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Einladung: Informatik-Oberseminar Vlatko Lukarov
by Bombelka, Angelika 13 May '19

13 May '19

+********************************************************************** * * * Einladung * * * * Informatik-Oberseminar * * * +********************************************************************** Zeit: Freitag, 17. Mai 2019, 10.00 Uhr Ort: Informatikzentrum E3, Raum 9222, Ahornstr. 55 Referent: Vlatko Lukarov M.Sc. Lehr- und Forschungsgebiet Informatik 9 Thema: Scaling Up Learning Analytics in Blended Learning Scenarios Berichter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ulrik Schroeder Associate Professor Katrien Verbert Abstract: This dissertation focuses on solving the practical problem of scaling up learning analytics services in blended learning scenarios in a higher education institution in Germany. This dissertation provides a solution as a set of key principles for scaling up learning analytics in blended learning scenarios in higher education. These focus on five aspects: collecting correct requirements for the different stakeholder groups, preparing the legal and technical foundations of the higher education institution, continuously develop and improve the learning analytics services, and continuously evaluate the learning analytics services. The aspects were comprehensively investigated and realized by applying design-based research methods, software engineering methods, and evaluation methods from the Human-Computer Interaction field and the behavioral and cognitive sciences. The results and contributions from this research work are a verified end-to-end process for scaling up learning analytics in a higher education institution in Germany, a comprehensive set of requirements for the stakeholder groups, a categorized and comprehensive set of learning analytics indicators from the research and practitioners community, a sustainable learning analytics infrastructure with optimized analytics engine for scalability and performance and high fidelity prototypes, and a validated method for longitudinal studies for learning analytics impact evaluation. Es laden ein: die Dozentinnen und Dozenten der Informatik

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[Einladung Informatik Oberseminar]: Verification of Embedded Software Models
by Dernehl, Christian 05 Apr '19

05 Apr '19

+********************************************************************** * * * Einladung * * * * Informatik-Oberseminar * * * +********************************************************************** Zeit: Donnerstag, 11. April 2019, 10.00 Uhr Ort: Raum 2202, Ahornstr. 55 Referent: Christian Dernehl M.Sc. Lehrstuhl Informatik 11 Thema: Verification of Embedded Software Models by Combining Abstract Interpretation, Symbolic Execution and Stability Analysis Abstract: In this talk, we present how embedded software models can be formally verified. Embedded software models often contain control application parts for which specific invariants can be derived. Together with abstract interpretation and symbolic execution, formal verification of control systems is feasible. Format verification is achieved by combining invariants derived from Lyapunov functions which are feed into sat-modulo theory solvers. The results are then used to prove formal requirements. This talk will be held in German. Es laden ein: die Dozentinnen und Dozenten der Informatik

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Einladung Oberseminar Herr Dipl.-Inform. Christian Samsel am 26.02.2019 um 14 Uhr
by Daniele Gloeckner 30 Jan '19

