Forschungsschwerpunkt 1: Kontexterkennung und -analyse
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Prof. Kirste: Modelle und Deskriptoren für physische Umgebungen. Aufgabe eines Ensembles ist es, sich möglichst "sinnvoll" bzw. "optimal" im Hinblick auf die Bedürfnisse der betroffenen Nutzer zu verhalten. Dazu ist es zunächst erforderlich, eine präzise Definition der Bedeutung von "optimal" bzw. "sinnvoll" in Bezug auf das Verhalten eines Ensembles zu entwickeln. Wir benötigen also eine normative Theorie der Welt, in der die notwendigen Variablen identifiziert werden und auf deren Basis die relevanten Situationen und das jeweils optimale Verhalten eines Ensembles definiert werden kann. Das Hauptgewicht unserer Untersuchungen liegt auf der Unterstützung des Nutzers bei der Interaktion mit der realen Welt. Daher werden Aspekte wie Ort, Orientierung, Helligkeit, Lautstärke, Wahrnehmbarkeit von Medien eine zentrale Bedeutung haben, damit sich Konzepte wie "das am besten wahrnehmbare Display" formulieren lassen. Dieses Modell liefert eine Möglichkeit, das globale Idealverhalten eines Ensembles in einer gegebenen Situation zu definieren. Es ist dann die Herausforderung, das globale Ideal auf Basis von möglichst lokalen Informationen und Interaktionen zwischen den Mitgliedern.
Stipendiat (01.11.2006-31.10.2010): Christoph Burghardt
Stipendiatin (15.05.2010-14.04.2012): Kristina Yordanova
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Prof. Timmermann: Mikrolokalisierung und Raumlage. Moderne Funktechnologien, insbesondere Transponder-Technologien, können neben ihrer Funktion der Datenübertragung als Instrument zur Bestimmung von Position und Orientierung genutzt werden. Position und Orientierung sind elementare Kontextinformationen und Basis von Modellen und Algorithmen, die innerhalb eines smarten Ensembles zum Einsatz kommen. Insbesondere die Mobilität von Ensembleteilnehmern erfordert eine stetige Anpassung der Zustandsmodelle und Optimalitätskriterien an veränderte Positionen und Orientierungen. Zentrale Aufgaben dieser Dissertation sind 1) Evaluierung der Qualität, Zuverlässigkeit und praktischen Einsetzbarkeit von Verfahren zur Positions- und Orientierungsbestimmung mobiler Geräte und insbesondere 2) die Entwicklung neuer Verfahren zur genauen Positions- und Orientierungsbestimmung. Speziell sollen Verfahren untersucht werden, die auf dem Transponder-Prinzip beruhen (RFID-Systeme). Für die Positionsbestimmung soll sowohl die Kombination stationäre RFID-Tags/mobiles Lesegerät als auch die Kombination mobile RFID-Tags/stationäre Lesegeräte betrachtet werden. Für die Erkennung der Raumlage ist die Möglichkeit der Anbringung mehrerer RFID-Tags an einem Objekt zu untersuchen. Dabei soll folgende Eigenschaft von RFID-Systemen ausgenutzt werden: die Erkennbarkeit von RFID-Tags ist maßgeblich von der Ausrichtung der Antennen von Lesegerät und Tag zueinander abhängig.
Stipendiat (01.10.2006-31.12.2009): Dominik Lieckfeld
Stipendiat (01.04.2010-31.03.2012): Benjamin Wagner
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Prof. Tavangarian: Zuverlässige, kontextbezogene Geräte-Sensoren-Netzwerke in horizontalen und vertikalen drahtlosen Kommunikationsarchitekturen. Im Rahmen dieses Teilprojekts wird die Bereitstellung einer flexiblen Gerätekommunikation angestrebt, die einen zuverlässigen kontextorientierten Datenaustausch unter weitgehender Integration von funk- und kabelgebundenen Technologien jeglicher Art und unter der Berücksichtigung von jeweiligen Qualitätsanforderungen beim Datenaustausch zwischen den mobilen Systemen und den in der Umgebung befindlichen Sensoren ermöglicht. In diesem Vorhaben werden automatisch konfigurierbare vertikale und horizontale Kommunikationsverbindungen entwickelt, mit denen der ressourcenschonende Informationsaustausch zwischen den Sensoren, den mobilen Systemen, sowie den durch Festnetz angeschlossenen zentralen System- und Applikationsservern. Dabei werden der Kontext zur Ausführung einer Anwendung und die Selektion der verfügbaren Kommunikationskanäle eine Berücksichtigung finden.
