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In order to achieve the highest possible performance, the ray traversal and intersection routines at the core of every high-performance ray tracer are usually hand-coded, heavily optimized, and implemented separately for each hardware platform—even though they share most of their algorithmic core. The results are implementations that heavily mix algorithmic aspects with hardware and implementation details, making the code non-portable and difficult to change and maintain.
In this paper, we present a new approach that offers the ability to define in a functional language a set of conceptual, high-level language abstractions that are optimized away by a special compiler in order to maximize performance. Using this abstraction mechanism we separate a generic ray traversal and intersection algorithm from its low-level aspects that are specific to the target hardware. We demonstrate that our code is not only significantly more flexible, simpler to write, and more concise but also that the compiled results perform as well as state-of-the-art implementations on any of the tested CPU and GPU platforms.
The aim of this thesis is to investigate and optimize the camera system which is used for Filtered Rayleigh Scattering (FRS) measurement systems. Theoretical considerations about the integration of interference filters explain state-of-the-art accuracy limitations. Based on that promising modifications of the established FRS system are presented: test results indicate that frequency fringes - artifacts distorting FRS scans - are minimized by positioning the spectral bandpass filter between camera and first lens. As a tradeoff, the signal level decreases by 70 % to 75% depending on the beam path through the molecular filter. Furthermore, reference measurements without a bandpass filter account for a non-negligible iodine fluorescence background of about 1% of typical signal levels. All things considered following these results FRS systems can now be systematically optimized towards specific measurement tasks.
Maßgefertigte Abläufe
(2017)
This paper presents the b-it-bots RoboCup@Work team and its current hardware and functional architecture for the KUKA youBot robot. We describe the underlying software framework and the developed capabilities required for operating in industrial environments including features such as reliable and precise navigation, flexible manipulation and robust object recognition.
An Experimental Field-Study on Active and Passive Work Breaks in a Stressful Work Environment
(2017)
Work breaks are known to have positive effects on employees’ health, performance, and safety. However, prior research has focused mainly on their timing, duration, and frequency but less on break activities. Moreover, most studies examined work breaks in rather repetitive and physical demanding work. Thus, we conducted an experimental field study with a sample of employees’ working in a stressful and cognitive demanding working environment and examined how different types of work breaks (boxing, deep relaxation, and usual breaks) affect participants’ mood, cognitive performance, and neuro-physiological state.
This paper proposes a novel approach to the generation of state equations from a bond graph (BG) of a mode switching linear time invariant model. Fast state transitions are modelled by ideal or non-ideal switches. Fixed causalities are assigned following the Standard Causality Assignment Procedure such that the number of storage elements in integral causality is maximised. A system of differential and algebraic equations (DAEs) is derived from the BG that holds for all system modes. It is distinguished between storage elements with mode independent causality and those that change causality due to switch state changes.
Neben der Verbesserung des Gesundheitszustandes sind der Erhalt der Beschäftigungsfähigkeit und die berufliche (Wieder-)Eingliederung zentrale Ziele der Rehabilitationsleistungen der Deutschen Rentenversicherung. In der „Reha-QM-Outcome-Studie“ wurden sowohl mittels Patientenfragebogen Angaben zum subjektiven Nutzen der Behandlung als auch mittels Routinedaten der Rentenversicherung Angaben zum Erwerbsstatus bzw. zur Berentung erhoben, so dass eine Gegenüberstellung beider Zieldimensionen erfolgen kann.
This study aims to highlight the significance of social protection as an autonomous strategy for migration policies and research. It focuses particularly on the German strategies for combating the causes of flight and migration. By managing migration flows, stabilizing societies and encouraging economic development, social protection can play an important role in reducing migration flows. At the same time, social protection can act as a stabilizer in the countries of origin and accelerate economic growth as well as supporting individual decisions to return to the countries of origin.