30 Jan '19

************************************************************************ * * Einladung * * * Informatik-Oberseminar * * ************************************************************************ Zeit: Dienstag, 26.02.2019 um 14.00 Uhr Ort: Gebäude Informatikzentrum Hörn, Raum 5053.2 (B-IT Research School ggü. AH 6) Referent: Herr Dipl.-Inform. Christian Samsel Titel: Ubiquitous Intermodal Travel Assistance Abstract: Global trends like urbanization, digitization, and climate change enforce and accelerate the change of personal mobility. Combining traditional mobility services, like trains, with emerging services, like electric carsharing, enables fast, low-priced and environmental-friendly journeys. Because of the high complexity of such intermodal itineraries compared to traditional travel, planning and conducting them requires assistance. In this work we describe how an information system providing the required information for intermodal traveling can be constructed. To do so, a revised distributed system architecture and interfaces between the components are required as well as strategies to combine public transportation and sharing services into intermodal itineraries. Based on these findings we show how to give personalized, intermodal route recommendations to travelers to simplify travel planning. Using a combination of content-based and context-aware recommender algorithms we sort a set of intermodal itinerary provided by intermodal travel information systems based on the travelers preferences. The evaluation showed that a personalized travel planning is preferred over a traditional departure time-based travel itinerary sorting. An intermodal journeys usually includes multiple transfers between diverse mobility services, rendering the journey complex. To assist the traveler while on his or her way, we introduce the intermodal mobility assistance, applying the principle of cascading information. The cascading information principle denotes that only currently relevant information should be conveyed to the user, and by that, simplifying the information processing. Intermodal implies that not only various public transportation systems are covered but also walking directions and modern mobility schemes like carsharing. The traveler is assisted on the respective device he or she is using at a specific moment. This could be a smartphone during a bus travel, a wearable device while walking, or a car while using a carsharing service. In addition we show how to effectively support the traveler in situations when the initial plan cannot be continued because of delays or disruptions in the travel chain. Evaluations of the respective prototypes show that the approach indeed simplifies intermodal travel. Es laden ein: Die Dozenten der Informatik Lehrstuhl Informatik 5

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Einladung: Informatik Oberseminar Anne Gehre
by Anne Gehre 28 Jan '19

28 Jan '19

+********************************************************************** * * * Einladung * * * * Informatik-Oberseminar * * * +********************************************************************** Zeit: Dienstag, 12. Februar 2019, 15.00 Uhr Ort: Gebäude E3, Seminarraum 118, Ahornstr. 55 Referent: Anne Gehre M.Sc. Lehrstuhl Informatik 8 Thema: 3D Shape Analysis based on Feature Curve Networks Abstract: For high-level analysis of 3D shapes, we require an abstract representation of geometric data. Typically, this is achieved by developing descriptors on a local pointwise level or globally on the entire shape. While point based descriptors can be very sensitive to local changes of the shape (e.g. noise), global descriptors tend to be too coarse. Feature curves trace out salient creases and crests of 3D geometric data. They provide an abstract representation of salient parts of the geometry and contain topological and global structural information about the shape as well as geometric details. However, automatically computed feature curve networks on raw data can have various defects such as noise, fragmentation, or missing data. In this talk we present methods to asses the different abstraction levels of a feature curve network. This is vital in order to obtain a meaningful set of feature curves. For this we combine local (feature curve strength, length, parallelism, etc.) and global (density and symmetry) saliency measures and obtain structural reoccurrence information from a raw, potentially noisy input data. In the context of high-level shape analysis we discuss how meaningful feature curve networks have a highly positive impact on complex tasks such as the discovery of inter-surface maps. Es laden ein: die Dozentinnen und Dozenten der Informatik

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Einladung: Informatik-Oberseminar Benjamin Kaminski
by Benjamin Kaminski 27 Jan '19

27 Jan '19

+********************************************************************** * * * Einladung * * * * Informatik-Oberseminar * * * +********************************************************************** Zeit: Freitag, 8. Februar 2019, 14:00 Uhr Ort: Raum 9222, E3, Ahornstr. 55 Referent: Benjamin Kaminski, M.Sc. Lehrstuhl für Informatik 2 Thema: Advanced Weakest Precondition Calculi for Probabilistic Programs Abstract: We study quantitative reasoning about probabilistic programs. In doing so, we investigate two main aspects: The reasoning techniques themselves and the computational hardness of that reasoning. As for the former aspect, we first give an introduction to weakest preexpectation reasoning à la McIver & Morgan - a reasoning technique for the verification of probabilistic programs that builds on Dijkstra's weakest precondition calculus for programs with nondeterminism and Kozen's probabilistic propositional dynamic logic for probabilistic programs. We then present advanced weakest-preexpectation-style calculi for probabilistic programs that enable reasoning about - expected runtimes, - conditional expected values and conditional probabilities, and - expected values of mixed-sign random variables. As with Dijkstra's calculus, our calculi are defined inductively on the program structure and thus allow for compositional reasoning on source code level. We put a special emphasis on proof rules for reasoning about loops. The second aspect we study is the inherent computational hardness of reasoning about probabilistic programs, which is independent from the employed analysis technique. In particular, we study the hardness of approximating expected values and (co)variances as well as the hardness of deciding termination of probabilistic programs. While we study different notions of probabilistic termination, for instance almost-sure termination or termination within finite expected time (also known as positive almost-sure termination), we demonstrate that deciding termination of probabilistic programs is generally strictly harder than deciding termination of nonprobabilistic programs. Es laden ein: die Dozentinnen und Dozenten der Informatik

