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In den letzten Jahren haben sich elektronische Zahlungssysteme als populäre Alternative zur klassischen Bargeldzahlung etabliert. Diese Zahlungssysteme bestehen in der Regel aus zwei elementaren Komponenten: einem Terminal und einer Kasse. Damit ist der Käufer eines Produktes in der Lage, seine Schuld gegenüber dem Verkäufer bargeldlos und elektronisch zu begleichen. Die dabei am Häufigsten anfallenden Geschäftsprozesse, das Buchen und das Stornieren von Zahlungsbelegen, werden hierbei als Transaktionen bezeichnet, da diese entweder vollständig gelingen oder im Fehlerfall ohne Auswirkungen bleiben müssen. In diesem Buch wird daher die Implementierung eines zuverlässigen Zahlungssystems mit einem TeleCash-Terminal dargestellt. Dabei werden in den geforderten Geschäftsprozessen die wichtigen Transaktionseigenschaften sichergestellt. Es werden dazu zunächst die Grundlagen von Transaktionen erarbeitet und ein geeignetes Transaktionskonzept entwickelt. Anschließend wird die konkrete Realisierung des Systems mit Hilfe der Java Transaction Services durchgeführt. Abschließend wird das entstandene System hinsichtlich seiner Transaktionseigenschaften untersucht.
AErOmAt Abschlussbericht
(2020)
Das Projekt AErOmAt hatte zum Ziel, neue Methoden zu entwickeln, um einen erheblichen Teil aerodynamischer Simulationen bei rechenaufwändigen Optimierungsdomänen einzusparen. Die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS) hat auf diesem Weg einen gesellschaftlich relevanten und gleichzeitig wirtschaftlich verwertbaren Beitrag zur Energieeffizienzforschung geleistet. Das Projekt führte außerdem zu einer schnelleren Integration der neuberufenen Antragsteller in die vorhandenen Forschungsstrukturen.
Abschlussbericht zum BMBF-Fördervorhaben Enabling Infrastructure for HPC-Applications (EI-HPC)
(2020)
Zentrale Archivierung und verteilte Kommunikation digitaler Bilddaten in der Pneumokoniosevorsorge
(2010)
Pneumokoniose-Vorsorgeuntersuchungen erfordern die Befundung einer Röntgenthoraxaufnahme nach ILO-Staublungenklassifikation. Inzwischen werden die benötigten Aufnahmen bereits in großem Umfang digital angefertigt und kommuniziert. Hierdurch entstehen neue Anforderungen an verwendete Technik und Workflow-Mechanismen, um einen effizienten Ablauf von Untersuchung, Befundung und Dokumentation zu gewährleisten.
Studienverläufe von Studenten weichen nicht selten vom offiziell geplanten Curriculum ab. Für eine den Studienerfolg verbessernde Planung und Weiterentwicklung von Studiengängen und Curricula fehlen den Verantwortlichen häufig Erkenntnisse über tatsächliche sowie typischerweise erfolgreiche und weniger erfolgreiche Studienverlaufsmuster. Process-Mining-Techniken können helfen, mehr Transparenz bei der Auswertung von Studienverläufen zu schaffen und so die Erkennung typischer Studienverlaufsmuster, die Überprüfung der Übereinstimmung der konkreten Studienverläufe mit dem vorgegebenen Curriculum sowie eine zielgerechte Verbesserung des Curriculums zu unterstützen.
Für die prototypische Erstellung von Virtual Reality (VR) Szenen auf Grundlage realer Umgebungen bieten sich Daten aus aktuellen Panorama-Kameras an. Diese Daten eignen sich jedoch nicht unmittelbar für die Integration in eine Game Engine. Wir stellen daher ein projektionsbasiertes Verfahren vor, mit dem Bilder und Videos im Fischaugenformat, wie sie z.B. die 360 Kamera Ricoh Theta erstellt, ohne Konvertierung in Echtzeit mit Hilfe der Unity Game Engine visualisiert werden können. Es wird weiterhin gezeigt, dass ein Panoramabild mit diesem Verfahren leicht manuell um grobe Tiefeninformation erweitert werden kann, sodass bei einer Darstellung in VR ein grober räumlicher Eindruck der Szene für einfach prototypische Umsetzungen ermöglicht wird.