Enterprises demand universities not to limit education to theoretical knowledge, but instead, to prepare students for future challenges in the job. While demanding a focus on current technologies and practices appears reasonable, it contradicts academia’s general focus on sustainable knowledge. This “conflict-ofinterest” can be bridged through extra-curricular professional training. MOOCs are hyped as solution because they allow to simultaneously addressing masses of students. However, with the increasing number of learners, anonymity in education increases and first-level support decreases. Within the extracurricular online program erp4students we found that individual support is considered most relevant to successfully complete professional training.
Kulturmanagement
(2017)
Moden und Methoden
(2017)
IT-Portfoliomanagement
(2017)
Unternehmensberatung
(2017)
Continued growth in international experiences for U.S. co++6llege students is a favorable trend. However, the most substantial increase has occurred with of short-term study abroad programs. Many of these programs include extensive travel instead of involving a single site. There is great danger that if not properly managed, these types of international educational experience will default into little more than an organized group tour.
In these types of programs it is challenging to induce student participants to engage meaningfully with local residents as the traveling group tends to form into its own portable society. In addition, the current state of wireless communications means that students participating in these types of programs can easily stay plugged into their home social networks which further reduces meaningful interactions in the cultures being visited.
Incorporating well designed research projects into short-term study abroad programs holds the potential to offset some of the inherent limitations of such programs. Research projects can serve both to prepare the students for the trip and promote meaningful cross-cultural interaction while the program is underway.
In this paper, the authors provide suggestions based on their experiences with short-term travel abroad programs which incorporated student research. Several potential problems are identified and suggestions are given for project design.
Wo Laborexperimente zu aufwendig, zu teuer, zu langsam oder zu gefährlich oder Stoffeigenschaften gar nicht erst experimentell zugänglich sind, können Computersimulationen von Atomen und Molekülen diese ersetzen oder ergänzen. Sie ermöglichen dadurch Reduktion von Kosten, Entwicklungszeit und Materialeinsatz. Die für diese Simulationen benötigten Molekülmodelle beinhalten zahlreiche Parameter, die der Simulant einstellen oder auswählen muss. Eine passende Parametrierung ist nur bei entsprechenden Kenntnissen über die Auswirkungen der Parameter auf die zu berechnenden Größen und Eigenschaften möglich. Eine Gruppe von Standardparametern in molekularen Simulationen sind die Partialladungen der einzelnen Atome innerhalb eines Moleküls. Die räumliche Ladungsverteilung innerhalb des Moleküls wird durch Punktladungen auf den Atomzentren angenähert. Für diese Annäherung existieren diverse Ansätze für verschiedene Molekülklassen und Anwendungen. In diesem Teilprojekt des Promotionsvorhabens wurde systematisch der Einfluss der Wahl des Partialladungssatzes auf potentielle Energien und ausgewählte makroskopische Eigenschaften aus Molekulardynamik-Simulationen evaluiert. Es konnte gezeigt werden, dass insbesondere bei stark polaren Molekülen die Auswahl des geeigneten Partialladungssatzes entscheidenden Einfluss auf die Simulationsergebnisse hat und daher nicht naiv, sondern nur ganz gezielt getroffen werden darf.
Die demografische Entwicklung spielt für Immobilieninvestoren eine große Rolle. Schließlich entscheidet die zukünftige Anzahl der Nutzer über die Nachfrage. Im Büroimmobilienmarkt ist daher vor allem die Anzahl der Bürobeschäftigten relevant, die sich wiederum aus dem Erwerbspersonenpotenzial ableitet. Auf Basis der Untersuchungen des Instituts der deutschen Wirtschaft zur Bürobeschäftigung und zur demografischen Entwicklung lassen sich die demografischen Perspektiven für den Büromarkt bis zum Jahr 2035 ableiten. Deutschlandweit ist nach einem kurzfristigen Anstieg mit einer Stagnation der Büronachfrage zu rechnen. In den Großstädten wird dagegen die Nachfrage weiter steigen. Vor allem in München und Berlin legt die Nachfrage kräftig zu, je nach Szenario zwischen 12 und 18 Prozent. In Düsseldorf, Hamburg und Frankfurt am Main liegen die Zuwächse dagegen zwischen 6 und 9 Prozent bis 2035. Im Vergleich zum Wohnungsmarkt sind die demografischen Perspektiven für den Büromarkt jedoch insgesamt schlechter, da die Anzahl der Erwerbspersonen langsamer wächst als die Gesamtbevölkerung. Zudem müssen bei langfristigen Betrachtungen auch mögliche Verschiebungen der Nachfrage, etwa durch die Digitalisierung, beachtet werden. Gerade in Kombination mit dem zunehmenden Fachkräftemangel können heutige Büroarbeitsplätze durch Verlagerungen ins Ausland oder durch Automatisierung wegfallen.
