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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Human butyrylcholinesterase (BChE) is a glycoprotein capable of bioscavenging toxic compounds such as organophosphorus (OP) nerve agents. For commercial production of BChE, it is practical to synthesize BChE in non-human expression systems, such as plants or animals. However, the glycosylation profile in these systems is significantly different from the human glycosylation profile, which could result in changes in BChE's structure and function. From our investigation, we found that the glycan attached to ASN241 is both structurally and functionally important due to its close proximity to the BChE tetramerization domain and the active site gorge. To investigate the effects of populating glycosylation site ASN241, monomeric human BChE glycoforms were simulated with and without site ASN241 glycosylated. Our simulations indicate that the structure and function of human BChE are significantly affected by the absence of glycan 241.
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.