Kaiserslautern - Fachbereich Informatik
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Faculty / Organisational entity
Die Sichten von Projektmitgliedern auf Prozesse von Software-Entwicklungen sollen in der Prozeßmodellierungssprache MVP-L formuliert und anschließend in ein Umfassendes Prozeßmodell integriert werden. Dabei ist die Identifikation ähnlicher Informationen in verschiedenen Sichten von Bedeutung. In dieser Arbeit berichten
wir über die Adaption und Synthese verschiedener Ansätze zum Thema Ähnlichkeit aus unterschiedlichen Domänen (Schema-Integration beim Datenbank-Entwurf, Analoges und Fallbasiertes Schließen, Wiederverwendung und System-Spezifikation). Das Ergebnis, die Ähnlichkeitsfunktion vsim, wird anhand eines Referenzbeispiels illustriert. Dabei gehen wir insbesondere auf die Eigenschaft der Funktion vsim ein und berichten über Erfahrungen im Umgang mit dieser Funktion zur Berechnung der Ähnlichkeit zwischen Prozeßmodellen.
We study the global solution of Fredholm integral equations of the second kind by the help of Monte Carlo methods. Global solution means that we seek to approximate the full solution function. This is opposed to the usual applications of Monte Carlo, were one only wants to approximate a functional of the solution. In recent years several researchers developed Monte Carlo methods also for the global problem. In this paper we present a new Monte Carlo algorithm for the global solution of integral equations. We use multiwavelet expansions to approximate the solution. We study the behaviour of variance on increasing levels, and based on this, develop a new variance reduction technique. For classes of smooth kernels and right hand sides we determine the convergence rate of this algorithm and show that it is higher
than those of previously developed algorithms for the global problem. Moreover, an information-based complexity analysis shows that our algorithm is optimal among all stochastic algorithms of the same computational
cost and that no deterministic algorithm of the same cost can reach its convergence rate.
W-Lisp Sprachbeschreibung
(1993)
W-Lisp [Wippennann 91] ist eine Sprache, die im Bereich der Implementierung höherer
Programmiersprachen verwendet wird. Ihre Anwendung ist nicht auf diesen Bereich beschränkt. Gute Lesbarkeit der W-Lisp-Notation wird durch zahlreiche Anleihen aus dem Bereich der bekannten imperativen Sprachen erzielt. W-Lisp-Programme können im Rahmen eines Common Lisp-Systems ausgeführt werden. In der WLisp Notation können alle Lisp-Funktionen (inkl. MCS) verwendet werden, so daß die Mächtigkeit von Common-Lisp [Steele 90] in dieser Hinsicht auch in W-Lisp verfügbar ist.
Computer processing of free form surfaces forms the basis of a closed construction process starting with surface design and up to NC-production.
Numerical simulation and visualization allow quality analysis before manufacture. A new aspect in surface analysis is described, the stability
of surfaces versus infinitesimal bendings. The stability concept is derived
from the kinetic meaning of a special vector field which is given by the deformation. Algorithms to calculate this vector field together with an appropriate visualization method give a tool able to analyze surface stability.