In diesem Artikel wird darüber berichtet, ob die Glaubwürdigkeit von Avataren als mögliches Modulationskriterium für die virtuelle Expositionstherapie von Agoraphobie in Frage kommt. Dafür werden mehrere Glaubwürdigkeitsstufen für Avatare, die hypothetisch einen Einfluss auf die virtuelle Expositionstherapie von Agoraphobie haben könnten sowie ein potentielles Expositionsszenario entwickelt. Die Arbeit kann innerhalb einer Studie einen signifikanten Einfluss der Glaubwürdigkeitsstufen auf Präsenz, Kopräsenz und Realismus aufzeigen.
Die Detektion von Explosivstoffen stellt ein zentrales Feld der zivilen Sicherheitsforschung dar. Eine besondere Herausforderung liegt hierbei in dem Nachweis verpackter Substanzen, wie es bei Unkonventionellen Spreng- und Brandvorrichtung (USBV) häufig der Fall ist. Derzeit eingesetzte Verfahren arbeiten meist mit bildgebenden Techniken, durch die sich ein Anfangsverdacht ergibt. Der tatsächliche chemische Inhalt der USBV lässt sich jedoch nicht exakt ermitteln. Eine genaue Beurteilung der Gefährdung durch solche Substanzen ist allerdings von großer Bedeutung, insbesondere wenn die Entschärfung des Objekts in bewohntem Gebiet stattfinden muss. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, das sich als Verifikationsverfahren bei bestehendem Anfangsverdacht gezielt einsetzen lässt. Hierzu wird mittels Laserbohrtechnik zunächst die äußere Hülle des zu untersuchenden Gegenstandes durchdrungen. Anschließend finden eine lasergestützte Probenahme des Inhalts sowie die Detektion unter Verwendung geeigneter Analysemöglichkeiten statt. Der Bohr- und Probenahmefortschritt wird über verschiedene spektroskopische und sensorische Verfahren begleitend überwacht. Zukünftig soll das System abstandsfähig auf Entschärfungsrobotern eingesetzt werden.
Raman-microspectroscopy was used for the non-destructive characterization and differentiation of six different meat spoilage associated microorganisms, namely Brochothrix thermosphacta DSM 20171, Micrococcus luteus, Pseudomonas fluorescens DSM 4358, Escherichia coli Top10 and K12 and Pseudomonas fluorescens DSM 50090. To evaluate and classify the Raman-spectroscopic data at species and strain level an adequate preprocessing and subsequent principal component analysis was used. The same procedure was extended to an independent test data set, which could be successfully assigned to the correct bacterial species and even to the right strain. The evaluation was not only successful in differentiation of gram-positive and gram-negative bacteria but also the discrimination between the different bacterial species and strains was possible. This means that the training data set, the preprocessing method and the evaluation of the data lead to a robust principal component analysis. Even the correct assignment of unknown samples is possible. The results show that Raman-microspectroscopy in combination with an appropriate chemometric treatment can be a good tool for a rapid examination and classification of microbial cultures.