Stipendiat (15.10.2006-14.01.2010): Enrico Dressler
Stipendiat (01.08.2010-31.12.2012): Alexander Gladisch
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Forschungsschwerpunkt 2: Multimodale Interaktion und Visualisierung
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Prof. Forbrig: Spezifikation kontextabhängigen, kooperativen Arbeitens in mobilen Umgebungen. Bisherige Spezifikationen von Systemen basieren auf eingeschränkten Sichten. Es gibt Zielmodelle, Aufgabenmodelle, Objektmodelle, Rollenmodelle und Umgebungsmodelle. Die Modelle liefern unterschiedliche Sichten auf ein System, sind aber noch unzureichend miteinander verbunden. Ziel ist eine Spezifikationssprache, die diese Nachteile vermeidet und eine ganzheitliche Herangehensweise ermöglicht. Die Präsentation der Sprache ist in die UML zu integrieren. Dies soll in Form spezieller Aktivitätsdiagramme erfolgen, die eingeschränkter (strukturierter) genutzt werden. Gleichzeitig werden die Diagramme durch die Nutzung von Stereotypen für temporale Beziehungen ausdrucksstärker gestaltet werden.
Stipendiat (01.12.2006-30.11.2011): Maik Wurdel
Stipendiat (01.05.2010-30.04.2012): Michael Zaki
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Prof. Schumann: Visuelle Oberflächen in Smart Ensembles. Ziel ist es, ein Modell zur Generierung angepasster visueller Schnittstellen in heterogenen, adhoc-Umgebungen zu entwickeln und umzusetzen. Das schließt eine dynamische Auswahl und Zuordnung von Informationen zu Geräten sowie die adaptive Wahl geeigneter Darstellungstechniken auf der Basis der gegebenen Kontextparameter ein. Eine besondere Herausforderung stellt dabei das Reagieren auf sich dynamisch verändernde Anforderungen dar. Hierzu gehört auch eine ambiente Informationsdarstellung (z.B. zu einem neuen Diskussionspunkt) auf der Basis von Kontextinformationen (z.B. Nutzerprofile von Teammitgliedern).
Stipendiat (01.10.2006-31.12.2009): Conrad Thiede
Stipendiat (01.10.2009-30.09.2011): Axel Radloff
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Prof. Forbrig: Usability Tests in mobilen Umgebungen. Das Testen der Benutzbarkeit von Software in mobilen Anwendungen ist eine spezielle Herausforderung, da die Überprüfung unter Laborbedingungen nicht ausreicht. Selbst die Tests im Labor gestalten sich bereits schwieriger als normale Untersuchungen. Ziel ist eine Methodik, die es ermöglicht, die Aktivitäten der Beteiligten ohne deren Beeinflussung zu erfassen und auszuwerten. Dazu sind die aktuellen Zustände der Modellinstanzen auszuwerten, deren Metamodelle für die Softwareentwicklung die Basis bildeten.
Stipendiat (01.11.2006-31.01.2010): Stefan Propp
Stipendiat (01.06.2010-31.05.2011): Rene Zilz
Prof. Staadt: Interaktion in hochaufgelösten Displayumgebungen. Zur visuellen Darstellung großer und komplexer Datenmengen werden in zunehmendem Maße großflächige hochaufgelöste Displays eingesetzt. Im Vergleich zur Desktopdisplays können komplexe Visualisierungen nicht nur auf einer höheren Detailstufe, sondern auch im Kontext der sie umgebenden Informationen dargestellt werden. Der Einsatz von und die Interaktion mit solchen Displayumgebungen im Bereich von Smart Ensembles und Multimodal Appliances ist bis heute nur unzureichend untersucht worden. Dieses Promotionsvorhaben wird zentrale Fragestellungen untersuchen, deren Lösung zum Einsatz dieser Displaytechnologie in zukünftigen Systemen führen wird. Ziel dieses Promotionsvorhabens ist die Entwicklung von Mechanismen und Methoden zur effektiven Einbindung von hochaufgelösten interaktiven Displayumgebungen in Smart Ensembles. Hierbei sind insbesondere die Verwendung unterschiedlicher Sensortechnologien zur effektiven 3D Interaktion zu untersuchen. Die Verwendung des Displaysystems als (inter-)aktives oder passives Gerät muss von der aktuellen Position und Tätigkeit des Benutzers abhängen.