Das Optimalziel für ein Logistiklager ist eine hohe Auslastung des Transportsystems. Es stellt sich somit die Frage nach der Auswahl der Aufträge, die gleichzeitig innerhalb des Lagers abgearbeitet werden, ohne Staus, Blockaden oder Überlastungen entstehen zu lassen. Dieser Auswahlprozess wird auch als Path-Packing bezeichnet. Diese Masterthesis untersucht das Path-Packing auf graphentheoretischer Ebene und stellt verschiedene Greedy-Heuristiken, eine Optimallösung auf Basis der Linearen Programmierung sowie einen kombinierten Ansatz gegenüber. Die Ansätze werden anhand von Messzeiten und Auslastungen unterschiedlich randomisiert erstellter Testdaten ausgewertet.
Das Cutting sticks-Problem ist in seiner allgemeinen Formulierung ein NP-vollständiges Problem mit Anwendungspotenzialen im Bereich der Logistik. Unter der Annahme, dass P ungleich NP (P != NP) ist, existieren keine effizienten, d.h. polynomiellen Algorithmen zur Lösung des allgemeinen Problems.
In diesem Papier werden Ansätze aufgezeigt, mit denen bestimmte Instanzen des Problems effizient berechnet werden können. Für die Berechnung wichtige Parameter werden charakterisiert und deren Beziehung untereinander analysiert.
Das Cutting sticks-Problem ist ein NP-vollständiges Problem mit Anwendungspotenzialen im Bereich der Logistik. Es werden grundlegende Definitionen für die Behandlung sowie bisherige Ansätze zur Lösung des Problems aufgearbeitet und durch einige neue Aussagen ergänzt. Insbesondere stehen Ideen für eine algorithmische Lösung des Problems bzw. von Varianten des Problems im Fokus.
Das Cutting sticks-Problem ist in seiner allgemeinen Formulierung ein NP-vollständiges Problem mit Anwendungspotenzialen im Bereich der Logistik. Unter der Annahme, dass P ungleich NP (P != NP) ist, existieren keine effizienten, d.h. polynomiellen Algorithmen zur Lösung des allgemeinen Problems.
In diesem Papier werden für eine Reihe von Instanzen effiziente Lösungen angegeben.
Studierende unserer Informatik-Studiengänge sehen nach unserer Erfahrung mehrheitlich die Relevanz von Usability und User Experience für eine erfolgreiche Produktentwicklung. Gleichzeitig sind die Studierenden durch ihr Informatik-Studium von der Auseinandersetzung mit Techniken geprägt. Sie zeigen dadurch teils große Schwierigkeiten sich in einem MCI-Kurs mit von der technischen Ebene abstrahierenden Methoden zu befassen. Diese Barriere erschwert es, die Studierenden in der Breite zur Mitarbeit in MCI-Kursen oder anderen auf Methoden ausgerichteten Kursen wie bspw. Requirements Engineering zu motivieren, und stellt Dozenten damit vor Herausforderungen bei der Gestaltung von Informatik-Curricula, die über MCI-Kurse hinausgehen.
In der vorliegenden Arbeit wurde ein Verfahren zur Analyse von Molekülen auf Grundlage ihrer molekularen Oberfläche und lokalen Werte für physiko-chemische und topografische Eigenschaften entwickelt. Der als Kernkomponente der Analyse entwickelte Fuzzy-Controller kombiniert molekulare Eigenschaften und selektiert die für Wechselwirkungen relevanten Merkmale auf der Oberfläche. Die Ergebnisse des Fuzzy-Controllers werden für die Berechnung von 3D-Deskriptoren und für die Visualisierung der ermittelten Domänen auf der Oberfläche herangezogen. Es werden zwei Arten von Deskriptoren berechnet. Deskriptoren, welche Flächeninhalte und Zugehörigkeiten zu den spezifizierten Bindungsmerkmalen der Domänen darstellen, und Deskriptoren, welche die räumliche Anordnung der Domänen zueinander beschreiben. Die vom Fuzzy-Controller überarbeitete Oberfläche wird im VRML-Format zur Visualisierung und weiteren Bearbeitung zur Verfügung gestellt. Die berechneten Deskriptoren werden zur Ähnlichkeitsanalyse von Liganden und zur Suche von komplementären Bereichen an der Bindungsstelle einesRezeptors eingesetzt. MTX in protonierter Form und DHF, die an das Enzym DHF-Reduktase binden, und die Inhibitoren Sildenafil, Tadalafil und Vardenafil des Enzyms PDE-5A wurden unter Ähnlichkeitsaspekten analysiert. Bei der Bestimmung von komplementären Bindungsmerkmalen wird ausgehend von den Bindungsmerkmalen eines Liganden nach komplementären Bereichen in der Bindungstasche des Rezeptors gesucht. Als Anwendungsbeispiele werden die Bindungsstelle des Enzyms DHF-Reduktase aus den Komplexen mit MTX und DHF und des Enzyms PDE-5A aus den Komplexen mit Sildenafil, Vardenafil und Tadalafil betrachtet. Insgesamt haben die Anwendungsbeispiele gezeigt, dass der vorgestellte Fuzzy-Controller Bindungsmerkmale auf der molekularen Oberfläche identifiziert unddie darauf basierenden, rotations- und translationsinvarianten Deskriptoren zur Ähnlichkeitsanalyse und zur Suche von komplementären Bereichen angewendet werden können.
