Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät - Institut für Informatik

Protokollsimulation selbstorganisierender Systeme [Homepage]

In den letzten Jahren haben selbstorganisierende Netze immer mehr das Interesse der Forschung auf sich gezogen, da sie sich prinzipiell ohne eine zenral verwaltete Infrastruktur aufbauen und auch dynamisch modifizieren lassen. Da sich bei diesen Netzen im Allgemeinen die Zielknoten außerhalb der Reichweite von Quellknoten befinden können, wird eine Wegewahl benötigt, die einen Pfad für die Daten zwischen dem Sender und dem Empfänger berechnet und auch Weiterleitungsmechnismen für Pakete über eventuell mehrere Knoten hinweg bereitstellt. Hieraus entstehen viele zusätzliche Probleme im Vergleich zu zentral-verwalteten Netzen. Ohne die Entwicklung geeigneter Modelle und deren experimentelle Untersuchung ist eine Weiterentwicklung dieser Kommunikationsform undenkbar. Im Seminar werden Modellierungsverfahren zur Next-Event-Simulation am Beispiel realer Protokolle angewendet und untersucht.

ULF (Unified Language Family) [Homepage]

»Wenn die Sprache nicht stimmt, ist das was gesagt wird, nicht das, was gemeint ist.« (Konfuzius)

Zu den von der ITU-T empfohlenen Beschreibungstechniken reaktiver Systeme gehören eine Reihe formaler Sprachen URN (User Requirement Notation), eODL (extented Object Definition Language), SDL (Specification and Description Language), MSC (Message Sequence Charts), TTCN (Tree and Tabular Combined Notation). Häufig wird behauptet, diese Sprachen sind in ihrer Kombination das bessere UML. Tatsächlich besitzen die ITU-Sprachen jeweils eine formale Semantik, die ihre eindeutige Interpretation sichert. Dennoch ist ihre integrierte Verwendung nicht unkritisch und wird insbesondere auch nicht von Werkzeugen unterstützt. Im Seminar wird die Entwicklung gemeinsamer Metamodelle für diese Sprachen untersucht, von der man sich wesentliche Vorzüge ihrer integrierten Nutzung erhofft. Im Vordergrund stehen Übergänge grammatik-basierter Sprachdefinitionen zu metamodell-basierten Definitionen, der Aufbau von Modell-Datenbanken (Repositories) und die Entwicklung geeigneter Transformatoren.

Metamodellierung für Modellgetriebene Softwareentwicklung mit MDA und UML [Homepage]

Obwohl die Konzepte der Metamodellierung schon lange bekannt sind und benutzt werden, hat dieser Ansatz in den letzten Jahren einen Aufschwung erfahren, und zwar vor allem durch die Aktivitäten der OMG. In deren MDA (Model Driven Architecture) spielen Modelle und Modelle von Modellen (also Metamodelle) die entscheidende Rolle. Der bekannteste Vertreter aus dieser Umgebung ist UML. Das Seminar möchte sich nicht nur mit UML beschäftigen, sondern vielmehr mit dem Metamodell dahinter und allgemeineneren Metamodellierungskonzepten. Vorkenntnisse sind zwar hilfreich, aber nicht erforderlich.

Selbst-organisierende Middleware für mobile Systeme [Homepage]

In diesem Projekt-Seminar begleiten wir das Berlin Roof Net-Projekt, welches den Aufbau eines drahtlosen multi-hop-Netzwerkes, basierend auf umprogrammierten 802.11 Zugangspunkten, zum Ziel hat. Mit dieser Technologie lassen sich viele Anwendungen realisieren, wie z.B. Community-Netze oder Sensor-Netze. Themenauswahl: Routing-Protokolle, Sicherheitsfragen, simulative Analyse von Protokollen.

Peer-to-Peer-Netze [Homepage]

In diesem einmalig angebotenen Seminar besprechen wir neueste Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Peer-to-Peer Systeme, die dadurch charakterisiert sind, dass sie sich selbst organisieren, dezentral arbeiten und nahezu alle Kommunikationsstrukturen symmetrisch sind. Dieses Seminar gehört inhaltlich zum Modul "Mobile Networks", kann aber unabhängig von diesem besucht werden. Themenauswahl: Distributed Hash Tables, Routing, verteilte Abstimmverfahren, Sicherheit und Robustheit.

