@phdthesis{Appold2015,
  author    = {Appold, Christian},
  title     = {Symbolische BDD-basierte Modellpr{\"u}fung asynchroner nebenl{\"a}ufiger Systeme},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-137029},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Today, information and communication systems are ubiquitous and consist very often of several interacting and communicating components. One reason is the widespread use of multi-core processors and the increasing amount of concurrent software for the efficient usage of multi-core processors. Also, the dissemination of distributed emergent technologies like sensor networks or the internet of things is growing. Additionally, a lot of internet protocols are client-server architectures with clients which execute computations in parallel and servers that can handle requests of several clients in parallel. Systems which consist of several interacting and communicating components are often very complex and due to their complexity also prone to errors. Errors in systems can have dramatic consequenses, especially in safety-critical areas where human life can be endangered by incorrect system behavior. Hence, it is inevitable to have methods that ensure the proper functioning of such systems. This thesis aims on improving the verifiability of asynchronous concurrent systems using symbolic model checking based on Binary Decision Diagrams (BDDs). An asynchronous concurrent system is a system that consists of several components, from which only one component can execute a transition at a time. Model checking is a formal verification technique. For a given system description and a set of desired properties, the validity of the properties for the system is decided in model checking automatically by software tools called model checkers. The main problem of model checking is the state-space explosion problem. One approach to reduce this problem is the use of symbolic model checking. There, system states and transitions are not stored explicitely as in explicit model checking. Instead, in symbolic model checking sets of states and sets of transitions are stored and also manipulated together. The data structure which is used in this thesis to store those sets are BDDs. BDD-based symbolic model checking has already been used successful in industry for several times. Nevertheless, BDD-based symbolic model checking still suffers from the state-space explosion problem and further improvements are necessary to improve its applicability. Central operations in BDD-based symbolic model checking are the computation of successor and predecessor states of a given set of states. Those computations are called image computations. They are applied repeatedly in BDD-based symbolic model checking to decide the validity of properties for a given system description. Hence, their efficient execution is crucial for the memory and runtime requirements of a model checker. In an image computation a BDD for a set of transitions and a BDD for a set of states are combined to compute a set of successor or predecessor states. Often, also the size of the BDDs to represent the transition relation is critical for the successful use of model checking. To further improve the applicability of symbolic model checking, we present in this thesis new data structures to store the transition relation of asynchronous concurrent systems. Additionally, we present new image computation algorithms. Both can lead to large runtime and memory reductions for BDD-based symbolic model checking. Asynchronous concurrent systems often contain symmetries. A technique to exploit those symmetries to diminish the state-space explosion problem is symmetry reduction. In this thesis we also present a new efficient algorithm for symmetry reduction in BDD-based symbolic model checking.},
  subject      = {Programmverifikation},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bregenzer2015,
  author    = {Bregenzer, J{\"u}rgen},
  title     = {Effizienter Einsatz von Multicore-Architekturen in der Steuerungstechnik},
  publisher = {W{\"u}rzburg University Press},
  address   = {W{\"u}rzburg},
  isbn      = {978-3-95826-010-8 (Print)},