Die Wahrnehmung des perzeptionellen Aufrecht (perceptual upright, PU) variiert in Abhängigkeit der Gewichtung verschiedener gravitationsbezogener und körperbasierter Merkmale zwischen Kontexten und aufgrund individueller Unterschiede. Ziel des Vorhabens war es, systematisch zu untersuchen, welche Zusammenhänge zwischen visuellen und gravitationsbedingten Merkmalen bestehen. Das Vorhaben baute auf vorangegangen Untersuchungen auf, deren Ergebnisse indizieren, dass eine Gravitation von ca. 0,15g notwendig ist, um effiziente Selbstorientierungsinformationen bereit zu stellen (Herpers et. al, 2015; Harris et. al, 2014).
In dem hier beschriebenen Vorhaben wurden nun gezielt künstliche Gravitationsbedingungen berücksichtigt, um die Gravitationsschwelle, ab der ein wahrnehmbarer Einfluss beobachtbar ist, genauer zu quantifizieren bzw. die oben genannte Hypothese zu bestätigen. Es konnte gezeigt werden, dass die zentripetale Kraft, die auf einer rotierenden Zentrifuge entlang der Längsachse des Körpers wirkt, genauso efektiv wie Stehen mit normaler Schwerkraft ist, um das Gefühl des perzeptionellen Aufrechts auszulösen. Die erzielten Daten deuten zudem darauf hin, dass ein Gravitationsfeld von mindestens 0,15 g notwendig ist, um eine efektive Orientierungsinformation für die Wahrnehmung von Aufrecht zu liefern. Dies entspricht in etwa der Gravitationskraft von 0,17 g, die auf dem Mond besteht. Für eine lineare Beschleunigung des Körpers liegt der vestibulare Schwellenwert bei etwa 0,1 m/s2 und somit liegt der Wert für die Situation auf dem Mond von 1,6 m/s2 deutlich über diesem Schwellenwert.
Verschiedene intelligente Heimautomatisierungsgeräte wie Lampen, Schlösser und Thermostate verbreiten sich rasant im privaten Umfeld. Ein typisches Kommunikationsprotokoll für diese Geräteklasse ist Bluetooth Low Energy (BLE). In dieser Arbeit wird eine strukturierte Sicherheitsanalyse für BLE vorgestellt. Die beschriebene Vorgehensweise kategorisiert bekannte Angriffsvektoren und beschreibt einen möglichen Aufbau für eine Analyse. Im Zuge dieser Arbeit wurden einige sicherheitsrelevante Probleme aufgedeckt, die es Angreifern ermöglichen die Geräte vollständig zu übernehmen. Es zeigte sich, dass im Standard vorgesehene Sicherheitsfunktionen wie Verschlüsselung und Integritätsprüfungen häufig gar nicht oder fehlerhaft implementiert sind.
Die Vorstandsperspektive
(2013)
Künstliche Intelligenz (KI) ist aus der heutigen Gesellschaft kaum noch wegzudenken. Auch im Sport haben Methoden der KI in den letzten Jahren mehr und mehr Einzug gehalten. Ob und inwieweit dabei allerdings die derzeitigen Potenziale der KI tatsächlich ausgeschöpft werden, ist bislang nicht untersucht worden. Der Nutzen von Methoden der KI im Sport ist unbestritten, jedoch treten bei der Umsetzung in die Praxis gravierende Probleme auf, was den Zugang zu Ressourcen, die Verfügbarkeit von Experten und den Umgang mit den Methoden und Daten betrifft. Die Ursache für die, verglichen mit anderen Anwendungsgebieten, langsame An- bzw. Übernahme von Methoden der KI in den Spitzensport ist nach Hypothese des Autorenteams auf mehrere Mismatches zwischen dem Anwendungsfeld und den KI-Methoden zurückzuführen. Diese Mismatches sind methodischer, struktureller und auch kommunikativer Art. In der vorliegenden Expertise werden Vorschläge abgeleitet, die zur Auflösung der Mismatches führen können und zugleich neue Transfer- und Synergiemöglichkeiten aufzeigen. Außerdem wurden drei Use Cases zu Trainingssteuerung, Leistungsdiagnostik und Wettkampfdiagnostik exemplarisch umgesetzt. Dies erfolgte in Form entsprechender Projektbeschreibungen. Dabei zeigt die Ausarbeitung, auf welche Art und Weise Probleme, die heute noch bei der Verbindung zwischen KI und Sport bestehen, möglichst ausgeräumt werden können. Eine empirische Umsetzung des Use Case Trainingssteuerung erfolgte im Radsport, weshalb dieser ausführlicher dargestellt wird.