Ressourceneffiziente Optimierung von Hohlkörpern aus Kunststoff mittels Multiskalensimulation
(2017)
Die mechanischen Eigenschaften von extrusionsblasgeformten Kunststoffhohlkörpern hängen wesentlich von den vom Verarbeitungsprozess beeinflussten Materialeigenschaften ab. Ziel der dargestellten Untersuchung ist, prozessabhängige Materialkennwerte in Simulationsprogrammen zu berücksichtigen und damit deren Vorhersagegenauigkeit zu erhöhen. Hierzu ist die Schaffung einer Schnittstelle zwischen Prozess- und Bauteilsimulation notwendig. Darüber hinaus wird vorgestellt, wie Simulationen auf Mikroebene (molekulardynamische Simulationen) genutzt werden können, um Materialkennwerte ohne die Durchführung eines Realexperiments zu ermitteln.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Insektenabwehrvorrichtung (1) zur Abwehr kriechender Insekten (2) umfassend eine Spannungserzeugungseinrichtung (4a, 4b) zur Erzeugung einer Abwehrspannung sowie umfassend zumindest zwei nebeneinander angeordnete und beabstandet zueinander verlaufende blanke elektrische Leiter (5a, 5b, 5c, 5d), die derart mit der Spannungserzeugungseinrichtung (4a, 4b) verbunden sind, dass die Abwehrspannung zwischen ihnen liegt. Die elektrischen Leiter sind als flache Leiterbahnen (5a, 5b, 5c, 5d) auf oder in der Oberfläche eines gemeinsamen Trägers (12, 13, 50, 60) ausgebildet, so dass ein Insekt (2) bei einem Berühren der Leiterbahnen (5a, 5b, 5c, 5d) einen elektrischen Schlag erhält.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Effizienz der Seitenkanal-Kryptanalyse. In Teil II dieser Arbeit demonstrieren wir, wie die Laufzeit der wichtigsten Analysewerkzeuge mit Hilfe der CUDA Plattform erheblich gesteigert werden kann. Zweitens untersuchen wir neue Ansätze der profilierenden Seitenkanal-Kryptanalyse. Der Forschungszweig des maschinellen Lernens kann für deutliche Verbesserungen adaptiert werden, wurde jedoch wenig dahingehend untersucht. In Teil III dieser Arbeit präsentieren wir zwei neue Methoden, die einige Gemeinsamkeiten jedoch auch einige Unterschiede aufbieten, sodass sich Prüfergebnisse in einem vollständigeren Bild zeigen lassen. Darüber hinaus schlagen wir in Teil IV eine Seitenkanalanwendung zum Schutz geistigen Eigentums (IP) vor. In Teil V beschäftigen wir uns tiefergehend mit praktischer Seitenkanal-Kryptanalyse, indem wir Attacken auf einen Sicherheitsmikrokontroller durchführen, der Anwendung in einer, in Deutschland weit verbreiteten, EC Karte findet.
Mutations in SELENBP1, encoding a novel human methanethiol oxidase, cause extraoral halitosis
(2017)
This study deals with the in-situ detection of volume fractions of melt in labradorite and basalt at 0.3 GPa pressure and temperatures ranging from 400–1500 °C. Methods used were frequency dependent electrical conductivity (EC) and energy dispersive X-ray diffraction (EDX). These techniques allowed melt fraction determination under in-situ pressure and temperature conditions, while optical analysis (SEM) was performed on quenched samples. EC allowed detecting melt frac- tions as low as 0.03 due to changes in dielectric properties. Increasing melt fractions caused the formerly isolated melt bubbles to interconnect along grain boundaries, thus increasing the bulk conductivity. Electrical conductivity thus provides a measure for both, the formation of melt (dielectric property) and the degree of interconnection of melt (bulk conductivity). Energy dispersive X-ray diffraction experiments (EDX) provided an additional measure for the volume fraction of melt. EDX diffraction data were used to calculate the volume fraction of melt on the basis of the peak to background ratio. In a final step the experimental data (SEM, EC, EDX) were compared with geometric models of melt distribution, namely the Archie-, cube-, tube-, Hashin-Shtrikman HS + and HS - model. The electrical "polarisability" data closely fit the HS + model, while bulk conductivity data were found to be less sensitive for melt fraction detection.
