"Objects strictly first" – Der bayerische Weg zur objektorientierten Programmierung

Moderne pädagogische Ansätze bekräftigen die eigentlich bereits Mitte der siebziger Jahre erhobene Forderung, dass man im Unterricht möglichst Aufgabenstellungen mit Bezug zur Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler einsetzen sollte. Auch im Fach Informatik im Pflichtbereich halten wir es für besonders wichtig, solche Bezüge bereits bei der Problemstellung zu eröffnen, um von Anfang an die Motivation der Schüler und besonders der Schülerinnen aufzubauen. Leider resultiert daraus jedoch sehr schnell eine erhebliche Komplexität der zu entwickelnden Programme (als Lösung dieser Aufgaben). So zeigt die Lernzielanalyse eines kleinen objektorientierten Programms (Grafische Simulation einer Fußgängerampel), dass die Schülerinnen und Schüler zum Verständnis dieses Programms mehr als 40 Lernziele erreichen müssen. Eine solche Menge von Lernzielem kann man kaum in einem Schritt erreichen. In unserem Konzept für das neue Pflichtfach Informatik in Bayern versuchen wir daher, viele dieser Lernziele bereits lange vor der Entwicklung des ersten objektorientierten Programms zu erreichen. In der 6.Ja

hrgangsstufe lernen die Schülerinnen und Schüler die Grundbegriffe der objektorientierten Modellierung (Objekt, Klasse, Attribut, Methode, Aggregation, Referenzen) anhand von Standardsoftware (Grafik-, Text-, Hypertextsysteme und Dateiexplorer) kennen, in der 7. Jahrgangsstufe folgen die algorithmischen Strukturelemente am Beispiel von Robotern, in der 9. Jahrgangsstufe die Grundlagen funktionaler Programmierung in einer Tabellenkalkulation sowie die Beziehungen zwischen (statischen) Objekten, simuliert mit einem relationalen Datenbanksystem. Somit bleiben in der 10. Jahrgangsstufe beim Einstig in die objektorientierte Programmierung nur noch wenige Lernziele aus dieser ursprünglich sehr großen Menge übrig. Wie eine flächendeckende Umfrage unter den Informatiklehrerinnen und -lehrern im Herbst 2009 nach dem ersten Durchlauf der 10. Jahrgangsstufe zeigte, funktioniert dieses Konzept recht gut. Allerdings hat sich auch herausgestellt, dass die objektorientierte Programmierung dennoch eine enorme Herausforderung für die Schülerinnen und Schüler (und zum Teil auch für die Lehrkräfte) darstellt.

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"Lazy Thinking": Eine Methode zur automatischen Erfindung von Algorithmen.

Abstract:

Die Methode des „Lazy Thinking“ dient zur systematischen Synthese von Algorithmen aus Problemspezifikationen. Die Methode kann sowohl als heuristisch / pädagogisches Werkzeug für den Prozess der Synthese korrekter Algorithmen dienen als auch zur vollständig automatischen Generierung von Algorithmen, wenn für Teilschritte der Methode automatische Beweiser für die entsprechenden Objekttheorien zur Verfügung stehen. Im Vortrag wird die Methode zunächst an einem einfachen Beispiel erläutert und dann gezeigt, dass auch sehr schwierige Algorithmen, wie der Groebner-Basen-Algorithmuszur Behandlung nicht-linearer Systeme, mit der Methode völlig automatisch generiert werden kann. Die Methode ist in dem vom Vortragenden konzipierten Theorema-System implementiert.