Sicherheit in drahtlosen Netzen [Homepage]

Dieses einmalig angebotene Seminar ist eine optionale Erweiterung des Moduls "Security Engineering". In Vorträgen stellen die Teilnehmer aktuelle Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der selbst-organisierenden drahtlosen Netzwerke vor. Themenauswahl: Identitätsfeststellung, Datenverschlüsselung, Gebührenabrechnung (Accounting, Charging), Integration von kommerziellen Mobilnetzen mit ad-hoc Strukturen, beispielsweise Personal Area Netzen (PAN).

Requirements Engineering für Entwicklungs- und Produktionsprozesse

Fortführung des Projektes aus dem Sommersemester 2005:
Entwicklungsprojekte in kleineren und mittleren Unternehmen, die im Bereich eingebetteter Systeme tätig sind, stellen erfahrungsgemäß zusätzliche Anforderungen an Projektmanagement-Software, die von Standardlösungen nur schwer oder nicht mit tragbaren Kosten abgedeckt werden können. Ein weiteres Problem dieser oft unternehmensindividuellen Anforderungen stellt ihre häufig fehlende oder mindestens unzureichende Dokumentation dar. Im Projektseminar sollen Tools und Methoden der Anforderungsanalyse untersucht und diese auch in einem realen Umfeld angewendet werden. Dabei werden Projektmanagement-Vorgänge in einem kleineren Unternehmen ermittelt und es wird untersucht, welche Anforderungen eine Software erfüllen muss, um diese Vorgänge unterstützen zu können.
In der Folge des Seminars besteht bei Interesse auch die Möglichkeit zur Anfertigung von Studien- und Diplom-Arbeiten.

eHealth - Verdatung im Gesundheitswesen

Das Seminar beschäftigt sich mit den verschiedensten Aspekten der "Verdatung" und der digitalisierten Kommunikation im Gesundheitswesen. Im Zentrum sollen die Themenkomplexe ICD-10, elektronische Patientenakte und die für 2006 avisierte Gesundheitskarte stehen.

Gesellschaftliche, technische und juristische Perspektiven von Filesharing-Netzen

Das Seminar richtet sich an StudentInnen des Hauptstudiums, die sich für Filesharing-Netze und P2P-Technologien interessieren. Diese dezentralen Strukturen haben sich in den letzten Jahren zu einer populären Architektur für skalierbare und robuste Systeme entwickelt. Große Aufmerksamkeit erlangten vor wenigen Jahren sogenannte Tauschbörsen wie Napster und Kazaa. Seither gelten Filesharing-Netze als Hauptursache für die illegale Verbreitung urheberrechtlich geschützter Inhalte. Im Seminar sollen die Herkunft, die Geschichte, der Stand der Technik sowie die rechtlichen Fragen erörtert werden. Welche Systeme gibt es und wie funktionieren sie? Worin bestehen entscheidende Unterschiede? Welches sind die wichtigsten Anwendungsbereiche? Es wird ein besonderes Augenmerk auf die Vortragsweise und Präsentation des jeweiligen Themas gelegt.

Graphmanagement in Datenbanken [Homepage]

In vielen Anwendungen spielen Graphen eine große Rolle. Beispiele umfassen die Analyse biologischer Netzwerke, das Management von Strom- und Versorgungsnetzen, Flugplananalysen, oder Verkehrsplanung. Da die zu betrachteten Graphen oftmals sehr groß werden, ist es vorteilhaft, sie in Datenbanken zu speichern. Da die typischen Anfragen an Graphen (kürzeste Wege, spannende Bäume) aber typischerweise einen rekursiven Charakter haben, werden hier Datenbankmanagementsysteme vor große Herausforderungen gestellt.
Das Seminar behandelt verschiedene Aspekte des Managements von graphartigen Daten in Datenbanken. Dazu gehören Anfragesprachen an Graphen, Modellierung von Graphen, Graphindexierung, spezielle Methoden für bestimmte Graphtypen (Bäume, DAGS, planare Graphen) und die Berechnung typischer Graphanfragen. Neben aktuellen Arbeiten auf diesen Gebieten werden auch kommerziell verfügbare Systeme betrachtet.
Weitere Informationen zum Seminar werden unter
http://www.informatik.hu-berlin.de/wbi/teaching/ws0506/se_graphdb/ind ex.html erscheinen.
Leistungsnachweise: Vortrag und schriftliche Ausarbeitung
Das Seminar findet in Blockveranstaltungen statt. Termine werden noch bekannt gegeben.