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Einladung Informatik-Oberseminar
by Schulze, Christoph 25 Jan '19

25 Jan '19

+********************************************************************** * * * Einladung * * * * Informatik-Oberseminar * * * +********************************************************************** Zeit: Freitag, 08. Februar 2019, 9:30 Uhr Ort: Raum 5056, Gebäude E2, Ahornstr. 55 Referent: Dipl. Inform. Christoph Schulze Titel: Agile Software-Produktlinienentwicklung im Kontext heterogener Projektlandschaften Abstract: Die Automobilindustrie sieht sich großen Herausforderungen gegenüber: Während der Markt immer kürzere Entwicklungszyklen, höhere Qualität und günstigere Produkte fordert, steigt gleichzeitig durch aktuelle Trends, wie autonomes Fahren oder die Digitalisierung des Fahrzeuges, die Komplexität und der Testaufwand des Produktes. Eine Möglichkeit erhöhte Qualität bei reduzierten Kosten zu realisieren ist durch die systematische Wiederverwendung modularer Einheiten gegeben. Die Software-Produktlinienentwicklung prognostiziert durch die Etablierung einer Software-Produktlinie eine deutliche Kosten und Zeitreduktion durch intensive Wiederverwendung. Dabei birgt dieser Ansatz aber auch deutliche Gefahren: Die Entwicklung einer wiederverwendbaren Einheit erhöht durch die Einführung variabler Aspekte auch dessen Komplexität. Wird eine langfristige Strategie falsch ausgerichtet, kann es schnell dazu kommen, dass sich der erhöhte Aufwand nicht rentiert, da eine Wiederverwendung zwar technisch möglich ist, gleichzeitig aber die Nachfrage fehlt. Im Kontext eines Zulieferers ist es außerdem deutlich schwieriger, eine eigene Strategie unabhängig vom Kunden (OEMs) zu entwickeln. Vergleicht man die durch die Forschung vorgeschlagenen Mechanismen zur Darstellung von Variabilität im Lösungsraum mit der aktuell in der Industrie gelebten Praxis, wird schnell deutlich, dass oft ein deutlicher pragmatischer Ansatz gewählt wird. Anstatt explizit Variabilität in Entwicklungsartefakten anzugeben, werden ähnliche Artefakte von Vorgängerprojekten als Basis kopiert und weiterentwickelt, das sogenannte Clone&Own. Dieses meist für das aktuelle Software-Projekt im ersten Schritt sehr kostengünstige Verfahren wird allerdings oft sehr unsystematisch durchgeführt und birgt trotz seines kurzfristigen Mehrwertes langfristige Gefahren. Das Wissen um eine potentielle Wiederverwendung gegebener Varianten ist üblicherweise nur in den Köpfen der Experten aus Vorgängerprojekten gegeben und droht durch Personalwechsel sowie über Zeit verloren zu gehen. Des Weiteren ist die Wartung mehrerer Klone, die sich während ihrer Evolution weiterentwickeln, aber trotzdem eine gemeinsame Basis besitzen, erschwert. Insofern entsteht im ersten Moment zwar der Eindruck, dass durch unsystematisches Clone&Own sehr effizient Wiederverwendung betrieben werden kann, die eigentlichen Vorteile einer Software-Produktlinienentwicklung können aber nicht genutzt werden. Innerhalb dieser Doktorarbeit wird der beschriebene Kontext im Rahmen beteiligter Industriepartner aufgegriffen und sowohl Ansätze eines Clone&Own-Verfahrens systematisiert sowie Methoden zur schrittweisen Migration in eine Software-Produktlinie ausgearbeitet. Dabei stehen sowohl Verfahren zur stufenweisen (extrinsischen, schnittstellen-basierten, semantischen) und automatischen Ähnlichkeitsanalyse als auch ein datenbankbasierte Etablierung und Wartung einer Software-Produktlinie im Fokus. Basierend auf Ansätzen der agilen Software-Produktlinienentwicklung wird somit ein pragmatischer Ansatz vorgestellt, der im Kontext heterogener Projektlandschaften eines Zulieferers eine schrittweise Überführung in eine Software-Produktlinienentwicklung ermöglicht und gleichzeitig gegebene Normen der Automobilindustrie berücksichtigt. Der Ansatz wird durch mehrere Werkzeuge unterstützt, die im Kontext dieser Doktorarbeit in Zusammenarbeit mit Industriepartnern entwickelt und verwendet wurden. Es laden ein: Die Dozenten der Informatik

