004 Informatik
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Die nachfolgende Masterarbeit untersucht die Nutzung von DeepFake-Anwendungen bei Personen mit einer Fazialisparese. Dabei handelt es sich um eine Lähmung des Gesichtnervs, wodurch die betroffenden Menschen keine bzw. keine vollständige Mimik im Gesicht haben. Es wird hierbei getestet, ob mithilfe von DeepFake eine möglichst realistische Mimik generiert werden kann. Für die Untersuchung werden zunächst sowohl die theoretischen Grundlagen als auch verschiedene potenzielle Anwendungen vorgestellt. Mithilfe der vorgestellten Anwendungen wird anschließend ein Versuch durchgeführt, in dem die künstliche Intelligenz mit Bildmaterial von Proband:innen trainiert und anschließend manipuliert wird. Die aus dem Versuch resultierenden Ergebnisse werden danach durch eine Umfrage mit Bildern, welche eine originale Mimik zeigen, verglichen. Dadurch soll überprüft werden, wie realistisch die manipulierten Bild- und Videomaterialien sind oder ob die künstliche Intelligenz an eine mögliche Grenze stößt. Abschließend werden weitere Forschungsansätze und Anwendungsmöglichkeiten vorgestellt, in welchem die betrachtete künstliche Intelligenz genutzt werden kann.
Speedrunning in general means to go fast in a video game. This simple concept has an immense impact on the ways players engage with games. The inherent aspect of optimization within this esports niche makes it a good application field of optimization methods. This work gives an overview of speedrunning as an esports discipline. Prior works on this subject are discussed and assessed and relevant nomenclature is introduced. Using this information, routing --- the procedure of planning a speedrun --- is picked up as a graph optimization problem.
Nintendo's iconic game The Legend of Zelda: Ocarina of Time from 1998 is used as a working example to assess previous works and to explore more of this mainly uncharted field of research.To do so, the process of speedrun modeling is conducted as exhaustive as possible within the limits of a work like this. All relevant steps to obtain a faithful model are lined out. This procedure yields a partial game graph with 6764 nodes and approx. 321,022 edges --- some uncertainty included. Current pathfinding techniques are discussed and assessed regarding their applicability to the presented speedrun routing problem. The resulting graph model and algorithmic approaches present a good reference to identify the most promising points of improvement. Challenges, flaws and possible solutions to still standing problems are discussed and assumptions from prior works are assessed. Finally, further tracks of scholarly and community work in this area are suggested and possible extensions to the approach are lined out.
It is shown that speedrun routing is not a trivial shortest path problem that can be solved with conventional methods. Furthermore, it is made clear that different games can have vastly differing routing circumstances. Assumptions of other works have been assessed using a working example and many interesting challenges and fields of further study and research in the field of speedrunning have been identified. Some probabilistic pathfinding methods and current works on AI agents for games pose interesting approaches which can be extended on by utilizing the findings of the presented work. Specialized modeling and optimization techniques have to be employed in order to have a positive effect on the speedrunning community.
This project was done in collaboration with CERN and is part of the detector control system of the ATLAS experiment. The primary goal foresaw the development and testing of the FPGA card for the MOPS-HUB crate with the focus on radiation tolerance. This was accomplished with the approach of designing two different PCBs. The first PCB was created as a fast prototype with the use of a commercial SOM-board. This was also beneficial for confirming that the chosen FPGA is suitable for the MOPS-HUB application. After the successful assembly and test, a second, more complex and foremost radiation tolerant PCB was designed. This was achieved by solely using components of the CERN radiation database.
The second part of this thesis focuses on increasing the distance of TMR registers with a Python script. A method was created for extracting and later parsing a design’s placement
information from Vivado. Furthermore, were system designed and implemented to recognize TMR cells, to find and validate free cells and to finally create a new placement for import into Vivado. These algorithms were tested with a multitude of configurations and the quality, based on the maximum possible frequency of a design, determined.
Domänenspezifische Sprachen gewinnen seit einigen Jahren zunehmend an Bedeutung. Xtext ist eine sogenannte \textit{Language Workbench}, mit der solche Sprachen schnell entwickelt werden können. Neben der Sprachinfrastruktur wird eine inzwischen weit fortgeschrittene Integration in die IDE Eclipse erzeugt und es können optional ein Plug-in für IntelliJ und ein Webeditor erstellt werden. Der Ansatz ist dabei, dass der oder die Codegeneratoren direkt mit dem Abstract Syntax Tree arbeiten. In dieser Arbeit wird gezeigt, wie ein Domänenmodell in eine Xtext-Sprache integriert werden kann und wie Test- und Wartbarkeit davon profitieren. Besondere Beachtung finden, gegeben durch das Projektumfeld, die Anforderungen durch Funktionale Sicherheit.
