisches Regierungssystem seine Kontrolle auf entlegene Gebiete ausdehnt und auf traditionellen Wanderfeldbau auftrifft. Auf Regierungsseite zeichnet sich die Politik durch unterschiedliche Interessen der Walderhaltung einerseits und Integration von ethnischen Minderheiten andererseits aus. Die Bergstämme ihrerseits erstreben Landsicherheit um ihre Subsistenzwirtschaft zu sichern. Somit geht es um Mediation und Konfliktresolution zur Überwindung der Dichotomie zwischen Waldschutz und landwirtschaftlicher Subsistenz. Trotz des fehlenden politischen Rahmens, hat es eine Verschiebung zu mehr partizipativen Ansätzen bei der Entwicklung des Hochlands gegeben, zum Beispiel Community Based Land Use Planning and Local Watershed Management (CLM) des Thai-German Highland Development Programe (TG-HDP) in der Provinz Mae Hong Son. Dieses Forschungsprojekt hat den CLM-Ansatz mit GIS kombiniert um jenseits der Demarkierung von Landtypen die Dorfebene mit höheren Planungsebenen zu verbinden, wie die sich etablierenden Tambon (Sub-Distrikt) Administrative Organisations. Vor dem Hintergrund der grundsätzlichen oben angeführten Probleme und auf den CLM-Ansatz aufbauend, wurden Landnutzungskarten digitalisiert um die Widersprüche zwischen zentralistischer Landklassifizierung und lokalen Dorfgrenzen zu überwinden. Durch den Vergleich von topographischen Modellen und Karten mit Dorfbewohnern und Regierungsorganisationen, könnte eine Kommunikationsplattform für die Formulierung von Landnutzungsplänen etabliert werden. Stolpersteine zur partizipativen Planung werden dargestellt und Empfehlungen für eine koordinierte Politik der Hochlandentwicklung ausgesprochen. Bei der laufenden Dezentralisierung werden die neu entstehenden Tambon (Sub-Distrikt) Administrative Organisations (TAO) sich als Schlüsselverbindung zwischen dem Staat und der Gesellschaft entwickeln. Eine Möglichkeit mit den unterschiedlichen Prioritäten der Teilhaber auf Tambonebene umzugehen könnte sich aus der laufenden Umstrukturierung des Landwirtschaftsministeriums (MOAC) ergeben, als Teil der administrativen Reform. Ein Teil dieser Reform auf Grasebene war die Einführung von Technology Transfer Centres (TTC) seit 1998, mit mittlerweile 82 vom Department of Agricultural Extension (DOAE) etablierten Zentren landesweit. In diesem Kontext wird der Tambon ein Test für partizipative Landnutzungsplanung sein, sowohl aus der technischen Perspektive mit neuen Technology Transfer Centres, als auch aus der administrativen mit existierenden Tambon Administrative Organisations. Pläne der Vernetzung von TTCs mit TAOs müssen die Bedeutung der Repräsentanz von Schlüsselinstitutionen der Forstwirtschaft und Landentwicklung für Aspekte der Landnutzung berücksichtigen, sowie lokale Verwaltung und Sozialfürsorge für die Registrierung von Dörfern mit klaren und allseits akzeptierten Grenzen. Ein Ansatz von unten müßte sich auf die drei während der Forschung genannten Hauptprobleme konzentrieren, nämlich Reisinsuffizienz, Waldbrachemanagement und Dorfgrenzen. So lange der Zustand der Landunsicherheit weiterhin vorherrscht, werden Bergstämme Strategien zur Beibehaltung von ausreichendem Ackerland anwenden, wie die Deklaration von bis zu doppelt so vielen Hochlandfeldern und die Zwischenpflanzung mit Heckenreihen auf Bracheflächen um zu zeigen, daß dieses Land genutzt wird. Zur Zeit gibt es keinen einheitlichen Planungsansatz, jedoch hat die öffentliche Debatte in Nordthailand ein Stadium erreicht, inklusive der Bergstämmenminderheit, daß der Prozeß der Institutionalisierung weitergehen wird während das Land den Pfad der Demokratie beschreitet. Die Lösung von Problemen und nachhaltiger Landnutzungsplanung wird somit zu einem Testfall für die Umsetzung von guter Regierung auf lokaler Ebene. / The highlands of northern Thailand are an example of a