  doi       = {10.25972/WUP-978-3-95826-011-5},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-106239},
  school      = {W{\"u}rzburg University Press},
  pages     = {185},
  year      = {2015},
  abstract  = {Der Einsatz von Multicore-Prozessoren in der industriellen Steuerungstechnik birgt sowohl Chancen als auch Risiken. Die vorliegende Dissertation entwickelt und bewertet aus diesem Grund generische Strategien zur Nutzung dieser Prozessorarchitektur unter Ber{\"u}cksichtigung der spezifischen Rahmenbedingungen und Anforderungen dieser Dom{\"a}ne. Multicore-Prozessoren bieten die Chance zur Konsolidierung derzeit auf dedizierter Hardware ausgef{\"u}hrter heterogener Steuerungssubsysteme unter einer bisher nicht erreichbaren temporalen Isolation. In diesem Kontext definiert die vorliegende Dissertation die spezifischen Anforderungen, die eine integrierte Ausf{\"u}hrung in der Dom{\"a}ne der industriellen Automatisierung erf{\"u}llen muss. Eine Vorbedingung f{\"u}r ein derartiges Szenario stellt allerdings der Einsatz einer geeigneten Konsolidierungsl{\"o}sung dar. Mit einem virtualisierten und einem hybriden Konsolidierungsansatz werden deshalb zwei repr{\"a}sentative L{\"o}sungen f{\"u}r die Dom{\"a}ne eingebetteter Systeme vorgestellt, die schließlich hinsichtlich der zuvor definierten Kriterien evaluiert werden. Da die Taktraten von Prozessoren physikalische Grenzen erreicht haben, werden sich in der Steuerungstechnik signifikante Performanzsteigerungen zuk{\"u}nftig nur durch den Einsatz von Multicore-Prozessoren erzielen lassen. Dies hat zur Vorbedingung, dass die Firmware die Parallelit{\"a}t dieser Prozessorarchitektur in geeigneter Weise zu nutzen vermag. Leider entstehen bei der Parallelisierung eines komplexen Systems wie einer Automatisierungs-Firmware im Allgemeinen signifikante Aufw{\"a}nde. Infolgedessen sollten diesbez{\"u}gliche Entscheidungen nur auf Basis einer objektiven Abw{\"a}gung potentieller Alternativen getroffen werden. Allerdings macht die Systemkomplexit{\"a}t eine Absch{\"a}tzung der durch eine spezifische parallele Firmware-Architektur zu erwartenden Performanz zu einer anspruchsvollen Aufgabe. Dies gilt vor allem, da eine Parallelisierung gefordert wird, die f{\"u}r eine Vielzahl von Lastszenarien in Form gesteuerter Maschinen geeignet ist. Aus diesem Grund spezifiziert die vorliegende Dissertation eine anwendungsorientierte Methode zur Unterst{\"u}tzung von Entwurfsentscheidungen, die bei der Migration einer bestehenden Singlecore-Firmware auf eine homogene Multicore-Architektur zu treffen sind. Dies wird erreicht, indem in automatisierter Weise geeignete Firmware-Modelle auf Basis von dynamischem Profiling der Firmware unter mehreren repr{\"a}sentativen Lastszenarien erstellt werden. Im Anschluss daran werden diese Modelle um das Expertenwissen von Firmware-Entwicklern erweitert, bevor mittels multikriterieller genetischer Algorithmen der Entwurfsraum der Parallelisierungsalternativen exploriert wird. Schließlich kann eine spezifische L{\"o}sung der auf diese Weise hergeleiteten Pareto-Front auf Basis ihrer Bewertungsmetriken zur Implementierung durch einen Entwickler ausgew{\"a}hlt werden. Die vorliegende Arbeit schließt mit einer Fallstudie, welche die zuvor beschriebene Methode auf eine numerische Steuerungs-Firmware anwendet und dabei deren Potential f{\"u}r eine umfassende Unterst{\"u}tzung einer Firmware-Parallelisierung aufzeigt.},
  subject      = {Mehrkernprozessor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Gageik2015,
  author    = {Gageik, Nils},
  title     = {Autonome Quadrokopter zur Innenraumerkundung : AQopterI8, Forschung und Entwicklung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-130240},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Diese Forschungsarbeit beschreibt alle Aspekte der Entwicklung eines neuartigen, autonomen Quadrokopters, genannt AQopterI8, zur Innenraumerkundung. Dank seiner einzigartigen modularen Komposition von Soft- und Hardware ist der AQopterI8 in der Lage auch unter widrigen Umweltbedingungen autonom zu agieren und unterschiedliche Anforderungen zu erf{\"u}llen. Die Arbeit behandelt sowohl theoretische Fragestellungen unter dem Schwerpunkt