Stipendiat (01.01.2010-31.12.2011): Anke Lehmann
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Forschungsschwerpunkt 3: Intentionserkennung und Strategieentwicklung
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Prof. Uhrmacher: Synthese von Assistenzdiensten in Adhoc Multi-Media Umgebungen. Ziel ist es, bei einem spontanen Zusammentreffen von Multi-Media Geräten dem Nutzer mögliche emergente Assistenzdienste zu synthetisieren. Für eine zielgerichtete und koordinierte Komposition von Diensten entsprechend den Präferenzen des Nutzers und dem aktuellen Kontext spielen Planungsmethoden eine wichtige Rolle. Dabei gilt es Optionen, Ziele und Präferenzen dynamisch abzuwägen. Hierfür soll eine flexible Lösung entwickelt werden, um der Dynamik und der Heterogenität des Ensembles gerecht zu werden. Ein mobiler Broker soll entwickelt werden, welcher mittels Ontologie, Umgebungsmodell, Präferenzen, Planer und Inferenzsystem, bottom up mögliche "neue" Assistenzdienste identifiziert. Damit steht die Dienstekomposition im Mittelpunkt des Forschungsinteresses.
Stipendiat(1.12.2006-28.02.2010): Florian Marquardt
Stipendiat(15.12.2009-14.12.2011): Alexander Steiniger
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Prof. Kirste: Spontane Kooperation von Multimedia-Geräten. Durch die Konzipierung geeigneter Kooperationsverfahren sollen Multimedia-Appliances in die Lage versetzt werden, in Bezug auf die Ziele des Nutzers - d.h., in Bezug auf die von Prof. Uhrmacher synthetisierten Assistenzdienste - spontan und situationsspezifisch zu kooperieren. Ad-hoc Ensembles sollen das Verhalten dedizierter intelligenter Umgebungen nachbilden können. Dabei soll gewährleistet werden, dass jede Appliance nur ihren eigenen Beitrag zum gemeinsamen Ziel bewerten können muss, ohne dass die Menge der möglichen Ziele a-priori bekannt ist.
Im Mittelpunkt steht damit die Entwicklung verteilter Kooperationsverfahren für offene Zieldomänen, wobei insbesondere auch Ensembles unterstützt werden sollen, bei denen kausale Abhängigkeiten zwischen Operationen der Ensemblemitglieder bestehen. Dabei werden trainingsfreie Verfahren gesucht, die ohne Einlernphase arbeiten können. Dies komplementiert die Arbeiten von Prof. Salomon.
Stipendiat (01.02.2007-31.01.2010): Christiane Plociennik (geb. Reiße)
Stipendiat (01.05.2010-30.04.2012): René Leistikow
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Prof. Salomon: Globale Kooperation durch Selbstorganisation, Lernen und künstliche Evolution. Ausgehend von dem Wunsch, emergente kooperative Assistenz zu erzielen, hat diese Dissertation das Ziel, die globale und sinnvolle Koordination einer großen Zahl unabhängiger Geräte durch die Nutzung von Erfahrungswissen und Feedback iterativ, Über Nutzungsepisoden des Ensembles hinweg zu optimieren.
Aufgrund von Eigenschaften wie Selbstorganisation und Lernen erscheinen hier besonders Soft Computing Methoden geeignet. Mit der Realisierung von reaktivem Verhalten, das auf Nutzerinteraktion, sozialer Kooperation sowie mehrdimensionaler Optimierung basiert, stellt diese Dissertation eine duale Ergänzung zu den deliberativen Ansätzen von Prof. Uhrmacher und Prof. Kirste dar. Sie komplementiert die trainingsfreien Verfahren von Prof. Kirste.
Stipendiat (01.10.2006-28.02.2009): Ulf Ochsenfahrt
Stipendiat (01.03.2009-28.02.2011): Enrico Heinrich
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Forschungsschwerpunkt 4: Datenhaltung, Ressourcen- und Infrastrukturmanagement
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Prof. Cap: Inhaltlich entkoppelte Kommunikation in heterogenen, veränderlichen Netzwerktopologien. Spontane intelligente Umgebungen bilden sich durch die Kollaboration der einen Nutzer umgebenden Geräte in einer beliebigen Umgebung. Dazu ist es notwendig, dass die auf den Geräten befindlichen Anwendungen Daten austauschen können. Sie dienen also in der spontanen intelligenten Umgebung als Nachrichtenproduzenten und -konsumenten. Die wesentlichen Herausforderungen in einer solchen Umgebung sind die heterogene Struktur und deren Veränderlichkeit. Die Geräte in der Umgebung nutzen verschiedene, teilweise inkompatible oder administrativ getrennte Kommunikationstechnologien und die Zusammensetzung und Geräteanordnung verändert sich ständig. Daher beschäftigt sich diese Arbeit mit neuen Arten entkoppelter Kommunikation, mit deren Hilfe Nachrichtenproduzenten und -konsumenten, auch wenn sie durch verschiedene Kommunikationstechnologien in einer sich ständig ändernden Umgebung getrennt sind und die veröffentlichten Nachrichten zuerst in andere Formate umgewandelt werden müssen, bevor sie von den Konsumenten verstanden werden, erfolgreich Nachrichten austauschen können. Dazu werden dritte Anwendungen, die in der Lage sind, die notwendige Umwandlung oder Übersetzung von Nachrichten durchzuführen, automatisch in den Kommunikationsprozess eingebunden.