Rekonstruktion von Sprachstammbäumen (interdisziplinär) [Homepage]

Im 19. Jahrhundert wurden in Biologie und Sprachwissenschaft gleichzeitig und voneinander beeinflusst Methoden zur Bestimmung von Verwandtschaft und Abstammung entwickelt - einmal für Sprachen und Sprachfamilien, einmal für Spezies und Gattungen. Diese Methoden beruhten im Wesentlichen auf der Feststellung von Ähnlichkeit, einmal zwischen Wörtern, Lauten und syntaktischen Strukturen, einmal zwischen Erscheinungsbildern. Beide Entwicklungen führten zur Aufstellung von Stammbäumen zur Beschreibung der Beziehungen der Sprachen bzw. Spezies untereinander. Heute werden Verwandtschaftsbeziehungen in beiden Disziplinen auf eine stärker formale Weise definiert. In der Bioinformatik werden verschiedene Spezies auf Ebene des Genoms verglichen und Beziehungen über die Ähnlichkeit von Sequenzen definiert; in den Sprachwissenschaften gibt es Ansätze zur Berechnung von Sprachstammbäumen aus morphologischen, phonetischen und syntaktischen Eigenschaften von Wörtern und Sätzen.
In dem Seminar werden Verfahren zur Feststellung von Verwandtschaft und Abstammung in der Biologie und der Sprachwissenschaft betrachten und verglichen. Das Seminar ist ausdrücklich interdisziplinär und richtet sich sowohl an Informatikstudenten/innen als auch an Studenten/innen der Sprachwissenschaften. Die Betreuung erfolgt gemeinsam durch Informatiker und Sprachwissenschaftlerinnen.
Leistungsnachweise: Vortrag und schriftliche Ausarbeitung
Das Seminar findet in Blockveranstaltungen statt. Termine werden noch bekannt gegeben.

Text Mining und Anwendungen [Homepage]

Text Mining beschäftigt sich mit Algorithmen, die Wissen aus Textsammlungen gewinnen. Da über 80% aller elektronischen Daten in unstrukturierter textueller Form vorliegen, sind die Methoden des Text Mining von großer Bedeutung. In diesem Seminar wollen wir Methoden und Algorithmen des Text Mining mit Bezug zu konkreten Anwendungsbereichen erarbeiten. Anwendungsbereiche von Text Mining liegen unter anderem in Biomedizin, Dokumentenmanagement, Betrugserkennung, Web-Personalisierung, Marketing, Customer Relationship Management, Recommender Systems. Teilnehmer der Veranstaltung bereiten einen Vortrag zu einem der Themenvorschläge vor und verfassen eine schriftliche Ausarbeitung.
Vorbesprechung: 19.10.2005, 17-19 Uhr, RUD 25, 3.113

Neuronale Netze und Autonome Roboter

Zur Steuerung autonomer, mobiler Roboter eignen sich rekurrente, neuronale Netze in besonderem Maße. Betrachtet man sie als spezielles dynamisches System, so stellt sich die Frage, wie die Attraktoren dieses Systems mit dem beobachtbaren Verhalten des Roboters korrespondieren. Im Rahmen des Seminars soll diese Frage theoretisch, numerisch sowie praktisch, d.h. mit Hilfe eines realen Roboters untersucht werden.

Künstliche Neuronale Netze

Im Rahmen dieses Seminars sollen Funktionsweise und Anwendungsfelder Künstlicher Neuronaler Netze erarbeitet werden. Insbesondere sollen wichtige Modelle wie das Backpropagations-Netzwerk, das Hopfield-Modell oder Kohonen-Feature-Maps dargestellt werden. Neben der Darstellung einzelner Netzwerktypen ist auch die vergleichende Analyse geplant. Praktisch interessierte Studenten haben darüber hinaus die Möglichkeit, ihren Beitrag in Form von Demonstrationsbeispielen zu liefern.
Zur Erlangung eines Seminarscheins bzw. von Credits ist ein Vortrag zu halten und eine kurze Zusammenfassung dazu auszuarbeiten. Regelmässige Seminarteilnahme wird vorausgesetzt.