Kurzbio des Vortragenden:

Bruno Buchberger ist o. Professor für Computer-Mathematik an der Johannes Kepler Universität Linz, RISC Institut. Er ist der Erfinder der Theorie der „Gröbner-Basen“, eines grundlegenden Verfahrens der Computer-Mathematik, das weltweit in allen modernen Mathematik-Software-Systemen in vielen Millionen Installationen v

erwendet wird, mit spektakulären Anwendungen wie z.B. Brechen kryptographischer Codes (2003), Verbesserung der Steuerung von Ölplattformen (Shell, 2006), Bestimmungen genetischer Verwandtschaften von Arten (2007). In den letzten 10 Jahren beschäftigt sich Buchberger immer mehr mit der Automatisierung des mathematischen Erfindungsprozesses (Projekt „Theorema“). Buchberger ist Gründer des internationalen „Journal of Symbolic Computation“ (Elsevier, 1985), welches inzwischen das führende Journal im Bereich Symbolic Computation ist, sowie Gründer des RISC (Research Institute for Symbolic Computation, 1987) im Schloss Hagenberg. 1990 gründet er den Softwarpark Hagenberg, der unter seiner Leitung inzwischen ca. 1000 Mitarbeiter bei 11 Forschungsinstitutionen, 60 Firmen und 20 Universitäts- und FH-Studiengängen beschäftigt. Buchberger ist Mitglied der Academy of Europe, hat vier Ehrendoktorate (von den Universitäten Nijmegen, Timsoara, Bath und Waterloo) und erhielt 2008 den ACM Kanellakis Award „Theory and Practice“ (San Francisco). 2010 wurde er zum Österreicher des Jahres in der Kategorie Forschung gewählt (Die Presse).

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Research and Development for 3D Computer Graphics and Virtual Reality

The talk addresses recent research and the state-of-the practices related to the field of 3D computer graphics and virtual reality. First, the talk introduces the main tasks of 3D computer graphics and virtual reality. Then it introduces two problem fields and discusses their solutions. The first problem field is called “Overlaying with polygon meshes”. It concerns the coverage of polygon meshes with other solid objects in 3D computer graphics applications. The second one is called “Creation of WOWvx images and video”. It is related to creating images and video for a multiview autostereoscopic 3D display which uses the Philips WOWvx technology. Finally, the presentation introduces two software modules (plug-ins) that implement the solutions of the two problems mentioned above.

Emiliyan Petkov is a doctor of informatics and senior assistant professor at the University of Veliko Turnovo, Bulgaria, since September 2000. He teaches programming, computer graphics and 3D graphics systems to students who study computer science, informatics or computer multimedia at this University. He has about fifteen scientific publications in the field of computer graphics and virtual reality and takes part in different national and international projects funded by the EU.

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Kanban – Evolutionäres Change Management für IT-Organisationen

Abstract:
Wer die Arbeitsweise von IT-Teams verbessern möchte und nicht gleich eine unternehmensweite Revolution starten will, wie es von vielen agilen Methoden wie z.B. Scrum gefordert wird, findet in Software-Kanban eine sehr gute Alternative. Kanban-Teams verfolgen den Kaizen-Gedanken, in dem sie permanent kleine Verbesserungen Ihrer Arbeitsweise vornehmen. Ausgangspunkt dieser Verbesserungen ist immer die gegenwärtige Situation und demnach gibt es nicht „den“ Kanban-Sollzustand eines Teams. Jedoch sind folgende Kerneigenschaften in Kanban-Teams zu finden:

1) Visualisierung des Arbeitsflusses und der Arbeit
2) Limitierung des WIP (WIP = Work In Progress, in Ausführung befindliche Arbeit)
3) Steuerung und Messung des Arbeitsflusses
4) Prozess-Regeln explizit machen
5)

Verbesserung durch bewährte Modelle und wissenschaftliche Methoden

Kurz-CV:
Dipl.-Ing. Dr. Klaus Leopold, Österreichs erster Kanban Coach und Trainier, hat an der Alpen-Adria Universität Klagenfurt Informatik studiert und darin promoviert. Er leitet seit 2003 Software-Teams und IT-Projekte im wirtschaftlichen und universitären Umfeld. Als CTO eines Unternehmens, das Online-Sprachlösungen entwickelt, führte er Kanban in der Software-Entwicklung und IT-Operations ein. Ein großer Erfolg! Das Thema Lean/Kanban hat ihn nicht mehr los gelassen und deswegen folgte die Ausbildung zum Kanban-Coach bei David J. Anderson und die Gründung der LEANability. Seitdem coached und trainiert er Teams bei der Einführung von Kanban. Link zur Webpage: www.LEANability.com