In Laufe der letzten Jahrzehnte ist der Prozeß der Softwareentwicklung methodisiert und zum Teil auch formalisiert worden. I.a. unterteilt man den Vorgang in grobe Stufen, Entwicklungsphasen genannt. Jede dieser Phasen betrachtet den entstehenden Entwurf des Projekts aus verschiedenen Sichtweisen. Aus dieser Sichtweise resultieren etliche Modelle und Darstellungsformen und mit ihnen auch verschiedene rechnergestützte Entwicklungswerkzeuge. In frühen Phasen sind beispielsweise Datenflußdiagramme eine nützliche Darstellungsform, in späteren konkrete Algorithmenbeschreibungen. Entwurfsänderungen im Laufe der Entwicklungszeit müssen in allen betroffenen Ebenen neu formuliert werden, eine automatisierte phasenübergreifende Behandlung ist
daher i.a. nicht oder nur teilweise möglich. Um effizienter und weniger fehleranfällig arbeiten zu können, wurden aus diesem Grund in letzter Zeit Ansätze gemacht, den gesamten Softwareentwicklungsprozeß von der ·Anforderungsanalyse bis hin zur Wartungsphase einem einheitlichen Konzept und einer einheitlichen Darstellungsform zu unterwerfen, die sich darüberhinaus zur Realisation auf Rechnersystemen eignen. Der vorliegende Bericht entstand im Rahmen eines solchen Projekts. Es wurden eine allumfassende Systementwurfssprache und die dazugehörigen Konzepte entwickelt, die sämtliche Entwurfsphasen und die wichtigsten -prinzipien zu unterstützen vermögen. Es liegen bereits zwei Arbeiten zu diesem Projekt vor. Sie stellen im wesentlichen neben der eigentlichen Definition der Systementwurfssprache zwei Entwicklungswerkzeuge vor, die auf einer einheitlichen Datenbasis operieren [GK-91, Kel-90]. Ein Bereich innerhalb der Forschungen ist die Wiederverwendung von Softwareentwürfen. Schon existierende Lösungen sollen bei der Entwicklung eines neuen Entwurfs durch Vergleich und Bewertung des Grades der Ähnlichkeit ausgewählt und dem Entwickler nutzbar gemacht werden. Dieser Bericht beschäftigt sich mit einem Kernpunkt der Wiederverwendung, dem Vergleich zweier Softwareentwürfe. Es werden zunächst grundsätzliche Konzepte ausgearbeitet, die den Ähnlichkeitsaspekt unter verschiedenen Gesichtspunkten charakterisieren. Daraufhin werden Algorithmen konstruiert, die verschiedenartige Vergleichsfunktionen realisieren und zu einer Gesamtfunktion kombinieren. Um zu einem späteren Zeitpunkt die Leistungsfähigkeit dieser
Funktionen in der Praxis untersuchen zu können, liegt darüberhinaus ein lauffähiges
Programm vor.
A new variance reduction technique for the Monte Carlo solution of integral
equations is introduced. It is based on separation of the main part. A neighboring equation with exactly known solution is constructed by the help of a deterministic Galerkin scheme. The variance of the method is analyzed, and an application to the radiosity equation of computer graphics, together with numerical test results is given.
For most applications the used transport service providers are predetermined during the development of the application. This makes it difficult to consider the application communication requirements and to exploit specific features of the network technology. Specialized protocols that are more efficient and offer a qualitative improved service are typically not supported by most applications because they are not commonly available. In this paper we propose a concept for the realization of protocol independent transport services. Only a transport service is predetermined during the development of the application and an appropriate transport service provider is dynamically selected at run time. This enables to exploit specialized protocols if possible, but standard protocols could still be used if necessary. The main focus of this paper is how a transport service could provide a new transport service provider transparently to existing applications. A prototype is presented that maps TCP/IP based applications to an ATM specific transport service provider which offers a reliable and unreliable transport service like TCP/IP.
SHIM is a concurrent deterministic programming language for embedded systems built on rendezvous communication. It abstracts away many details to give the developer a high-level view that includes virtual shared variables, threads as orthogonal statements, and deterministic concurrent exceptions.
In this paper, we present a new way to compile a SHIM-like language into a set of asynchronous guarded actions, a well-established intermediate representation for concurrent systems. By doing so, we build a bridge to many other tools, including hardware synthesis and formal verification. We present our translation in detail, illustrate it through examples, and show how the result can be used by various other tools.