Stipendiat (01.10.2006-30.09.2010): Henry Ristau
Stipendiat (01.02.2010-31.01.2012): David Gaßmann
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Prof. Heuer: Anfrageverarbeitung in spontanvernetzten Umgebungen mit Sensoren. In vielen P2P-Ansätzen werden unstrukturierte Daten oder Binärdateien verwaltet, Suchanfragen werden nur nach einem Schlüssel unterstützt. Die hier untersuchten Anwendungen erfordern jedoch die Verwaltung komplexer Daten und die Bearbeitung komplexer Anfragen. Komplexe Daten erfordern dabei eine Über Dateien hinausgehende Struktur und Beziehungen unter den Daten; komplexe Anfragen bestehen aus mehreren Teilanfragen, von denen einzelne auch auf verschiedenen Knoten eines mobilen Ad-hoc-Netzes bearbeitet werden können. Außerdem kann sowohl nach der Struktur als auch strukturunabhängig mit Information Retrieval-Techniken gesucht werden.
Zur Bearbeitung solcher Anfragen werden Strategien zur Anfrageverarbeitung und Methoden zur Datenverteilung konzipiert. Diese werden an die Dynamik des mobilen Ad-hoc-Netzes und die Komplexität von Anfragen und Daten angepasst. Um die Effizienz und Effektivität der Strategien zu bewerten, sollen synthetische Tests mittels Simulationen und realen Anwendungsszenarien untersucht werden. Dabei stehen Skalierbarkeit und Robustheit der erreichten Lösungen im Zentrum.
Stipendiat: (01.10.2008-30.09.2011) André Peters
Stelle frei ab 01.10.2010
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Prof. Cap: Vertraulichkeitsmodelle in Smart Appliance Ensembles. Umgebungen, in denen Interaktionen und Kontext für smarte Dienste gespeichert und ausgetauscht werden, müssen für den ubiquitären Zugriff ad-hoc hinzutretender Dienstleister und Sensorkomponenten zugänglich sein. Zugleich enthalten sie Informationen, die aus Sicherheits- und Privatheitssicht ausgesprochen sensibel sind. Daher soll ein Vertrauenskonzept für solche Kontext- Speicher entwickelt werden. Dazu soll der Speicher in unterschiedliche Layer eingeteilt werden (Bsp: rohe Sensorinformation, abgeleiteter Kontext, Geräteinteraktionen), die auf jeweils angepasste Weise pseudonymisiert werden. Die Layer sind jeweils nur für bestimmte Zwecke in der Architektur zugänglich, die in angepassten Sandbox-Umgebungen bearbeitet werden. Dabei kann auf umfangreiche Vorarbeiten mit Sicherheitsarchitekturen im ad-hoc Bereich und bei Kleinstgeräten zurückgegriffen werden.
Lösungsansätze finden sich im Bereich des automatisierten, profilbasierten Sicherheitsmanagements. Die Sicherheitsanforderungen der Anwendung und das Vertrauen, das einzelne Komponenten dem Ensemble entgegen bringen, hängen stark vom jeweiligen Nutzungskontext und Aufenthaltsort des Benutzers ab, sind also kontextgesteuert. Ebenso lehrt die Praxis, dass eine exakte Modellierung von Sicherheitsproblemen oft nicht zufriedenstellend möglich ist. Stochastische Ansätze und Verfahren des unscharfen Schließens, die sich bereits in konkreten Anwendungen bewährt haben, können hier weiterhelfen.