contradictory situation arising when a centralised government system extends its control to remote areas and clashes with traditional shifting cultivation practices. On the government side, policy is characterised by conflicting interests between forest preservation on the one hand, and the integration of ethnic minorities on the other. Hilltribes, on the other hand, are looking for land security to meet their subsistence needs. It is a precondition for them to modify their traditional farming systems or to explore other alternatives to secure a livelihood. The issue has become one of mediation and conflict resolution in order to overcome the dichotomy between forest protection and agricultural subsistence. In spite of a lack of policy framework, highland development has shifted towards more participatory approaches, for example Community Based Land Use Planning and Local Watershed Management (CLM) of the Thai-German Highland Development Programme (TG-HDP) in Mae Hong Son province. This research project combined the CLM approach with GIS in order to go beyond the demarcation of land types and to connect the village level to higher planning bodies like the emerging Tambon (sub-district) Administration Organisations. In light of the fundamental problem of highland development described above, and building on the CLM approach, land use maps were digitised to help overcome contradictions between central land use classifications and local village boundaries. By crosschecking topographic models and maps with villagers and government agencies, a communication platform could be created for the formulation of land use plans. Stumbling blocks to participatory planning are illustrated and recommendations for a co-ordinated policy for highland development are made. In the current move towards decentralisation, the newly forming Tambon (or sub-district) Administrative Organisations (TAO) will evolve as the key link between the state and society. One potential to deal with differing stakeholder priorities at Tambon level could evolve from the current restructuring of the Ministry of Agriculture and Cooperatives (MOAC) as part of the administrative reform. A part of this reform at grass-roots level has been the introduction of Technology Transfer Centres (TTC) initiated in 1998, with 82 of them established nationwide by the Department of Agricultural Extension (DOAE). In this context the Tambon will be a test for participatory land use planning, both in terms of a technical perspective with new Technology Transfer Centres, as well as an administrative one with existing Tambon Administrative Organisations. The plans to link TTCs with TAOs need to consider the importance of representation of key agencies like forestry and land development for aspects of land management, as well as local administration and social welfare for the registration of villages with clear and mutually agreed boundaries. A bottom-up approach would need to focus on the three main problem areas identified during the research, namely rice sufficiency, forest fallow management, and village boundaries. As long as this state of land insecurity persists, hill tribes will resort to strategies to keep enough land for agricultural production, like the declaration of up to twice the number of upland fields under cultivation, and the interplanting of hedgerows in fallow areas to indicate that the land is used. For the time being a unified planning approach does not exist, but a stage of public debate has been reached in northern Thailand, including those of minority hill tribes, that the process of institutionalisation will continue as the country follows a path to democracy. The resolution of problems and sustainable land use planning will turn into a testing ground for the application of good governance at the local level.