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Oberseminar Herr Dipl.-Inform. Christoph Terwelp am 05.02.2019
by Daniele Gloeckner 18 Jan '19

18 Jan '19

************************************************************************ * * Einladung * * * Informatik-Oberseminar * * ************************************************************************ Zeit: Dienstag, 05.02.2019 um 9.00 Uhr Ort: Gebäude Informatikzentrum Hörn, Raum 5053.2 (B-IT Research School ggü. AH 6) Referent: Herr Dipl.-Inform. Christoph Terwelp Titel: Entwicklung eines Referenzmodells für Mobilitätsplattformen Abstract: Mobilität ermöglicht dem Menschen die Teilhabe am gesellschaftlichen Leben. Der steigende Mobilitätsbedarf, die Endlichkeit der verfügbaren Ressourcen und die aktuellen Umwelteinflüsse der Mobilität machen einen Mobilitätswandel weg vom fossil angetriebenen Individualverkehr unvermeidlich. Ein vollständiger Ersatz des Individualverkehrs durch öffentliche Personenverkehre würde jedoch zu einer erheblichen Einschränkung der Mobilität führen. Hingegen ist eine Kombination verschiedener Mobilitätsangebote (z. B. ÖPNV, Car-Sharing, Fernbusse) zum Erhalt der Flexibilität in der Mobilität vielversprechend. Sie führt aber zugleich zu einer erhöhten Komplexität bei der Nutzung, da Angebote unterschiedlicher Mobilitätsanbieter verglichen und sowohl preislich als auch in Wegfindung und Reisebegleitung kombiniert werden müssen. Mobilitätsplattformen sollen die Mobilitätsangebote in einem Informationssystem zusammenführen und dem Nutzer Funktionalitäten zur Auskunft, Buchung, Autorisierung, Reisebegleitung, Abrechnung sowie zum Kundendienst über einen Zugangspunkt bereitstellen, beispielsweise eine Applikation für mobile Endgeräte. Die bisherigen Ansätze für solche Mobilitätsplattformen sind jedoch höchst unterschiedlich, was ihre Interoperabilität fachlich, software- und datentechnisch, aber auch in den Geschäftsmodellen stark erschwert. Der Umgang mit dieser extremen Heterogenität kann durch ein Referenzmodell für Mobilitätsplattformen entscheidend erleichtert werden. Als erstes umfangreiches Experiment wurde dabei zunächst eine modellgestützte Plattform konzipiert und für die Region Aachen prototypisch umgesetzt, welche Auskunft, Buchung, Autorisierung und Abrechnung für Mobilitätsdienstleistungen erstmals integrativ unterstützt. Diese Plattform ist in Aachen mittlerweile in den Routineeinsatz übergegangen. Im Vergleich der gewonnenen Erfahrungen mit denen von fachlich meist eingegrenzteren, aber teils viel umfangreicheren Plattformen anderer Regionen und bundesweiten Anbietern wurde jedoch festgestellt, dass mehrere Verbesserungen an dem zugrundeliegenden Modell sowie Erweiterungen um externe Empirie erst eine Übertragbarkeit auf andere Regionen oder andere Geschäftsmodelle erlauben würden. Aus dieser integrativen Anforderungsanalyse wurde in einem iterativen Prozess, unter Einbindung zahlreicher Anwendungspartner, ein Referenzmodell für Mobilitätsplattformen entwickelt, das es erlaubt für unterschiedliche Kooperationsszenarien zwischen Plattform- und Mobilitätsanbieter und somit für unterschiedliche Geschäftsmodelle angepasste Systemarchitekturen zu erzeugen, in denen einheitliche Komponenten und Schnittstellen verwendet werden. Hierfür wurde auch eine neue Entwicklungsmethodik erarbeitet, die Elemente verschiedener aus der Literatur bekannter agentenorientierter Entwicklungsmethoden vereint. Es laden ein: Die Dozenten der Informatik Lehrstuhl Informatik 5