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Betriebssystem-Abstraktionen für Sicherheitspolitiken

IT-Systeme mit hohen Sicherheitsanforderungen verwenden in zunehmenden Maße Sicherheitspolitiken zur Beschreibung, Analyse und Implementierung ihrer Sicherheitseigenschaften. Zur präzisen Spezifikation von Sicherheitspolitiken werden Sicherheitsmodelle eingesetzt, die dann eine formale Analyse der Sicherheitseigenschaften ermöglichen, und aus denen dann Politikimplementierungen generiert werden können. Konventionelle Betriebssysteme setzen dieser Technologie enge Grenzen. Vielmehr sind hierzu neue Betriebssystemabstraktionen und Sicherheitsarchitekturen erforderlich, die die Integration von Sicherheitspolitiken in ein Betriebssystem ermöglichen. Der Vortrag stellt neue Kernabstraktionen und die Sicherheitsarchitektur des Vertreters einer neuen Betriebssystemgeneration vor.

Winfried Kühnhauser studierte Informatik mit Nebenfach Mathematik an der Universität Dortmund. Dort verbrachte er gleichfalls seine Assistentenzeit und wechselte anschließend zum GMD-Forschungszentrum Informationstechni

k in St. Augustin. An der GMD leitete er eine Vielzahl nationaler und internationaler Forschungsprojekte, zu denen sowohl Grundlagenforschungsprojekte auf dem Gebiet der verteilten Betriebssysteme und IT-Sicherheit als auch hieraus erwachsende Technologietransferprojekte gehörten. Er promovierte an der Technischen Universität Darmstadt und habilitierte sich auf dem Gebiet der Informatik.

Neben diesen Aktivitäten nahm er Gast- und Vertretungsprofessuren im In- und Ausland, Lehraufträge an verschiedenen Universitäten sowie Forschungsaufenthalte im Ausland wahr. Er ist Mitglied der Autorengruppe des Fernstudiengangs „Informationssicherheit“ und Autor zahlreicher internationaler wissenschaftlicher Publikationen. Im Jahre 2000 wurde Winfried Kühnhauser auf eine Professur an der Fakultät für Informatik und Automatisierung im Fachgebiet „Verteilte Systeme und Betriebssysteme“ an der Universität Ilmenau berufen und leitet dort seit 2001 das Institut für Praktische Informatik und Medieninformatik.

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25 Jahre Digital Subscriber Line (DSL-) Übertragungstechnik

Abstract: Das Jahr 1986 markiert den Beginn der DSL-Übertragungstechnik, zum einen durch die Einführung von ISDN, zum anderen durch einen ersten experimentellen Leistungsvergleich von Versuchssystemen für die Übertragung von 2,048 Mbit/s über symmetrische Zweidrahtleitungen im Ortsanschlußleitungsnetz beim Forschungs-institut der Deutschen Bundespost. Das damals erfolgreiche System (2B1Q mit Noise Prediction) stellt die Grundlage für DSL-Verfahren, die auf PAM-Basisübertragung beruhen (HDSL(Europa), SHDSL, SDSL), dar.

Der Vortrag beginnt mit einem kurzen Überblick zu den Eigenschaften von symmetrischen Zweidrahtleitungen im Ortsanschluß-Leitungsnetz und deren (Nicht-) Eignung für die schnelle digitale Übertragung. Ausgehend von der Theorie zur digitalen Übertragung über stark dispersiv verzerrende Übertragungskanäle wird die Entwicklung von PAM-Basisband- und von Mehrträger-Übertragungsverfahren (Discrete Multitone, DMT) für DSL nachvollzogen. Nach einer Diskussion standardisierter DSL-Übertragungsverfahren werden aktuelle Entwicklungen wie Dynamic Spectrum Management (DSM), Interference Cancellation (IFC-DSL) und verallgemeinerte Multistandard-MIMO-DFE-Empfangsverfahren behandelt.