Auf der Suche nach einem CO2-Filtermaterial für niedrige Partialdrücke wurden Aerogel-Beads aus Chitosan analysiert. Da zahlreiche Publikationen und Reviews auf die Fähigkeit von Aminen CO2 zu adsorbieren hinweisen, wurden diese Beads funktionalisiert, um den Amingehalt im Netzwerk und damit die Adsorptionskapazität zu erhöhen. Die Beads wurden mit Hilfe eines JetCutters hergestellt, mit Polyethylenimin (PEI), p-Phenylendiamin (PPD) und 1,2-Epoxyhexan (EH) funktionalisiert und anschließend überkritisch getrocknet. Die Ansätze wurden bei jeweils unterschiedlichen pH-Werten durchgeführt, um Aussagen über den Einfluss von NaOH auf die Reaktion treffen zu können. Alle Proben wurden mit für Aerogele typischen Methoden charakterisiert und auf ihre CO2-Adsorptionskapazität untersucht. Die Adsorptionskapazität der Chitosan Beads konnte durch Aufpfropfen der oben genannten Stoffe nur leicht verbessert werden, während die Funktionalisierung mit PPD dagegen überraschender Weise negative Auswirkungen hatte. Eine Funktionalisierung findet auch in Abwesenheit von NaOH statt.
Traditionally automotive UI focusses on the ergonomic design of controls and the user experience in the car. Bringing networked sensors into the car, connected cars can provide additional information to car drivers and owners, for and beyond the driving task. While there already are technological solutions, such as mobile applications commercially available, research on users’ information demands in such applications is scarce. We conducted four focus groups to uncover what kind of information users might be interested in to see on a second dashboard. Our findings show that besides control screens of todays’ dashboards, people are also interested in connected car services providing context information for a current driving situation and allowing strategic planning of driving safety or supporting car management when not driving. Our use cases inform the design of content for secondary dashboards for and especially beyond the driving context with a user perspective.
Das autonome Fahren wird die Mobilität revolutionieren. Um die Auswirkung der Vollautomation auf dieEigenschaften der Verkehrsmittel und die Präferenzen der Nutzer besser zu verstehen, haben wir dieNutzenwerte neuen Verkehrsmodi im Vergleich zu den bestehenden Verkehrsmodi analysiert und imRahmen einer Online-Umfrage von potentiellen Nutzern in Form eines vollständigen Paarvergleichsbewerten lassen. Die Studie zeigt, dass der Privat-PKW, unabhängig davon ob traditionell odervollautomatisiert, zwar nach wie vor das präferierte Verkehrsmittel ist, im direkten Vergleich das Carsharingjedoch viel stärker von der Vollautomation profitiert. Darüber hinaus gibt es Hinweise darauf, dass dasvollautomatisierte Carsharing verstärkt in Konkurrenz zum ÖPNV tritt.
In dieser Arbeit werden neuartige methodische Erweiterungen der Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) entwickelt, die effizientere Simulationen inkompressibler Wirbelströmungen ermöglichen. Diese Erweiterungen beheben zwei Hauptprobleme der Standard-LBM: ihre Instabilität in unteraufgelösten turbulenten Simulationen und ihre Beschränkung auf reguläre Rechengitter. Dazu wird zunächst eine Pseudo-Entropische Stabilisierung (PES) entwickelt. Diese kombiniert Ansätze der Multiple-Relaxation-Time (MRT)-Modelle und der Entropischen LBM zu einem expliziten, lokalen und flexiblen Stabilisierungsoperator. Diese Modifikation des Kollisionsschritts erlaubt selbst auf stark unteraufgelösten Gittern stabile und qualitativ korrekte Simulationen. Zur Erweiterung der LBM auf irreguläre Rechengitter wird zunächst eine moderne Discontinuous-Galerkin-LBM untersucht und um stabilere Zeitintegratoren ergänzt. Diese Studie demonstriert die drastischen Schwächen existierender LBMAnsätze auf irregulären Gittern. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen gelingt die Formulierung einer neuartigen Semi-Lagrangeschen LBM (SLLBM). Diese ermöglicht in einzigartigerWeise sowohl die Verwendung irregulärer Gitter und großer Zeitschritte als auch eine hohe räumliche Konvergenzordnung. Anhand von Beispielsimulationen wird demonstriert, wieso dieser Ansatz anderen aktuellen Off-Lattice-Boltzmann-Methoden (OLBMs) in Effizienz und Genauigkeit überlegen ist. Weitere neuartige Aspekte dieser Arbeit sind die Entwicklung eines modularen Off-Lattice-Boltzmann-Codes und die Erweiterung der LBM um implizite Mehrschrittverfahren, mit denen eine Erhöhung der zeitlichen Konvergenzordnung gelingt.
