Studierendenprojekte

 

Während eines technischen Studiums wird an der Alpen-Adria-Universität Klagenfurt viel Wert auf die praktische Umsetzung des Erlernten gelegt. Hier berichten Studierende über ihre eigenen Projekte, die sie im Zuge des Studium umgesetzt haben.

iBraitenberg

von: Dominik Egarter

Im Rahmen eines Prak­ti­kums im Masterstudium Informationstechnik hat Dominik Egarter ein Braitenbergfahrzeug mit LEGO Mindstorms aufgebaut und dazu eine Fernsteuerung mit einer iPhone App implementiert. Ein Braitenbergfahrzeug ist ein einfach konstruierter Roboter, der in der Lage, interessantes komplexes Verhalten zu erzeugen. Das Hauptmerkmal eines Braitenberg Fahrzeug ist, dass es eine komplexe zentrale Steuerung fehlt, stattdessen sind Sensoren und Aktoren direkt vernetzt. Auf diese Weise kann ein Roboter mit zwei separat angetriebenen Rädern sich Objekten, welche von den Sensoren erkannt werden, nähern oder vor ihnen fliehen.

Die Arbeit wurde durch das Lakeside Labs Projekts MESON (Modeling and Engineering of Self-Organizing Networks) gefördert.

iBraitenberg

Geobashing

von: Bernhard Dieber, Thomas Grassauer und Jakob Mayring

Geobashing ist ein GPS-basiertes mobiles online Multiplayerspiel (MMMOG), das mehrere Personen übers Handy spielen. Ein Hauptbestandteil des Spiels sind Challenges. In diesen Challenges muss man z.B. Wegepunkte möglichst schnell passieren, Rätsel in einer Schnitzeljagd lösen oder vorgegebene Muster  in die Landschaft zeichnen. Die Teilnahme an Challenges hilft, einen virtuellen Spielcharakter zu verbessern. Wer Geobashing im Alltag spielt, kann sich mit Spielern in der eigenen Umgebung in einem Fight messen. Geobashing vereint Sport und Interaktion und garantiert Spielspaß im Alltag. Insgesamt ein Spiel, das sehr viel Spaß macht und das in der Entwicklung sehr lustig ist. Ich glaube, dass bis jetzt fast alle begeistert waren, die damit zu tun gehabt haben.

Mehr Informationen gibt es auf der Website von Geobashing.
 

 

Economic Linguistic System (econols)

von: Thomas Hainscho

econols© (Economic Linguistic System) verknüpft verschiedenste Online-Informationen zur derzeitigen Marktsituation, erkennt Finanztrends vollautomatisch und stellt diese in Form fundierter und nachvollziehbarer Reports dar. Hierzu werden sowohl Kursdaten als auch Pressetexte von seriösen Dienstanbietern (zB. APA, Reuters, Bloomberg) herangezogen.

Mehr Informationen gibt es unter: http://www.econob.com/

 

Relation between Project Management, Organizational Structures, and Software Development Methods for the Telecommunications Industry

Dissertationsprojekt von: DI Dr. Wolfgang Richter

Immer wieder wird in den Nachrichten von Projekten mit massivem Verzug beim Liefertermin und Budgetüberschreitungen berichtet. Ein solches Beispiel ist der Bau des Skylink Terminals am Flughafen Wien. Geplant war eine Fertigstellung 2008 mit einem Budget von 366 Millionen Euro. Im Juni 2009 wurde ein Baustopp verhängt. Die Kostenschätzung wurde auf 830 Millionen Euro revidiert. Ein neuer Fertigstellungstermin ist nicht bekannt.

Warum aber ist das so? Seit nunmehr 60 Jahren werden immer wieder neue Methoden zur Steuerung von Projekten und seit rund 40 Jahren Methoden zur Entwicklung von Software vorgestellt. Man sollte meinen, daß in einem solchen Zeitraum der Großteil der möglichen Probleme erkannt und durch geeignete Maßnahmen ausgelöscht wurde. Anscheinend ist das nicht der Fall.

Welche Probleme gibt es? Welche Einflussfaktoren sind für das Gelingen oder Scheitern von Projekten ausschlaggebend? Wie hängen diese zusammen? Und wie kann man die Chance auf Erfolg erhöhen?