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[sekretariate] Einladung: Informatik Oberseminar Thomas Ströder
by Elke Ohlenforst 18 Jan '19

18 Jan '19

+********************************************************************** * * * Einladung * * * * Informatik-Oberseminar * * * +********************************************************************** Zeit: Montag, 28. Januar 2019, 16:30 Uhr Ort: Gebäude E3, Seminarraum 9222, Ahornstr. 55 Referent: Thomas Ströder, Dipl.-Inform. Lehr- und Forschungsgebiet Informatik 2 Thema: Symbolic Execution and Program Synthesis: A General Methodology for Software Veriﬁcation Abstract: We are concerned with the correctness of software and present a general methodology for verifying properties of programs in virtually any programming language. This methodology consists of two stages: First, we symbolically execute the program in question to obtain a ﬁnite over-approximation of all possible program executions for all possible inputs. We call this over-approximation a symbolic execution graph. The diﬀerence of this graph compared to most existing approaches using abstract domains is that its construction is strongly guided by the analyzed program rather than using program-independent widening operators. Afterwards, we synthesize programs in simple programming languages from the symbolic execution graph capturing the essence of the program properties that we want to analyze. Thus, the subsequent analysis of these properties on the synthesized programs is substantially simpliﬁed. So we exploit synergies between program analysis and synthesis techniques to obtain powerful veriﬁcation approaches. Although the over-approximation induced by the symbolic execution graph and subsequent program synthesis might lose precision, our empirical evaluations demonstrate that the abstract domains introduced in this thesis are more precise than other existing domains while still allowing eﬃcient analyses in practice (in particular due to the simpliﬁcation obtained by program synthesis and the exploitation of powerful existing analysis techniques for the simple target languages). Hence, our methodology proved to be very successful in the leading international competitions in the ﬁelds of our analyses. We apply our methodology to prove determinacy, termination, and upper runtime complexity bounds of Prolog programs, memory safety and termination of LLVM programs (compiled from C programs), deadlock and livelock freedom of concurrent imperative programs with shared memory, and to provide a solution to the Behavior Composition Problem, a program synthesis problem trying to reliably achieve a deterministic target behavior with a set of non-deterministic agents acting in a non-deterministic environment. Our methodology is particularly useful for analyzing “universal” properties that hold for all program executions (e.g., termination, memory safety, or upper bounds on runtime complexity). Here, our empirical results show that our approach clearly outperforms any previous existing approach. While our methodology can to some extent also be applied to analyze “existential” properties that only need to hold for some program executions (e.g., proving the presence of defects like non-termination or violations of memory safety), additional eﬀort is necessary to make our approach sound for such analyses due to the over-approximation inherently involved. In principle, we can detect candidates satisfying such existential properties in our symbolic execution graph but must prove their feasibility separately. Many of our contributions have been implemented in the veriﬁcation tool AProVE and empirically evaluated by extensive experiments. Our contributions advance the state of the art in automated program veriﬁcation and oﬀer a guideline for creating future veriﬁcation techniques following our methodology. Es laden ein: Die Dozenten der Informatik