As robots are becoming ubiquitous and more capable, the need for introducing solid robot software development methods is pressing to increase robots' task spectrum. This thesis is concerned with improving software engineering of robot perception systems. The presented research employs a model-based approach to provide the means to represent knowledge about robotics software. The thesis is divided into three parts, namely research on the specification, deployment and adaptation of robot perception systems.
Current global challenges such as climate change, lack of resources, desertification, land degradation as well as loss of biodiversity can ultimately be due to human actions. Reasons are excessive production and consumption of goods and services, along with using and consuming natural resources, causing emissions and waste products. Demand in the form of consumption and supply in the form of production are closely intertwined.
Das vorgestellte Buch ist kein Lehrbuch im eigentlichen Sinne. Aus Vorlesungsskripten entstanden, verfolgt es das Ziel, den Studenten der Wirtschaftswissenschaften an Fachhochschulen und Universitäten eine systematische, auf das Wesentliche konzentrierte Lernhilfe mit Übungen zur Vorbereitung auf Prüfungen im Fach „externes Rechnungswesen“ anzubieten. Hierzu wird zunächst auf die Rechnungslegung im handelsrechtlichen Jahresabschluss eingegangen. Dabei wurden die Änderungen durch das Bilanzrichtlinie-Umsetzungsgesetz (BilRUG) berücksichtigt. Die Vorgehensweise folgt dabei mit Ansatz, Ausweis und Bewertung der einzelnen Posten der Systematik der Aufstellung des Jahresabschlusses.
The detection of human skin in images is a very desirable feature for applications such as biometric face recognition, which is becoming more frequently used for, e.g., automated border or access control. However, distinguishing real skin from other materials based on imagery captured in the visual spectrum alone and in spite of varying skin types and lighting conditions can be dicult and unreliable. Therefore, spoofing attacks with facial disguises or masks are still a serious problem for state of the art face recognition algorithms. This dissertation presents a novel approach for reliable skin detection based on spectral remission properties in the short-wave infrared (SWIR) spectrum and proposes a cross-modal method that enhances existing solutions for face verification to ensure the authenticity of a face even in the presence of partial disguises or masks. Furthermore, it presents a reference design and the necessary building blocks for an active multispectral camera system that implements this approach, as well as an in-depth evaluation. The system acquires four-band multispectral images within T = 50ms. Using a machine-learning-based classifier, it achieves unprecedented skin detection accuracy, even in the presence of skin-like materials used for spoofing attacks. Paired with a commercial face recognition software, the system successfully rejected all evaluated attempts to counterfeit a foreign face.
Synthesis of serving policies for objects flow in the system with refillable storage component
(2017)
Current robot platforms are being employed to collaborate with humans in a wide range of domestic and industrial tasks. These environments require autonomous systems that are able to classify and communicate anomalous situations such as fires, injured persons, car accidents; or generally, any potentially dangerous situation for humans. In this paper we introduce an anomaly detection dataset for the purpose of robot applications as well as the design and implementation of a deep learning architecture that classifies and describes dangerous situations using only a single image as input. We report a classification accuracy of 97 % and METEOR score of 16.2. We will make the dataset publicly available after this paper is accepted.