Die neusten Fortschritte im Bereich Real Time Rendering ermög-lichen virtuelle Produktionsabläufe in weiten Teilen der Industrie. Diese Vorgehensweise setzt latenzfreies Arbeiten und eine akkurate Erscheinung voraus. Daher empfiehlt sich die Verwendung von HDR-Rendering für fotorealistische Ergebnisse und Tone Mapping für die passende Darstellung.
Gleichwohl gibt es bisher nur wenige Publikationen, die sich mit echtzeitfähigem Tone Mapping beschäftigen. Zudem tendieren Tone Mapping Operatoren dazu, Farberscheinungseffekte zu erzeugen, die zu einer Diskrepanz zwischen dargestelltem und realem Produkt führen.
Deshalb werden in dieser Thesis sieben Tone Mapping Operatoren bewertet, die unterschiedliche Ansätze zur Farbkorrektur beinhalten. Sie werden als Fragment Shader implementiert, um Echtzeitverarbeitung zu realisieren. Zusätzlich wird ihre Performance und die subjektive Akkuratesse der Ergebnisse gemessen.
Im Ergebnis schneidet der FilmicTMO als global arbeitender Sigmoid-Operator am besten ab und wird für die weitere Verwendung empfohlen.
The amount of data produced and stored in multiple types of distributed data sources is growing steadily. A crucial factor that determines whether data can be analyzed efficiently is the use of adequate visualizations. Almost simultaneously with the ongoing availability of data numerous types of visualization techniques have emerged. Since ordinary business intelligence users typically lack expert visualization knowledge, the selection and creation of visualizations can be a very time- and knowledge-consuming task. To encounter these problems an architecture that aims at supporting ordinary BI users in the selection of adequate visualizations is developed in this thesis. The basic idea is to automatically provide visualization recommendations based on the concrete BI scenario and formalized visualization knowledge. Ontologies that formalize all relevant knowledge play an important role in the developed architecture and are the key to make the knowledge machine-processable.
Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Visualisierung von Leistungs- und sportmedizinischen Daten aus Athletenakten. Nach einer kurzen Einleitung wird zunächst die Aufgabe beschrieben. Hier wird auf die Anforderungen an die zu entwickelnde Komponente eingegangen. Anschließend werden die vorhandenen Leistungs- und sportmedizinischen Daten beschrieben. Dabei wird zunächst die Tabellenstruktur der zugrundeliegenden Datenbank inklusive der XML-Spalten beschrieben.Weiterhin werden die XML-Dateien aufgeführt, in denen die Athletendaten gespeichert werden. Im folgenden Kapitel werden grundlegende Visualisierungstechniken vorgestellt und am Avatar angewendet. Neben den Techniken werden anschließend verschiedene Visualisierungstechnologien beschrieben und eine begründete Auswahl getroffen. Das nächste Kapitel beschreibt neben der Visualisierungstechnologie weitere, verwendete Technologien wie Programmiersprache und Serverarchitektur. Eine Vorstellung der entwickelten Komponenten sowie ein Ausblick und Fazit runden in den letzten beiden Kapiteln die Arbeit ab.
Aufgrund der steigenden Nutzung mobiler Geräte und der Vielzahl persönlicher bzw. geschäftlicher Daten, die auf mobilen Geräte gespeichert und verarbeitet werden, sind mobile Geräte zu einem attraktiven Angriffsziel geworden. Ungeachtet des Schutzbedarfs hat sich die Sicherheitssoftware, wie man sie von stationären Systemen her kennt, auf mobilen Geräten bisher nicht durchsetzen können. Sicherheitsansätze stationärer Systeme können mobile Geräte zwar vor Bedrohungen schützen, jedoch sind diese Ansätze zu ressourcenintensiv für mobile Geräte, deren Rechenleistung und Akkukapazität relativ begrenzt ist. Um den Schutzbedarf mobiler Geräte und deren Anwendungen unter Berücksichtigung der begrenzten Ressourcen zu erfüllen, wird in dieser Arbeit ein Architekturmodell konzipiert, das Anwendungen, abhängig von Bedrohungen, Sicherheitsmaßnahmen bereitstellt. Anders als beim Sicherheitsansatz stationärer Systeme werden nur die Sicherheitsmaßnahmen umgesetzt, die aufgrund der aktuellen Bedrohungen notwendig sind. Ermöglicht wird die adaptive Bereitstellung von Sicherheitsmaßnahmen durch einen in dieser Arbeit vorgestellten Ansatz, der die Ermittlung von Bedrohungen und geeigneter Maßnahmen aus Kontextinformationen und Erfahrungswerten zulässt. Zuletzt wird die Realisierbarkeit des Architekturmodells anhand einer prototypischen Implementierung nachgewiesen.