Bio: Johannes Huber studierte Elektrotechnik an der Technischen Universität München und erwarb 1977 dort das Diplom. Von 1977 bis 1982 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Nachrichtentechnik der Universität der Bundeswehr München und wurde 1982 zur Dr.-Ing. mit einer Dissertation zur Codierung für gedächtnisbehaftete Kanäle promoviert. Ab 1983 war er Akademischer Rat/Oberrat an dieser Universität und erwarb den Titel Dr.-Ing. habil. mit einer Monographie zur Trelliscodierung. Im Frühjahr 1991 wechselte er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter an das IBM Zürich Research Laboratory. Seit November 1991 ist er Professor für Nachrichtentechnik und Leiter des Lehrstuhls für Informationsübertragung an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. In den Jahren 1994-1996 war er Studiendekan der Technischen Fakultät, 1997-1999 Sprecher der Studienkommission

Elektrotechnik und 2001-2003 Sprecher des Departments Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik dieser Universität. Von 2007 bis 2009 leitete er schließlich deren Technische Fakultät als Dekan.

 Prof. Huber ist Sprecher des Elitestudiengangs „Systeme der Informations- und Multimediatechnik“ im Rahmen des Elitenetzwerkes Bayern, Beauftragter der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg für die Ferienakademie im Sarntal und Juror und Vertrauensdozent für die Bayerische Eliteakademie.

In der Forschung ist Prof. Huber unter Anderem auf den Gebieten Informations- und Codierungstheorie, Modulationsverfahren, Entzerrungs- und Detektions-verfahren für die digitale Übertragung über dispersiv verzerrende Kanäle, MIMO-Übertragungsverfahren aktiv. Er hat zwei Monographien verfasst und ist Autor und Co-Autor von ca. 260 wissenschaftlichen Beiträgen für Fachzeitschriften und zu internationalen Konferenzen. Zeitweise war er Herausgeber bzw. Mitherausgeber der Fachzeitschriften International Journal on Electronics and Communication (AEÜ) und IEEE Transactions on Communications. Er wurde für zweimal in das Board of Governors der IEEE Information Theory Society (1999 – 2001 und 2004-2006) gewählt und zudem zum Vorsitzenden des Fachausschusses 5.1 der ITG im Zeitraum 199-2001.

 Publikationen, die Prof. Huber  verfasst bzw. mit verfasst hat, wurden mit dem Preis der deutschen informationstechnischen Gesellschaft in den Jahren 1988, 2000 und 2006 ausgezeichnet. 2004 erhielt er den Innovationspreis der Vodafone-Stiftung für Mobilfunk. In den Jahren 2003 und 2010 wurde ihm der EEEfCOM Innovationspreis verliehen.

 Prof. Huber ist Mitglied des Fachausschusses 5.1 „Informations- und Systemtheorie“ der deutschen Informationstechnischen Gesellschaft (ITG), Fellow of the IEEE, Corresponding Fellow of the Royal Society of Edinburgh und ordentliches Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften.

 

 

 

 

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Magische Informatik

Immer wieder begeistern Mentalisten mit Gedankenlese- und Vorhersagekunst­stücken ihr Publikum. Viele der hierbei gezeigten Kartentricks beruhen auf Prinzipien der Informatik oder lassen sich mit Hilfe von Methoden und Ver­fahren aus der Informatik hinsichtlich Ihrer Funktionsweise erläutern.

Im Workshop werden „Mentalisten-Kunststücke“ gezeigt, deren Hintergrund ver­schie­de­nen Bereichen der Informatik entstammt. Die Bandbreite erstreckt sich hierbei von Grundlagen des binären Zahlensystems, über Algorithmen und Be­weis­techniken bis hin zu Nachrichtenübermittlung und Software-Engineering. Die Teilnehmenden erhalten sowohl eine Erläuterung der Funktionsweise der Tricks als auch Hinweise zur effektvollen Aufführung. Jeder studiert während des Work­shops ein bis zwei Kartenkunststücke selbst ein und kann deren Aufführung auch gleich erproben. Zu allen einstudierten Tricks werden ausführlich die Hinter­gründe aus dem Bereich der Informatik erläutert. Die Teilnehmenden können sich even­tuell für sie noch neue informatische Sachverhalte aneignen sowie bekannte ver­tiefend einüben. Lehrenden werden Einsatzmöglichkeiten dieser Tricks für verschie­dene Themengebiete des Informatikunterrichts aufgezeigt