Management der Rehabilitation: Case Management im Handlungsfeld Rehabilitation. Band 1 - Grundlagen
(2017)
Mit dem Paradigmenwechsel im Verständnis von Rehabilitation, weg von der rein defizitorientierten, medizinischen Sichtweise hin zur selbstbestimmten Teilhabe am Leben in der Gesellschaft, der mit dem Inkrafttreten des SGB IX im Jahr 2001 in Deutschland, der Ratifizierung der UN-Behindertenrechtskonvention im Jahr 2009, der Weiterentwicklung des Behindertengleichstellungsrechts und der Verabschiedung des Bundesteilhabegesetztes im Jahr 2016 endgültig vollzogen wurde, haben sich die Anforderungen an die Strukturen und Prozesse derjenigen Institutionen verändert, die mit der Organisation, Durchführung und Finanzierung von Rehabilitation befasst sind. Rehabilitation entwickelt sich damit von einer nachgelagerten (Teil-)Leistung zu einer der Schlüsselstrategien für die gesundheitliche Versorgung und soziale Sicherung.
The Sparse Matrix Vector Multiplication is an important operation on sparse matrices. This operation is the most time consuming operation in iterative solvers and therefore an efficient execution of that operation is of great importance for many applications. Numerous different storage formats that store sparse matrices efficiently have already been established. Often, these storage formats utilize the sparsity pattern of a matrix in an appropiate manner. For one class of sparse matrices the nonzero values occur in small dense blocks and appropriate block storage formats are well suited for such patterns. But on the other side, these formats perform often poor on general matrices without an explicit / regular block structure. In this paper, the newly developed sparse matrix format DynB is introduced. The aim is to efficiently use several optimization approaches and vectorization with current processors, even for matrices without an explicit block structure of nonzero elements. The DynB matrix format uses 2D rectangular blocks of variable size, allowing fill-ins per block of explicit zero values up to a user controllable threshold. We give a simple and fast heuristic to detect such 2D blocks in a sparse matrix. The performance of the Sparse Matrix Vector Multiplication for a selection of different block formats and matrices with different sparsity structures is compared. Results show that the benefit of blocking formats depend – as to be expected – on the structure of the matrix and that variable sized block formats like DynB can have advantages over fixed size formats and deliver good performance results even for general sparse matrices.
In this paper we propose an implement a general convolutional neural network (CNN) building framework for designing real-time CNNs. We validate our models by creating a real-time vision system which accomplishes the tasks of face detection, gender classification and emotion classification simultaneously in one blended step using our proposed CNN architecture. After presenting the details of the training procedure setup we proceed to evaluate on standard benchmark sets. We report accuracies of 96% in the IMDB gender dataset and 66% in the FER-2013 emotion dataset. Along with this we also introduced the very recent real-time enabled guided back-propagation visualization technique. Guided back-propagation uncovers the dynamics of the weight changes and evaluates the learned features. We argue that the careful implementation of modern CNN architectures, the use of the current regularization methods and the visualization of previously hidden features are necessary in order to reduce the gap between slow performances and real-time architectures. Our system has been validated by its deployment on a Care-O-bot 3 robot used during RoboCup@Home competitions. All our code, demos and pre-trained architectures have been released under an open-source license in our public repository.
In order to achieve the highest possible performance, the ray traversal and intersection routines at the core of every high-performance ray tracer are usually hand-coded, heavily optimized, and implemented separately for each hardware platform—even though they share most of their algorithmic core. The results are implementations that heavily mix algorithmic aspects with hardware and implementation details, making the code non-portable and difficult to change and maintain.
In this paper, we present a new approach that offers the ability to define in a functional language a set of conceptual, high-level language abstractions that are optimized away by a special compiler in order to maximize performance. Using this abstraction mechanism we separate a generic ray traversal and intersection algorithm from its low-level aspects that are specific to the target hardware. We demonstrate that our code is not only significantly more flexible, simpler to write, and more concise but also that the compiled results perform as well as state-of-the-art implementations on any of the tested CPU and GPU platforms.