Stipendiat (1.2.2007-31.1.2010): Christian Bünnig
Stipendiat (1.3.2010-28.2.2012): Till Wollenberg
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Prof. Tavangarian: Kontextorientierte Gerätekommunikation. Kontextbezogene Anwendungen müssen in die Lage versetzt werden, auf Änderungen in der Realwelt zu reagieren. Beispielsweise wird ein Lernarrangement geändert, wenn zwei Studierende in einer Bibliothek zusammenkommen. Das Ereignis "Studierende treffen sich" ist ein situationsbedingter Vorgang mit einem Bezug zur Realwelt, der durch Auswertung von Sensorinformation (z. B. GPS-Daten) beobachtet und - sobald es eintritt - an die Studierenden kommuniziert werden muss. Im Gegensatz zu einer sender- oder empfängerinitiierten Kommunikation werden hier die Sender und Empfänger durch das Ereignis bestimmt, d.h. es liegt ein ereignisinitiierte Kommunikation vor. Bekannte ereignisgetriebene Dienste werden primär für homogene, relativ statische Netzstrukturen in Betracht gezogen. Um die Ereignisbeobachtung situationsbedingt und unabhängig von den konkreten Sensorsystemen und der Verarbeitung von Sensordaten in einer heterogenen Netzumgebung gestalten zu können, sind adäquate Abstraktionen zur Erfassung von Ereignissen zu definieren und zu entwickeln. Somit bieten sich als Lösungsansatz zur Beherrschung der oben angesprochenen Probleme Verfahren mit jeweils einem abstrakten Modell der Kommunikationsumgebung an, das eine kontextbezogene Erfassung und Behandlung von Ereignissen für bestimmte Szenarien abbildet. Mit diesen Verfahren wird die Situation der Benutzer in vielen Anwendungen mit einem Kontextbezug in der realen Umgebung berücksichtigt.
In der vorliegenden Aufgabenstellung soll daher ein Ansatz zur Kommunikation von Knoten Verfahren auf der Basis von abstrakten Modellen der Umgebung und der Szenarien verfolgt werden. Dabei sind insbesondere Aspekte wie Heterogenität der Netzinfrastruktur, Beobachtung und Semantiken von Ereignissen sowie Anforderungen an QoS u. u.ä. explizit zu berücksichtigen. Das Verfahren stellt somit ein logisches Kommunikationsnetz aus heterogenen Verbindungsstrukturen zwischen den Appliances mit unterschiedlichen Kommunikationskanälen dar, in dem die Kommunikationsarchitekturen für eine effiziente und zuverlässige Ereignis- Beobachtung und Ereignis-Bearbeitung konzipiert werden.
Stipendiat (1.2.2007-31.1.2010): Raphael Zender
Stipendiat (15.1.2010-14.1.2012): Philipp Lehsten
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Prof. Timmermann: Kontextbasierte Ressourcenoptimierung. Ziel der kontextbasierten Ressourcennutzung ist die effiziente Überwachung, Arbitration und Allokation der Ensemble-Ressourcen unter Berücksichtigung von Kontextinformationen, die die Teilnehmer des Ensembles beziehungsweise eine umgebende Infrastruktur zur Verfügung stellen. Eine Ressource ist in diesem Zusammenhang ein zumindest temporär knappes Gut, das erforderlich ist zur Erfüllung von Ensembleaufgaben. Für diese Dissertation beschränkt sich die Ressourcendefinition auf geräteübergreifende, aggregierbare Ressourcen wie Bandbreite, Energie oder Rechenleistung. Eine effiziente Ressourcennutzung umfasst (1) die Abwägung von Kosten/Nutzen- Verhältnissen bei der Ressourcennutzung, insbesondere ein schonender Umgang mit knappen Ressourcen wenn möglich durch eine höhere Beanspruchung freier, d.h. nicht knapper Ressourcen, (2) die Vermeidung temporärer und lokaler Maxima bei der Ressourcen-Beanspruchung und (3) die Auflösung von Zielkonflikten zwischen Ensembleaufgaben bei der Ressourcenbeanspruchung. Folgende Teilfragen sollen Untersuchungsgegenstand der Dissertation sein: (1) Wie kann ein mobiles Gerät die Ressourcen eines smarten Ensembles erkennen und wie kann der Ressourcenbedarf einer Ensembleaufgabe zuverlässig vorhergesagt werden? (2) Wie lassen sich Trade-Offs zwischen konkurrierenden Optimierungsstrategien finden und nach welchen Kriterien wird eine effiziente Aufgabenbearbeitung bestimmt? (3) Wie kann parasitäres Verhalten einzelner Ensembleteilnehmer erkannt, eingedämmt und verhindert werden?
Stipendiat
(01.11.200-31.12.2006): Peter Danielis
(01.03.2007-28.02.2010): Jiaxi You
(01.07.2010-31.12.2012): Sebastian Unger
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