Parallele Algorithmen in der Bioinformatik

In dem Seminar werden neuere Arbeiten über parallele Algorithmen in der Bioinformatik vorgestellt: Alignment von Proteinsequenzen, Hidden Markov-Modelle, Threadingverfahren zur Ermittlung der 3D-Struktur sowie hardwarenahe Implementationen.

FPGA-Programmierung für die Bioinformatik auf der Cray XD1

Mit ihrer Einbindung in moderne Supercomputer setzen sich FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) zunehmend auch im parallelen Hochleistungsrechnen durch. In diesem Projekt sollen parallele Basisalgorithmen der Bioinformatik (z.B. Erkennung von Mustern in Proteinsequenzen, Alignment) auf einem FPGA-System implementiert werden.Für die Veranstaltung steht eine Cray XD1 mit 6 FPGAs und 12 Opteron-Prozessoren zur Verfügung.Die FPGAs sind durch ein eigenes schnelles Netzwerk miteinander verbunden,das von den zu implementierenden Algorithmen optimal genutzt werden soll.
Teilnahmevoraussetzung sind gute Programmierkenntnisse und Kenntnisse der Rechnerarchitektur.
Es bietet sich die Kombination mit dem Seminar "Parallele Algorithmen in der Bioinformatik" an, ist aber nicht Voraussetzung.
Vorbesprechung am 18.10.2005, 17 Uhr in RUD 26, 1'307

Statische Programmanalyse

Die Statische Programmanalyse bietet eine Reihe von Techniken zur Quelltextanalyse von Programmen. Mittels dieser Techniken können approximativ Informationen über das dynamische Verhalten der Programme berechnet werden, wie z.B. toter Quelltext oder uninitialisierte Variablen. Die Hauptanwendung Statischer Programmanalyse ist die Optimierung von Quelltext im Compilerbau. Dieses Seminar gibt einen Überblick über bestehende Techniken und ihre Anwendungsmöglichkeiten.

Systementwurf

Gute Methoden zum Entwurf und zur Verifikation von Systemen sind ein Schlüssel für gute Software. Dieses Seminar betrachtet moderne Entwurfsmethoden, insbesondere "Abstract State Machines".

Kommunikationskomplexität

Viele Aspekte der elektronischen Datenverarbeitung können als eine Abfolge von Kommunikationsprozessen betrachtet werden. Kommunikation ist immer dann nötig, wenn zwei oder mehr Computer, Komponenten, Systeme oder Menschen gemeinsam eine Aufgabe lösen müssen, die keiner von ihnen allein bewältigen kann - beispielsweise weil keiner alleine über die gesamten Daten oder Ressourcen verfügt. In vielen Fällen ist die Kommunikation offensichtlich: Wenn wir z.B. Informationen im Internet suchen, werden unsere Anfragen und die Antworten darauf über die Internetverbindung versendet. Es gibt aber auch Szenarien, in denen die Kommunikation nur implizit stattfindet: Beim Lauf eines Computerprogramms etwa werden Informationen zwischen den verschiedenen Komponenten des Rechners kommuniziert.
Das Gebiet der Kommunikationskomplexität beschäftigt sich mit der Frage, wie viel Kommunikation zum Lösen bestimmter Aufgaben nötig ist.
Im Seminar werden Originalarbeiten und Buchabschnitte zum Thema behandelt.
Vorausgesetzt werden gute Kenntnisse der theoretischen Informatik.

Endliche Modelltheorie

Das Seminar richtet sich an Studierende mit Interesse an Logik und theoretischer Informatik. Behandelt werden Themen zur Ausdrucksstärke und Komplexität logischer Systeme wie zum Beispiel temporaler Logiken, MSO oder XPath. Dabei kommen vor allem Methoden aus der Automaten- und Spieltheorie, der Graphentheorie und der Kombinatorik zum Einsatz.
Das Seminar wird als Blockveranstaltung voraussichtlich an zwei Tagen in der ersten Woche der Semesterferien abgehalten. Eine Vorbesprechung findet in der ersten Semesterwoche statt.