Projektionen der Effekte von Umweltveränderungen auf sozio-ökologische Systeme sind ein fester Bestandteil der Nachhaltigkeitsforschung. Solche Projektionen beruhen auf Modellen und Modellketten. In jedem Modellierungsschritt werden modelspezifische Unsicherheiten bezüglich Parameterwerten, Eingabedaten und Modelstruktur akkumuliert und führen zu einer Kaskade der Unsicherheiten. Ziel dieser Dissertation ist es, die Kaskade der Unsicherheiten der Wirkungen von Umweltveränderungen am Beispiel der Waldökosystemmodellierung zu behandeln. Dies führt zu zwei übergreifenden Forschungsfragen: 1. Wie beeinflussen unterschiedliche Typen von Unsicherheiten die Projektionen der Wirkungen sich verändernder Umweltbedingungen auf Waldökosysteme? 2. Gibt es einen übergeordneten Rahmen für nachhaltiges Ressourcenmanagement in sozio-ökologischen Systemen, in den Unsicherheiten eingebettet werden können? Diese Dissertation zeigt, dass die Produktivität von Wäldern unter Bedingungen des Klimawandels in kühleren und feuchteren Regionen zunehmen und in wärmeren und trockeneren abnehmen kann. Diese Ergebnisse sind qualitativ konsistent über eine Vielzahl von Modellstrukturen, Klimaszenarien und Modelparameter, die jedoch quantitativ zu nennenswerten Unsicherheiten in Projektionen führen. Diese Arbeit zeigt, dass es Methoden gibt, um bestimmte Unsicherheiten einzuschätzen, aber auch, dass viele Klimawirkungsstudien die Wirkung von Veränderungen im Mittelwert von Klimavariablen betrachten und nicht die von Extremwerten. Außerdem zeigt diese Arbeit, dass adaptive, sektorenübergreifende Strategien für ein nachhaltiges Ressourcenmanagement existieren, die mit Unsicherheiten von Klimawirkungen umgehen können und nachhaltige, regionale Entwicklungen fördern. Die Kaskade der Unsicherheiten ist eine zentrale Herausforderung für nachhaltiges Ressourcenmanagement. Eine systematischere Behandlung von Unsicherheiten ermöglicht robuste Projektionen der Wirkungen sich verändernder Umweltbedingungen. / Projecting the effects of environmental change on social-ecological systems is a crucial component of sustainability science. Such projections rely on models and modeling chains. At each modeling step, model-specific uncertainties about parameter values, input data or structure accumulate and lead to a cascade of uncertainty. The aim of this thesis is to explore the cascade of uncertainties in responses to environmental change in a structured way at the example of forest ecosystem modeling. This leads to two overarching research questions: 1. How do different types of uncertainties affect projections of the effects of environmental change on forest ecosystems? 2. What is the general framework of sustainable natural resource management in coupled social-ecological systems in which uncertainties need to be integrated? This thesis shows that forest productivity under climate change may increase in cool and wet regions and decrease in already warm and dry regions. These findings are robust despite large differences in model structure, climate change scenarios and model parameters that induce considerable uncertainty into future projections. It also stresses that there are methods available to assess uncertainties but also that many climate change impact studies have focused on testing the response of plants to changes in mean climate rather than climatic extremes. Finally, this thesis shows that adaptive, cross-sectoral natural resource management strategies exist that accommodate uncertain impacts of environmental and societal change and foster sustainable regional development. I conclude that the cascade of uncertainty challenges sustainable natural resource management and that a more systematic treatment of uncertainties is strongly needed to generate robust projections of the impacts of environmental change. The findings of this thesis provide a general framework in which both modelers and decision-makers can integrate model results and assess their robustness.

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This paper examines the extent to which the economic gains derived from gum and resin commercialization impact rural livelihood improvement under different resource management regimes in the drylands of Ethiopia and Sudan. Primary data were collected through semi-structured interviews with 240 randomly selected small-scale producers in four regions with gradients of resource management regimes. The survey was supplemented by secondary data, group discussions and key informant interviews. In the four regions, gum and resin income contributes to 14%–23% of the small-scale producers’ household income. Absolute income was positively correlated with resource management regime and commercialization level. It was higher from cultivated resources on private lands, followed by regulated access to wild resources. In open-access resources, the producers’ income was the lowest, although accessed by the poor and women. However, dependence on gum and resin was higher in open-access resource areas. Households’ socioeconomic characteristics, resource access, production and marketing variables determining income from gum and resin were identified and their variation across the cases is discussed. Overall, gum and resin commercialization in the study areas play a potential poverty alleviation role as a source of regular income, a safety net, and a means of helping producers move out of poverty.

Quality-aware management of data streams is gaining more and more importance with the amount of data produced by streams growing continuously. The resources required for data stream processing depend on different factors and are limited by the environment of the data stream management system (DSMS). Thus, with a potentially unbounded amount of stream data and limited processing resources, some of the data stream processing tasks (originating from different users) may not be satisfyingly answered, and therefore, users should be enabled to negotiate a certain quality for the execution of their stream processing tasks. After the negotiation process, it is the responsibility of the Data Stream Management System to meet the quality constraints by using adequate resource reservation and scheduling techniques. Within this paper, we consider different aspects of real-time scheduling for operations within a DSMS. We propose a scheduling concept which enables us to meet certain time-dependent quality of service requirements for user-given processing tasks. Furthermore, we describe the implementation of our scheduling concept within a real-time capable data stream management system, and we give experimental results on that.