Aufgrund eines nahezu gleichlautenden Beschlusses des Kreistages im Rhein-Sieg-Kreis (RSK) und des Hauptausschusses der Stadt Bonn im Jahr 2011 wurden die jeweiligen Verwaltungen beauftragt, gemeinsam mit den Energieversorgern der Region ein Starthilfekonzept Elektromobilität zu entwickeln. In Folge dieses Beschlusses konstituierte sich Ende 2011 ein Arbeitskreis, der aus den Verwaltungen des Rhein-Sieg-Kreises und der Stadt Bonn, den Energieversorgern SWB Energie und Wasser, der Rhenag, den Stadtwerken Troisdorf, der Rheinenergie und den RWE besteht. Die inhaltlichen Schwerpunkte, die inzwischen in drei Arbeitskreisen behandelt werden, umfassen den Ausbau der Ladeinfrastruktur, die Öffentlichkeitsarbeit und die Bereitstellung von Strom aus regenerativen Quellen durch den Zubau entsprechender Anlagen in der Region. Während Maßnahmen zur Öffentlichkeitsarbeit und die Bereitstellung Grünen Stroms aus den Arbeitskreisen direkt bearbeitet und bewegt werden, ist dies aufgrund der Komplexität des Themas und der zahlreichen Einflussgrößen beim Ausbau der Ladeinfrastruktur nicht möglich. Daraus entstand die Überlegung einer Kooperation mit der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg.
Kollaborative Industrieroboter werden für produzierende Unternehmen immer kosteneffizienter. Während diese Systeme für den menschlichen Mitarbeiter eine große Hilfe sein können, stellen sie gleichzeitig ein ernstes Gesundheitsrisiko dar, wenn die zwingend notwendigen Sicherheitsmaßnahmen nur unzureichend umgesetzt werden. Herkömmliche Sicherheitseinrichtungen wie Zäune oder Lichtvorhänge bieten einen guten Schutz, aber solch statische Schutzvorrichtungen sind in neuen, hochdynamischen Arbeitsszenarien problematisch.
Im Forschungsprojekt BeyondSPAI wurde ein Funktionsmuster eines Multisensorsystems zur Absicherung solcher dynamischer Arbeitsszenarien entworfen, implementiert und im Feld getestet. Kern des Systems ist eine robuste optische Materialklassifikation, die mit Hilfe eines intelligenten InGaAs-Kamerasystems Haut von anderen typischen Werkstückoberflächen (z.B. Holz, Metalle od. Kunststoffe) unterscheiden kann. Diese einzigartige Eigenschaft wird genutzt, um menschliche Mitarbeiter zuverlässig zu erkennen, so dass ein konventioneller Roboter in Folge als personenbewusster Cobot arbeiten kann.
Das System ist modular und kann leicht mit weiteren Sensoren verschiedenster Art erweitert werden. Es kann an verschiedene Marken von Industrierobotern angepasst werden und lässt sich schnell an bestehenden Robotersystemen integrieren. Die vier vom System bereitgestellten Sicherheitsausgänge können dazu verwendet werden - abhängig von der durchdrungenen Überwachungszone - entweder eine Warnung auszugeben, die Bewegung des Roboters auf eine sichere Geschwindigkeit zu verlangsamen, oder den Roboter sicher anzuhalten. Sobald alle Zonen wieder als „eindeutig frei von Personen“ identifiziert sind, kann der Roboter wieder beschleunigen, seine ursprüngliche Bewegung wiederaufnehmen und die Arbeit fortsetzen.