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Piezoelektrische Sensoren und Aktoren für Mechatronik und Medizintechnik

Nach einer kurzen Vorstellung der Arbeitsgebiete des Lehrstuhls für Sensorik der Universität Erlangen-Nürnberg wird über dort aktuelle Forschungsprojekte auf dem Gebiet elektromechanischer Sensoren und Aktoren berichtet. Die entsprechenden Wandler beruhen auf dem piezoelektrischen Effekt und nutzen verschiedene Piezomaterialien, wie Piezokeramiken oder auch Ferroelektrete.  Wichtige Anwendungsgebiete sind die Mechatronik, insbesondere die Automatisierungstechnik, und die Medizintechnik.

Im zweiten Teil des Vortrages wird ein neues Verfahren zur Bestimmung der Materialparameter von piezokeramischen Materialien der PZT-Klasse vorgestellt.

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Improving the latency of interactive applications in the Internet

Abstract:

Starting with the consideration that massive multiplayer online gaming (MMOG) is a latency-critical representative of the class of highly interactive multi-user multimedia applications, we have acquired trace data from an MMOG operator and investigated the features of this traffic. Approaching latency from several angles, we found two quite different improvements that can improve a variety of interactive applications.

The first is based on the understanding that reliable transport protocols such as TCP and SCTP are basically suited for a class of interactive traffic that generates thin streams, but that some modifications are required. These thin-stream modifications work nicely with regular applications and unmodified receivers, but produce easily noticable improvements for thin-stream applications such as games, remote login, voice-over-IP, and the like.

The second is based on an observation that games and many other distributed virtual environments are divided in areas-of-interest, and that avatars‘ locations in such areas define frequently changing all-to-all overlay multicast groups. Considering that IP multicast is not generally available, we have investigated how such multicast groups within a larger distributed application should be maintained and updated. Depending on application parameters, the appropriate decisions differ quite widely, and we have explored a large part of the parameter space.

Biographie:

Carsten Griwodz leads the Media Performance Group at the Norwegian research company Simula Research Laboratory AS, Norway, and is Professor at the University of Oslo. He received his Diploma in Computer Science from the University of Paderborn, Germany, in 1993. From 1993 to 1997, he worked at the IBM European Networking Center in Heidelberg, Germany. In 1997 he joined the Multimedia Communications Lab at Darmstadt University of Technology, Germany, where he obtained his doctoral degree in 2000. His interests lie in the improvement of system support for interactive distributed multimedia, with heterogeneous parallel processing, operating systems and protocol support for streaming applications and multiplayer games in particular. He leads the StorIKT project Verdione that investigates system support for the World Opera, and is member of the Center for Research-based Innovation „Information Access Disruptions“ that develops next generation search technology.

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Rich Media Adaptation: Approaches and Challenges

Abstract:

Adaptation of multimedia content is a topic that has been addressed from many points of view, namely from an elementary media perspective. Rich Media content is a particular type of multimedia content, i.e., a collection of elementary media, but with a strong emphasis on compositing aspects and on dynamic and interactive behaviors. Adaptation of Rich Media content is hence quite a different problem from elementary media adaptation. This problem has been tackled in the past, but global, accepted approaches have not yet been widely adopted. This talk will first survey the state-of-the-art approaches in Rich Media adaptation, including the scalable approach developed in our lab. The talk will also present the research challenges remaining ahead.

Cyril Concolato is Associate Professor in the Multimedia Group at Telecom ParisTech, Paris, France, where he received his master and doctoral degree in Computer Science in 2000 and 2007, respectively. His interests lie in multimedia scene descriptions and in interactive multimedia applications. He is the author or co-author of 8 journal papers and 29 conference papers. He is an active participant to the standardization bodies of MPEG and W3C. Finally, he is one of the project leaders of the Open Source project GPAC.

Homepage of Cyril Concolato: http://concolato.wp.institut-telecom.fr/

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