Das Untersuchungsgebiet, die Nha Phu Lagune, weist eine massive Degradation der fischereilichen Ressourcen auf. Die „Rural Livelihoods“ in den Gemeinden dieser Küstenregionen sind durch diese Degradation gefährdet. Da, die Ressourcennutzungsentscheidungen einzelner Haushalte von vielen Faktoren abhängen, bedarf es eines multi-sektoralen Forschungsansatzes. Dieser ermöglicht, die Komplexität und die Diversität des Ressourcennutzungssystems und seine Nutzer, zu erfassen. Das Integrated Natural Resources Management (INRM) ist ein multi-sektoraler Forschungsansatz, der innovative und flexible Managementformen zu entwickeln versucht, um natürliche Ressourcen nachhaltig zu nutzen. Interdisziplinarität und die Betonung von Partizipation sind zentrale Kennzeichen des angewandten INRM-Forschungsansatzes. Diese interdisziplinäre Vorgehensweise berücksichtigt sowohl sozio-ökonomische und institutionelle Einflussfaktoren, z.B. Ressourcennutzer-Gruppen und bestehende Regulierungen und Gesetze, als auch biologische und produktionstechnische Einflussfaktoren, z.B. Aquakultur und Fischfangtechniken. Während eines sechs monatigen Untersuchungszeitraums unter Anwendung Partizipativer Aktionsforschung und des INRM-Ansatzes wurden 12 Dörfer im Umkreis der Nha Phu Lagune besucht. Der innerhalb der Partizipativen Aktionsforschung angesiedelte Lernzyklus generiert Wissen durch die Reflektion von gesammelten Daten, die kontinuierlich an die Beteiligten zurückgeführt werden. Die Erhebung mittels Fragebögen, halbstrukturierter Interviews, Gruppendiskussionen, Observierung, „Resource Mapping“ und Venn Diagrammen identifizierte Ursachen für die Degradation fischereilicher Ressourcen. Diese Informationen wurden dann an die Beteiligten weitergereicht, was zu neuen Erkenntnissen über alternative Ressourcenmanagementstrategien führte. Die Integration biologischer und sozio-ökonomischer Aspekte erfasste die Komplexität des Ressourcensystems Nha Phu Lagune und seiner Nutzer. Dies beinhaltet eine Vielzahl von verschiedenen Ressourcen, Akteuren, Ebenen, Institutionen, Entscheidungsstrukturen, Livelihood Strategien, Trends und assoziierte Probleme des nachhaltigen Managements natürlicher Ressourcen. / The selected study site, Nha Phu Lagoon is characterized by massive degradation of coastal fishery resources. As a result rural livelihoods in coastal communities are threatened. Since household decisions concerning resource use are influenced by several factors, a multi-sectoral approach is necessary. A multi-sectoral approach enables to comprehend the complexity and diversity of the resource system and its users. Integrated natural resources management (INRM) is one multi-sectoral research approach that aims to develop innovative and flexible management forms to manage natural resources in a more sustainable way. The applied INRM-approach is characterized through strong interdisciplinarity and participation. Interdisciplinary means that socioeconomic and institutional aspects, e.g. resource-user groups and existing legal arrangements, are combined with biological as well as production system aspects, e.g. mangrove reforestation as well as aquaculture or gear-fishing techniques. For a period of six months participatory action research following an integrated natural resource management approach was carried out visiting 12 fishing villages around Nha Phu Lagoon. The inherent ‘learning cycle’ in participatory action research generates knowledge in a process of reflecting on the collected data that is continuously fed back to the participants. During questionnaires, semi-structured interviews, group discussions, observations, resource mappings, and Venn diagrams reasons for the degradation of fishery resources were gathered. This information was then shared with participants, which led to new insights as well as alternative resource management strategies. The integration of biological and socioeconomic aspects identified the complexity of the coastal fishery resource system Nha Phu Lagoon and its users. This includes a multitude of different resources, actors, levels, institutions, decision-making structures, livelihood strategies, trends, and associated problems in the sustainable management of the natural resources.