der einfachen Realisierbarkeit als auch Aspekte der praktischen Umsetzung, womit sie Themen aus den Gebieten Signalverarbeitung, Regelungstechnik, Elektrotechnik, Modellbau, Robotik und Informatik behandelt. Kernaspekt der Arbeit sind L{\"o}sungen zur Autonomie, Hinderniserkennung und Kollisionsvermeidung. Das System verwendet IMUs (Inertial Measurement Unit, inertiale Messeinheit) zur Orientierungsbestimmung und Lageregelung und kann unterschiedliche Sensormodelle automatisch detektieren. Ultraschall-, Infrarot- und Luftdrucksensoren in Kombination mit der IMU werden zur H{\"o}henbestimmung und H{\"o}henregelung eingesetzt. Dar{\"u}ber hinaus werden bildgebende Sensoren (Videokamera, PMD), ein Laser-Scanner sowie Ultraschall- und Infrarotsensoren zur Hindernis-erkennung und Kollisionsvermeidung (Abstandsregelung) verwendet. Mit Hilfe optischer Sensoren kann der Quadrokopter basierend auf Prinzipien der Bildverarbeitung Objekte erkennen sowie seine Position im Raum bestimmen. Die genannten Subsysteme im Zusammenspiel erlauben es dem AQopterI8 ein Objekt in einem unbekannten Raum autonom, d.h. v{\"o}llig ohne jedes externe Hilfsmittel, zu suchen und dessen Position auf einer Karte anzugeben. Das System kann Kollisionen mit W{\"a}nden vermeiden und Personen autonom ausweichen. Dabei verwendet der AQopterI8 Hardware, die deutlich g{\"u}nstiger und Dank der Redundanz gleichzeitig erheblich verl{\"a}sslicher ist als vergleichbare Mono-Sensor-Systeme (z.B. Kamera- oder Laser-Scanner-basierte Systeme). Neben dem Zweck als Forschungsarbeit (Dissertation) dient die vorliegende Arbeit auch als Dokumentation des Gesamtprojektes AQopterI8, dessen Ziel die Erforschung und Entwicklung neuartiger autonomer Quadrokopter zur Innenraumerkundung ist. Dar{\"u}ber hinaus wird das System zum Zweck der Lehre und Forschung an der Universit{\"a}t W{\"u}rzburg, der Fachhochschule Brandenburg sowie der Fachhochschule W{\"u}rzburg-Schweinfurt eingesetzt. Darunter fallen Labor{\"u}bungen und 31 vom Autor dieser Arbeit betreute studentische Bachelor- und Masterarbeiten. Das Projekt wurde ausgezeichnet vom Universit{\"a}tsbund und der IHK W{\"u}rzburg-Mainfranken mit dem Universit{\"a}tsf{\"o}rderpreis der Mainfr{\"a}nkischen Wirtschaft und wird gef{\"o}rdert unter den Bezeichnungen „Lebensretter mit Propellern" und „Rettungshelfer mit Propellern". Außerdem wurde die Arbeit f{\"u}r den Gips-Sch{\"u}le-Preis nominiert. Absicht dieser Projekte ist die Entwicklung einer Rettungsdrohne. In den Medien Zeitung, Fernsehen und Radio wurde {\"u}ber den AQopterI8 schon mehrfach berichtet. Die Evaluierung zeigt, dass das System in der Lage ist, voll autonom in Innenr{\"a}umen zu fliegen, Kollisionen mit Objekten zu vermeiden (Abstandsregelung), eine Suche durchzuf{\"u}hren, Objekte zu erkennen, zu lokalisieren und zu z{\"a}hlen. Da nur wenige Forschungsarbeiten diesen Grad an Autonomie erreichen, gleichzeitig aber keine Arbeit die gestellten Anforderungen vergleichbar erf{\"u}llt, erweitert die Arbeit den Stand der Forschung.},
  subject      = {Quadrokopter},
  language  = {de}
}
@inproceedings{JannidisRegerWeimeretal.2015,
  author    = {Jannidis, Fotis and Reger, Isabella and Weimer, Lukas and Krug, Markus and Puppe, Frank},
  title     = {Automatische Erkennung von Figuren in deutschsprachigen Romanen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-143332},
  pages     = {7},
  year      = {2015},
  abstract  = {Eine wichtige Grundlage f{\"u}r die quantitative Analyse von Erz{\"a}hltexten, etwa eine Netzwerkanalyse der Figurenkonstellation, ist die automatische Erkennung von Referenzen auf Figuren in Erz{\"a}hltexten, ein Sonderfall des generischen NLP-Problems der Named Entity Recognition. Bestehende, auf Zeitungstexten trainierte Modelle sind f{\"u}r literarische Texte nur eingeschr{\"a}nkt brauchbar, da die Einbeziehung von Appellativen in die Named Entity-Definition und deren h{\"a}ufige Verwendung in Romantexten zu einem schlechten Ergebnis f{\"u}hrt. Dieses Paper stellt eine anhand eines manuell annotierten Korpus auf deutschsprachige Romane des 19. Jahrhunderts angepasste NER-Komponente vor.},
  subject      = {Digital Humanities},
  language  = {de}
}