Das Ergebnis aus einer Auswertung von 18 Studien und somit über 50000 Projekten ist:

Die wichtigsten Einflussfaktoren sind die Kommunikation und das Lieferantenwesen. Um die Chance auf Erfolg zu erhöhen ist es wichtig, daß die richtige Information zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort ist. Alle Beteiligten müssen wissen, wen sie wann informieren müssen und woher sie Information beziehen können.

Auf den Punkt gebracht ergibt sich: Kombiniert man Praktiken aus dem Projektmanagement und der Softwareentwicklung, erreicht man eine bessere Berücksichtigung der genannten Faktoren. Wählt man zusätzlich die geeignete Organisationsstruktur, erhöht sich die Chance auf einen erfolgreichen Projektabschluss signifikant.

Application of Unsupervised Spectral Unmixing Techniques in Medical Image Processing

Dissertationsprojekt von: DI Dr. Michael Mulyk

Die Dissertation beschäftigt sich grundsätzlich mit so genannten hyperspektralen Bildern, das sind dreidimensionale Datensätze bestehend aus zwei räumlichen und einer spektralen Dimension. Solche Bilder liefern deutlich mehr Information als klassische RGB-Bilder, da hier die Intensitätswerte nicht nur in drei sondern in deutlich mehr Kanälen aufgenommen werden (oft mehr als 100). In vielen Anwendungen ist es notwendig, diese dreidimensionalen Datensätze in einige wenige Grundspektren und die zugehörigen Anteile für jedes einzelne Pixel zu zerlegen. Dieses Verfahren wird als spektrale Entmischung (spectral unmixing) bezeichnet und spielt in vielen medizinischen Anwendungen (z.B. bei der Diagnose von Prostatakrebs ) eine wichtige Rolle.

Als Anwendung wird in der Dissertation die Entmischung medizinischer Bilddaten betrachtet, welche zur Diagnose von Prostatakrebs herangezogen werden. Zu diesem Zwecke werden verschiedene Bestandteile der (menschlichen) Zelle mit verschiedenen Fluoreszenz-Farbstoffen eingefärbt. Klassische RGB-Bilder reichen in diesem Fall für eine adäquate Beurteilung nicht mehr aus, weshalb heutzutage konsequentelweise hyperspektrale Bilddaten aufgenommen werden. Durch die spektrale Entmischung dieser Bilder kann dann exakt rekonstruiert werden, in welchem Bildpunkt welcher Farbstoff zu welchem Anteil vorkommt. Diese Infonnation dient den Ärzten dann als fundierte Basis für Ihre Diagnosen. Insbesondere kann damit das Problem der Überlappung der Emissionsspektren der einzelnen Farbstoffe gelöst werden.

Autonome Anpassung von Videoströmen durch Netzwerkgeräte

Dissertationsprojekt von: DI Dr. Ingo Kofler

Die Übertragung von Videoströmen über die verschiedensten Netzwerke ist mittlerweile zu einer Selbstverständlichkeit geworden. Wer hat nicht selbst schon ein Video aus dem Internet am PC betrachtet bzw. mit dem Mobiltelefon ein aktuelles Musikvideo auf YouTube angesehen. Ermöglicht wird diese alltägliche Anwendung durch moderne Videokompressionsverfahren.

Trotz dieser Kompression tritt es aber immer wieder auf, dass die Übertragung des Videos eine höhere Übertragungskapazität des Netzwerkes erfordert als dieses eigentlich zur Verfügung stellen kann. Dies tritt vor allem bei drahtlosen Netzwerken wie WLAN auf, deren Übertragungskapazität durch äußere Einflüsse im zeitlichen Verlauf sehr stark schwanken kann. Im Falle einer Videoübertragung wirken sich diese Schwankungen äußerst negativ aus, da für eine flüssige Wiedergabe des Videos die Daten rechtzeitig übertragen werden müssen. Kann dies nicht gewährleistet werden, dann gerät das Abspielen des Video ins Stocken. Diesen Effekt hat sicherlich jeder schon einmal miterlebt, wenn man über ein Mobiltelefon ein YouTube Video in hoher Qualität angesehen hat. Tritt diese stockende Wiedergabe über einen längeren Zeitraum hin auf, wird dies vom Betrachter als sehr störend empfunden.

Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, wurde im Rahmen der Dissertation die Adaptierung von Videoströmen durch handelsübliche Netzwerkgeräte erforscht. Die Idee dabei ist es, dass ein Netzwerkgerät selbständig die verfügbare Kapazität des Netzwerks überwacht und regulierend auf die Videoströme einwirkt. Die Basisstation eines WLANs, ein sog. WLAN-Router, kann zum Beispiel erkennen, wenn sich ein Benutzer mit seinem Gerät von der Basisstation entfernt und sich die Funkverbindung verschlechtert. Da dies im Allgemeinen eine Verringerung der Übertragungskapazität mit sich bringt, ist es daher naheliegend, dass der Videostrom an der Basisstation so angepasst wird, dass er problemlos und zeitgerecht übertragen werden kann. Die Anpassung kann entweder durch Verringerung der Videoauflösung, einer Reduktion der Videobilder pro Sekunde bzw. durch bewusst in Kauf genommene Qualitätseinbußen erzielt werden. Unabhängig davon welche Möglichkeit der Anpassung gewählt wird, ist aber eines sicher: Die von Anwendern als störend empfundene, stockende Wiedergabe wird mit Hilfe dieses neuartigen Ansatzes weitestgehend verhindert.

Im Rahmen der Dissertation wurde die praktische Umsetzbarkeit durch die Entwicklung eines Prototypen demonstriert. Dazu wurde eine eigene Software entwickelt, die auf dem Netzwerkgerät installiert werden kann und die dann die Anpassung des Videostroms durchführt. Zum Einsatz kommen dabei nicht etwa teure Spezialgeräte, sondern handelsübliche WLAN-Router, die man für rund 50 Euro im Elektronikmarkt oder im Internet kaufen kann. Dass die Rechenleistung dieser Geräte für die Videoanpassung ausreicht, konnte im Rahmen der angestellten Untersuchungen auch nachgewiesen werden. Die Evaluierungsergebnisse zeigten, dass diese handelsüblichen Netzwerkgeräte bis zu 10 Videoströme in normaler Fernsehqualität gleichzeitig anpassen können. Im Falle von hochauflösenden Videos sind immerhin noch 4 parallele Videoströme möglich. Weiters wurde im Rahmen der Dissertation auch noch die Steuerung der Videoanpassung auf Grund der aktuellen Netzwerksituation beleuchtet. Dies bedeutet, dass der WLAN-Router automatisch die Videoqualität an die Übertragungskapazität des drahtlosen Netzwerkes anpassen kann und somit immer für eine flüssige Wiedergabe des Videos sorgt.

Von der wissenschaftlichen Relevanz dieser neuartigen Ansatzes zeugen die im Laufe des Dissertationsprojektes entstandenen Publikationen und damit verbundenen Vorträgen auf namhaften internationalen Konferenzen. Auch der Prototyp konnte im Rahmen einer weltweit bekannten Konferenz im Bereich Unterhaltungselektronik in Las Vegas demonstriert werden.

Efficient and Practical Protocols for Privacy in Cloud Computing

Dissertationsprojekt von: DI Dr. Daniel Slamanig

Cloud Computing wird als richtungsweisende Technologie für die Verwaltung von Daten sowie die Nutzung von Anwendungen und Diensten im Internet betrachtet. Unter dem Begriff Cloud Computing versteht man den flexiblen Bezug von IT-Infrastruktur (Rechenkapazität, Datenspeicher, etc.) von Betreibern großer Rechenzentren wie Amazon oder Google über das Internet auf „Mietsvertragsbasis“. Konsumenten solcher so genannter Cloud Provider können dann ihre Dienste, z.B. Social Networks oder Dienste zur Online Datensicherungs und -bereitstellung wie etwa Dropbox, auf dieser Infrastruktur betreiben und Endbenutzern über das Internet zur Verfügung stellen.