PubMed stellt mit 21 Mio. Aufsatzzitaten eines der umfangreichsten Informationssysteme in Bereich der Medizin. Durch die Verwendung einer einheitlichen Terminologie (Medical Subject Heading - MeSH) bei der Indizierung von PubMed Inhalten kann die Orientierung in solch großen Datenbeständen optimiert werden. Zwar bietet ein kontrolliertes Vokabular bei der Informationsbeschaffung zahlreiche Vorteile gegenüber einer Freitextsuche doch fällt Nutzern das Abbilden eines Informationsbedarfs auf die verwendete Terminologie oftmals schwer. In dieser Arbeit wird eine Systemunterstützung geschaffen, die den Abbildungsprozess automatisiert indem eine automatische Verschlagwortung textbasierter Inhalte unter Verwendung eines kontrollierten Vokabulars vorgenommen wird. Durch die Verwendung einer einheitliche Terminologie kann so eine konsistente Integration von PubMed Inhalten erreicht werden.
Immer kürzer werdende Technologielebenszyklen, sich schnell ändernde gesetzliche Anforderungen und der ständig wachsende Wettbewerb führen dazu, dass Unternehmen dem Zwang unterliegen sich schnell auf diese veränderten äußeren Bedingungen anzupassen. Die Optimierung der eigenen Geschäftsprozesse ist diesbezüglich eine wesentliche Aufgabe, da diese so gestaltet werden müssen, dass Anpassungen möglichst schnell und minimal invasiv erfolgen können. Eine Optimierungsmöglichkeit ist Geschäftsprozesse mit Hilfe von Prozessbeschreibungssprachen wie BPEL (Business Process Execution Language) oder BPMN (Business Process Modelling Notation) automatisiert ablauffähig zu machen. Diese Automatisierung trägt zum einen dazu bei, dass Fach- und IT-Abteilung über das Gleiche nämlich über Geschäftsprozesse reden. Zum anderen hilft die Automatisierung dabei, klassische Probleme wie beispielweise Medienbrüche zu vermeiden. Eine Vollautomatisierung ist dabei jedoch meist nicht möglich und auch nicht sinnvoll, da es in Geschäftsprozessen Entscheidungen beziehungsweise Aufgaben gibt, welche das Eingreifen eines menschlichen Akteurs erfordern. Diesen Sachverhalt haben auch die Plattform-Hersteller erkannt und Möglichkeiten bereitgestellt, welche die Integration menschlicher Interaktion in einen automatisiert ablaufenden Prozess ermöglichen. Die Integration mit Hilfe so genannter Tasks, welche von einer Task-Engine erzeugt und Akteuren oder Gruppen von Akteuren zugeordnet werden. Diese Tasks können über eine Tasklist-oder Inbox-Applikation durch entsprechend berechtigte Benutzer bearbeitet werden. Solche Applikationen werden in der Regel von den Plattformherstellern zur Verfügung gestellt (z.B. Oracle Worklist Application oder Activiti Explorer), oder können über ein mitgeliefertes API (Application Programming Interface) individuell programmiert werden. Die APIs sind allerdings häufig proprietär und unterscheiden sich von Hersteller zu Hersteller. Für die Anwenderunternehmen heißt dies, dass entweder die mitgelieferte Anwendung verwendet oder eine eigene erstellt werden muss. Die erste Variante bringt das Problem mit sich, dass die mitgelieferten Anwendungen meist nicht ins Corporate Design passen und sich nicht ohne weiteres in bestehende Unternehmensportale, oder ähnliches einfügen lassen. Die zweite Variante ist aufwendig, da in der Regel nicht zu unterschätzende zeitliche und damit auch monetäre Aufwände anfallen. Zudem machen sich Anwenderunternehmen abhängig vom Hersteller der Workflow-Engine, weil ein Wechsel der verwendeten Plattform auch die Re-Implementierung der Inbox-Anwendung bedeutet. Zusammenfassend betrachtet bestehen im Bereich der menschlichen Interaktion also Probleme in den Bereichen Portabilität und Interoperabilität. Zudem entsteht eine enge Kopplung zwischen Task-Engine und den Inbox-Applikationen. Im Bereich der menschlichen Interaktion liegt bei der OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards) seit einigen Jahren die WS-HT Spezifikation vor, welche eine standardisierte Integration menschlicher Interaktion in Service-orientierten Architekturen gewährleisten soll. Hierüber könnten die angesprochenen Probleme beseitigt werden. Problem dabei ist, dass die WS-HT Spezifikation von aktuellen Task-Engine Implementierungen nicht berücksichtigt wird. Um dennoch die bestehenden Probleme adressieren zu können, soll ein Adapterframework, basierend auf den Vorgaben der WS-HT Spezifikation definiert werden, konzipiert und implementiert werden, das die Funktionalitäten verschiedener Task-Engines über eine standardisierte Schnittstelle anbietet. Mit Hilfe diese Frameworks soll die enge Kopplung zwischen einer spezifischen Task-Engine und den Inbox-Applikationen aufgehoben werden.