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Einladung: Informatik-Oberseminar Svenja Schalthöfer
by Cormann, Silke 17 Jan '19

17 Jan '19

+********************************************************************** * * * Einladung * * * * Informatik-Oberseminar * * * +********************************************************************** Zeit: Donnerstag, 24. Januar 2019, 14:00 Uhr Ort: Raum 9222, Gebäude E3, Ahornstr. 55 Referentin: Svenja Schalthöfer, M. Sc. LuF Math. Grundlagen der Informatik (Lehrgebiet Informatik 7) Thema: Choiceless Computation and Logic Abstract: Choiceless computation emerged as an approach to the fundamental open question in descriptive complexity theory: Is there a logic capturing polynomial time? The main characteristic distinguishing logic from classical computation is isomorphism-invariance. Consequently, choiceless computation was developed as a notion of isomorphism-invariant computation that operates directly on mathematical structures, independently of their encoding. In particular, these computation models are choiceless in the sense that they cannot make arbitrary choices from a set of indistinguishable elements. Choiceless computation was originally introduced by Blass, Gurevich and Shelah in the form of Choiceless Polynomial Time (CPT), a model of computation using hereditarily finite sets of polynomial size as data structures. We study the structure and expressive power of Choiceless Polynomial Time, the most promising candidate for a logic capturing polynomial time. Further, we expand the landscape of choiceless computation by a notion of Choiceless Logarithmic Space, which is, to our knowledge, the only candidate for a logic capturing logarithmic space. Es laden ein: Die Dozenten der Informatik -- Silke Cormann Sekretariat Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften Informatik 7 - Logik und Theorie diskreter Systeme RWTH Aachen University Ahornstr. 55 52074 Aachen Tel. +49 241 80-21701 Fax +49 241 80-22215 cormann(a)informatik.rwth-aachen.de

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Einladung: Informatik-Oberseminar Benedikt Brütsch (20. Dez., 16:15 Uhr)
by Benedikt Brütsch 13 Dec '18

13 Dec '18

+********************************************************************** * * * Einladung * * * * Informatik-Oberseminar * * * +********************************************************************** Zeit: Donnerstag, 20. Dezember 2018, 16:15 Uhr Ort: Raum 9222, Gebäude E3, Ahornstr. 55 Referent: Dipl.-Inform. Benedikt Brütsch Lehrstuhl Informatik 7 Thema: Strategies in Infinite Games: Structured Reactive Programs and Transducers over Infinite Alphabets Abstract: In this talk, we study the construction of winning strategies in games of the following kind: Two players take turns in choosing symbols from some fixed alphabet. They play forever, thus constructing an infinite sequence of symbols. The winning condition is a set L of such sequences: Player II wins if the constructed sequence is in the set L, otherwise Player I wins. These games can be viewed as a model of reactive systems, which maintain an ongoing interaction with their environment. We consider the so-called synthesis problem: Given a winning condition, determine whether Player II has a winning strategy, and construct such a strategy. First, we study the synthesis of winning strategies in the form of structured reactive programs (for omega-regular winning conditions). In particular, we show an exponential lower bound for the number of (Boolean) program variables that are required in the case of winning conditions specified in linear temporal logic (LTL), roughly matching the known upper bound. Second, we consider a more general form of the synthesis problem, where the alphabet is infinite. Specifically, we focus on the case where the symbols chosen by the players are natural numbers. To represent winning conditions, we define a model of automata over infinite alphabets such as the set N of natural numbers, namely N-memory automata. Analogously, we introduce N-memory transducers to represent strategies. We show that the synthesis problem is solvable in this setting: Given a winning condition defined by a deterministic N-memory automaton with a parity acceptance condition, we can determine which player has a winning strategy and construct such a strategy in the form of a deterministic N-memory transducer. Es laden ein: Die Dozenten der Informatik

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