Als Basis für Simulationen innerhalb virtueller Umgebungen werden meist unterliegende Semantiken benötigt. Im Fall von Verkehrssimulationen werden in der Regel definierte Verkehrsnetzwerke genutzt. Die Erstellung dieser Netzwerke wird meist per Hand durchgeführt, wodurch sie fehleranfällig ist und viel Zeit erfordert. Dieses Projekt wurde im Rahmen des AVeSi Projektes durchgeführt, in dem an der Entwicklung einer realistischen Verkehrssimulation für virtuelle Umgebung geforscht wird. Der im Projekt angestrebte Simulationsansatz basiert auf der Nutzung von zwei Komplexitätsebenen – einer mikroskopischen und einer mesoskopischen. Um einen Übergang zwischen den Simulationsebenen zu realisieren ist eine Verknüpfung der Verkehrsnetzwerke notwendig, was ebenfalls mit einem hohen Zeitaufwand verbunden ist. In diesem Bericht werden Modelle für Verkehrsnetzwerke beider Ebenen vorgestellt. Anschließend wird ein Ansatz beschrieben, der eine automatische Generierung und Verknüpfung von Verkehrsnetzwerken beider Modelle ermöglicht. Als Grundlage für die Generierung der Netzwerke dienen Daten im OpenDRIVE®-Format. Zur Evaluierung wurden wirklichkeitsgetreue OpenStreetMap-Daten, durch Verwendung einer Drittanbietersoftware, in OpenDRIVE®-Datensätze überführt. Es konnte nachgewiesen werden, dass es durch den Ansatz möglich ist, innerhalb weniger Minuten, große Verkehrsnetzwerke zu erzeugen, auf denen unmittelbar Simulationen ausgeführt werden können. Die Qualität der zur Evaluierung generierten Netzwerke reicht jedoch für Umgebungen, in denen ein hoher Realitätsgrad gefordert wird, nicht aus, was einen zusätzlichen Bearbeitungsschritt notwendig macht. Die Qualitätsprobleme konnten darauf zurückgeführt werden, dass der Detailgrad, der den Evaluierungsdaten zu Grunde liegenden OpenStreetMap-Daten, nicht hoch genug und der Überführungsprozess nicht ausreichend transparent ist.
"Visual Computing" (VC) fasst als hochgradig aktuelles Forschungsgebiet verschiedene Bereiche der Informatik zusammen, denen gemeinsam ist, dass sie sich mit der Erzeugung und Auswertung visueller Signale befassen. Im Fachbereich Informatik der FH Bonn-Rhein-Sieg nimmt dieser Aspekt eine zentrale Rolle in Lehre und Forschung innerhalb des Studienschwerpunktes Medieninformatik ein. Drei wesentliche Bereiche des VC werden besonders in diversen Lehreinheiten und verschiedenen Projekten vermittelt: Computergrafik, Bildverarbeitung und Hypermedia-Anwendungen. Die Aktivitäten in diesen drei Bereichen fließen zusammen im Kontext immersiver virtueller Visualisierungsumgebungen.
Publikation von Umweltdaten
(2010)
Publikation Umweltdaten
(2009)
Maßgefertigte Abläufe
(2017)
Der Einsatz von Agentensystemen ist vielfältig, dennoch sind aktuelle Realisierungen lediglich in der Lage primär regelkonformes oder aber „geskriptetes“ Verhalten auch unter Einsatz von randomisierten Verfahren abzubilden. Für eine realistische Repräsentation sind jedoch auch Abweichungen von den Regeln notwendig, die nicht zufällig sondern kontextbedingt auftreten. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde ein realitätsnaher Straßenverkehrssimulator realisiert, der mittels eines detailliert definierten Systems für kognitive Agenten auch diese irregulären Verhaltensweisen generiert und somit ein realistisches Verkehrsverhalten für die Verwendung in VR-Anwendungen simuliert. Durch das Erweitern der Agenten mit psychologischen Persönlichkeitsprofilen, basierend auf dem „Fünf-Faktoren-Modell“, zeigen die Agenten individualisierte und gleichzeitig konsistente Verhaltensmuster. Ein dynamisches Emotionsmodell sorgt zusätzlich für eine situationsbedingte Adaption des Verhaltens, z.B. bei langen Wartezeiten. Da die detaillierte Simulation kognitiver Prozesse, der Persönlichkeitseinflüsse und der emotionalen Zustände erhebliche Rechenleistungen verlangt, wurde ein mehrschichtiger Simulationsansatz entwickelt, der es erlaubt den Detailgrad der Berechnung und Darstellung jedes Agenten während der Simulation stufenweise zu verändern, so dass alle im System befindlichen Agenten konsistent simuliert werden können. Im Rahmen diverser Evaluierungsiterationen in einer bestehenden VR-Anwendung – dem FIVIS-Fahrradfahrsimulator des Antragstellers - konnte eindrucksvoll nachgewiesen werden, dass die realisierten Konzepte die ursprünglich formulierten Forschungsfragestellung überzeugend und effizient lösen.