UML and SDL are languages for the development of software systems that have different origins, and have evolved separately for many years. Recently, it can be observed that OMG and ITU, the standardisation bodies responsible for UML and SDL, respectively, are making efforts to harmonise these languages. So far, harmonisation takes place mainly on a conceptual level, by extending and aligning the set of language concepts. In this paper, we argue that harmonisation of languages can be approached both from a syntactic and semantic perspective. We show how a common syntactical basis can be derived from the analysis of the UML meta-model
and the SDL abstract grammar. For this purpose, conceptually sound and well-founded mappings from meta-models to abstract grammars and vice versa are defined and applied. On the semantic level, a comparison between corresponding language constructs is performed.
The Basic Reference Model of ODP introduces a number of basic concepts in order to provide a common basis for the development of a coherent set of standards. To achieve this objective, a clear understanding of the basic concepts is one prerequisite. This paper makes an effort at clarifying some of the basic concepts independently of standardized or non-standardized formal description techniques. Among the basic concepts considered here are: agent, action, interaction, interaction point, architecture, behaviour, system, composition, refinement, and abstraction. In a case study, it is then shown how these basic concepts can be represented in a formal specification written in temporal logic.
Neuronale Netze sind ein derzeit (wieder) aktuelles Thema. Trotz der oft eher schlagwortartigen
Verwendung dieses Begriffs beinhaltet er eine Vielfalt von Ideen, unterschiedlichste methodische
Ansätze und konkrete Anwendungsmöglichkeiten. Die grundlegenden Vorstellungen sind dabei nicht neu, sondern haben eine mitunter recht lange Tradition in angrenzenden Disziplinen wie Biologie, Kybernetik , Mathematik und Physik . Vielversprechende Forschungsergebnisse der letzten Zeit haben dieses Thema wieder in den Mittelpunkt des Interesses gerückt und eine Vielzahl neuer Querbezüge zur Informatik und Neurobiologie sowie zu anderen, auf den ersten Blick weit entfernten Gebieten offenbart. Gegenstand des Forschungsgebiets Neuronale Netze ist dabei die Untersuchung und Konstruktion informationsverarbeitender Systeme, die sich aus vielen mitunter nur sehr primitiven, uniformen Einheiten zusammensetzen und deren wesentliches Verarbeitungsprinzip die Kommunikation zwischen diesen Einheiten ist, d.h. die Übertragung von Nachrichten oder Signalen. Ein weiteres
Charakteristikum dieser Systeme ist die hochgradig parallele Verarbeitung von Information innerhalb
des Systems. Neben der Modellierung kognitiver Prozesse und dem Interesse, wie das menschliche Gehirn komplexe kognitive Leistungen vollbringt, ist über das rein wissenschaftliche Interesse hinaus in zunehmendem Maße auch der konkrete Einsatz neuronaler Netze in verschiedenen technischen Anwendungsgebieten zu sehen. Der vorliegende Report beinhaltet die schriftlichen Ausarbeitungen der Teilnehmerinnen des Seminars Theorie und Praxis neuronaler Netze , das von der Arbeitsgruppe Richter im Sommersemester 1993 an der Universität Kaiserslautern veranstaltet wurde. Besonderer Wert wurde darauf gelegt, nicht nur die theoretischen Grundlagen neuronaler Netze zu behandeln, sondern auch deren Einsatz in der Praxis zu diskutieren. Die Themenauswahl spiegelt einen Teil des weiten Spektrums der Arbeiten auf diesem Gebiet wider. Ein Anspruch auf Vollständigkeit kann daher nicht erhoben werden. Insbesondere sei darauf verwiesen, daß für eine intensive, vertiefende Beschäftigung mit einem Thema auf die jeweiligen Originalarbeiten zurückgegriffen werden sollte. Ohne die Mitarbeit der Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Seminars wäre dieser Report nicht möglich gewesen. Wir bedanken uns daher bei Frank Hauptmann, Peter Conrad, Christoph Keller, Martin Buch, Philip Ziegler, Frank Leidermann, Martin Kronenburg, Michael Dieterich, Ulrike Becker, Christoph Krome, Susanne Meyfarth , Markus Schmitz, Kenan Çarki, Oliver Schweikart, Michael Schick und Ralf Comes.