Komplexität und Kryptologie [Homepage]

In diesem Seminar werden aktuelle Themen der Theoretischen Informatik, insbesondere der Komplexitätstheorie und der Kryptologie behandelt.

Extremale Kombinatorik [Homepage]

Anhand klassischer und aktueller Forschungsergebnisse sollen verschiedene Techniken der Diskreten Mathematik vorgestellt werden. Im Vordergrund stehen hier algebraische und probabilistische Methoden, welche in den letzten Jahren viele Anwendungen in der theoretischen Informatik und extremalen Kombinatorik hatten. Die Vorträge können in englisch oder deutsch gehalten werden, die Literatur ist größtenteils englisch.

Interoperabilität und Sicherheit

Ein Seminar über Sicherheitsstandards im Internet. Ein kurzer Blick auf die Security-Seite der IETF mit 20 Arbeitsgruppen und mit jeweils 10 und mehr aktiven Drafts und RFC's beruhigt, für viele Anwendungen existieren sichere Lösungen, und macht besorgt, ob nicht die Interoperabilität darunter leidet. Gemeinsames Ziel sollte es sein, existierende Internet-Standards zu untersuchen und ihre Sicherheitseigenschaften zu analysieren. Hörer des OpenSSL-Kurses werden leicht bevorzugt.

Statische Programmanalyse

Die Statische Programmanalyse bietet eine Reihe von Techniken zur Quelltextanalyse von Programmen. Mittels dieser Techniken können approximativ Informationen über das dynamische Verhalten der Programme berechnet werden, wie z.B. toter Quelltext oder uninitialisierte Variablen. Die Hauptanwendung Statischer Programmanalyse ist die Optimierung von Quelltext im Compilerbau. Dieses Seminar gibt einen Überblick über bestehende Techniken und ihre Anwendungsmöglichkeiten.

Spezialgebiete der Signalverarbeitung [Homepage]

Das Projekt stellt eine Ergänzung der Vorlesungen zur Signalverarbeitung dar. Ziel dieser Lehrveranstaltung ist die Bearbeitung von Projekten zum Anwendungsgebiet der Verkehrsforschung. Voraussetzungen für die Teilnahme sind Kenntnisse auf dem Gebiet der Signalverarbeitung. Die einzelnen Themen für die Projekte werden noch vor Beginn des Semesters bekannt gegeben.

Biosignalanalyse

Biosignale können über den Zustand eines Menschen Auskunft geben. Die Gewinnung von Informationen aus Biosignalen bedarf der Anwendung von Werkzeugen der digitalen Signalverarbeitung. Das Projekt hat zum Ziel, diese Werkzeuge anzuwenden und an einem praktischen Beispiel die Probleme der Signalerfassung, -verarbeitung und -auswertung zu lösen. Reproduzierbare Messungen verschiedener Biosignale unter definierten Bedingungen (Ruhe, Stress) sollen Grundlage für die Gewinnung geeigneter Kenngrößen sein.
Von den Studierenden wird eine weitgehend selbständige Bearbeitung ihres Projektthemas und die Teilnahme an den zugehörigen Lehrveranstaltungen erwartet. Während der Bearbeitung sind Konsultationstermine wahrzunehmen. Die Präsentation der Ergebnisse erfolgt am Semesterende.

Computermusik

Die Verarbeitung von Audiosignalen ist ein attraktives Teilgebiet der Signalverarbeitung, bei dem Algorithmen hörbare Resultate hervorbringen. Die Teilnehmer produzieren im Laufe des Semesters gemeinsam ein elektronisches Musikstück. Dabei werden alle signalverarbeitenden Routinen (Klangerzeugung, Filterung, Verzerrungen, Effekte, etc.) von den Teilnehmern selbst zu programmieren sein.
Das Seminar kann sowohl als Vorbereitung wie auch zur Vertiefung von Stoffen aus der Signalverarbeitung dienen.