Benutzern ist dabei üblicherweise nicht bekannt wo ihre Daten liegen und was mit ihren Daten genau passiert. Somit sind die vermehrt geäußerten Bedenken hinsichtlich der Verletzung der Privatsphäre keineswegs unbegründet. Nur wenigen Benutzern ist bewusst, dass prinzipiell sämtliche Informationen über all ihre Handlungen im Internet, z.B. das Abrufen von Webseiten-Inhalten, der Inhalt von auf Online-Speicherdiensten abgelegten Dokumenten, sowie der Inhalt empfangener und versendeter Emails,  vom Betreiber dieser Dienste dem jeweiligen Benutzer zugeordnet, dokumentiert sowie eingesehen und effizient ausgewertet werden können. Es ist offensichtlich, dass die aus diesen Informationen gebildeten Dossiers von Personen, die zudem einen beträchtlichen finanziellen Wert haben, die Privatsphäre hochgradig gefährden. Dass diese Gefahr jedoch nicht nur theoretisch ist, erkennt man beispielsweise daran, dass Benutzern im Internet maßgeschneiderte – an ihre Interessen angepasste - Werbung präsentiert wird. Gerade im Kontext des Cloud Computing sind derartige Datensammlungen besonders prekär, da davon ausgegangen werden muss, dass einige wenige Cloud Provider große Teile der Infrastruktur für die nächste Generation des Internets zur Verfügung stellen werden. Somit haben sie potentiell Zugriff auf Daten und Verhaltensmuster, z.B. wer verwendet einen Dienst wann und wie oft, einer sehr großen Anzahl von Benutzern und das Missbrauchspotential ist enorm.

Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Entwicklung kryptographischer Verfahren zum höchstmöglich Schutz der Privatsphäre von Benutzern im Kontext des Cloud Computing. Kryptographie in ihrer klassischen Form beschäftigte sich primär mit der Verschlüsselung von Nachrichten, so dass diese vertraulich zwischen zwei Parteien ausgetauscht werden können. Technisch betrachtet wird eine Nachricht mathematische derart transformiert, dass deren Inhalt nur für ausgewählte Empfänger lesbar ist. Die moderne Kryptographie, die weit mehr Themen als die reine Verschlüsselung von Nachrichten umfasst, entwickelte sich in den letzten 30 Jahren sehr rasant und stellt mittlerweile eine sehr umfangreiche und eigenständige Wissenschaft dar. Sie ist an der Schnittstelle zwischen der (theoretischen) Informatik und der Mathematik angesiedelt und Erkenntnisse dieser Wissenschaft kommen, für viele Benutzer kaum bis gar nicht bemerkbar, heute beispielsweise in der Mobiltelefonie, beim Bezahlen mit Bankomartkarte und im Internet bereits standardmäßig zum Einsatz. Im Internet und speziell im Cloud Computing existiert jedoch noch ein sehr großes Verbesserungspotential, sowohl hinsichtlich des Einsatzes existierender Konzepte als auch der Entwicklung neuer innovativer Konzepte. Durch moderne kryptographische Verfahren können in diesem Umfeld sehr interessante und oft paradox scheinende Problemstellungen gelöst werden. Ein sehr einfaches Beispiel für solch ein Paradoxon ist die so genannte „anonyme Authentifikation“. Authentifikation bedeutet, dass eine Person gegenüber einem System eine behauptete Eigenschaft, üblicherweise die Identität dieser Person,  beispielsweise durch Kenntnis eines geheimen Passwortes nachweist. Anonymität bedeutet jedoch, dass die Identität dieser Person nicht preisgegeben wird. Diese Kombination klingt zunächst paradox, da es unmöglich scheint eine Identität nachzuweisen ohne diese preiszugeben, kann aber mit kryptographischen Konzepten sehr elegant gelöst werden. Ein weiteres Beispiel ist die anonyme aber autorisierte Nutzung von Cloud Ressourcen, z.B. Rechenzeit oder Speicherplatz. Hierbei soll es Benutzern ermöglicht werden ein bestimmtes Kontingent an Ressourcen, z.B. Speicherplatz für einen Online Datenspeicher, zu erwerben um dieses Kontingent anschließend in anonymer Form konsumieren zu können. Dabei soll der Cloud Provider das Konsumverhalten eines Benutzers, also wann ein Benutzer Daten integriert und wie viel Speicherplatz schon konsumiert wurde, nicht ermitteln können. Jedoch muss gewährleistet sein, dass ein Benutzer nur das ihm zugesicherte Kontingent konsumieren kann. In der Dissertation werden neben den zuvor umrissenen weitere oft paradox scheinende Probleme untersucht, effiziente und praktikable Lösungsmöglichkeiten präsentiert und auch neuartige kryptographische Konzepte vorgeschlagen.