The intuitionistic calculus mj for sequents, in which no other logical symbols than those for implication and universal quantification occur, is introduced and analysed. It allows a simple backward application, called mj-reduction here, for searching for derivation trees. Terms needed in mj-reduction can be found with the unification algorithm. mj-Reduction with unification can be seen as a natural extension of SLD-resolution. mj-Derivability of the sequents considered here coincides with derivability in Johansson's minimal intuitionistic calculus LHM in [6]. Intuitionistic derivability of formulae with negation and classical derivability of formulae with all usual logical symbols can be expressed with mj-derivability and hence be verified by mj-reduction. mj-Derivations can be easily translated into LJ-derivations without
"Schnitt", or into NJ-derivations in a slightly sharpened form of Prawitz' normal form. In the first three sections, the systematic use of mj-reduction for proving in predicate logic is emphasized. Although the fourth section, the last and largest, is exclusively devoted to the mathematical analysis of the calculus mj, the first three sections may be of interest to a wider readership, including readers looking for applications of symbolic logic. Unfortunately, the mathematical analysis of the calculus mj, as the study of Gentzen's calculi, demands a large amount of technical work that obscures the natural unfolding of the argumentation. To alleviate this, definitions and theorems are completely embedded in the text to provide a fluent and balanced mathematical discourse: new concepts are indicated with bold-face, proofs of assertions are outlined, or omitted when it is assumed that the reader can provide them.
Approximation properties of the underlying estimator are used to improve the efficiency of the method of dependent tests. A multilevel approximation procedure is developed such that in each level the number of samples is balanced with the level-dependent variance, resulting in a considerable reduction of the overall computational cost. The new technique is applied to the Monte Carlo estimation of integrals depending on a parameter.
Optimal degree reductions, i.e. best approximations of \(n\)-th degree Bezier curves
by Bezier curves of degree \(n\) - 1, with respect to different norms are studied. It
is shown that for any \(L_p\)-norm the euclidean degree reduction where the norm is applied to the euclidean distance function of two curves is identical to componentwise degree reduction. The Bezier points of the degree reductions are found to lie on parallel lines through the Bezier points of any Taylor expansion of degree \(n\) - 1 of the original curve. This geometric situation is shown to hold also in the case of constrained degree reduction. The Bezier points of the degree reduction are explicitly given in the unconstrained case for \(p\) = 1 and \(p\) = 2 and in the constrained case for \(p\) = 2.
Virtual Reality (VR) is to be seen as the superset of simulation and animation. Visualization is done by rendering. The fundamental model of VR accounts for all phenomenons to be modelled with help of a computer. Examples range from simple dragging actions with a mouse device to the complex simulation of physically based animation.
The calculation of form factors is an important problem in computing the global illumination in the radiosity setting. Closed form solutions often are only available for objects without obstruction and are very hard to calculate. Using Monte Carlo integration and ray tracing provides a fast and elegant tool for the estimation of the form factors. In this paper we show, that using deterministic low discrepancy sample points is superior to random sampling, resulting in an acceleration of more than half an order of magnitude.
The Analytic Blossom
(2001)
Blossoming is a powerful tool for studying and computing with Bézier and B-spline curves and surfaces - that is, for the investigation and analysis of polynomials and piecewise polynomials in geometric modeling. In this paper, we define a notion of the blossom for Poisson curves. Poisson curves are to analytic functions what Bézier curves are to polynomials - a representation adapted to geometric design. As in the polynomial setting, the blossom provides a simple, powerful, elegant and computationally meaningful way to analyze Poisson curves. Here, we
define the analytic blossom and interpret all the known algorithms for Poisson curves - subdivision, trimming, evaluation of the function and its derivatives, and conversion between the Taylor and the Poisson basis - in terms of this analytic blossom.