Bachelorarbeit
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Da Software heute nahezu alle Bereiche des Alltags durchdringt, ist Sicherheit von Softwaresystemen ein wichtigeres Anliegen als je zuvor. Die Sicherheit eines Softwaresystems zu bewerten stellt in der Praxis jedoch eine Herausforderung dar, da nicht viele Metriken existieren, die Sicherheitseigenschaften von Sourcecode auf Zahlenwerte abbilden. Eine geläufige Annahme ist, dass das Auftreten von Sicherheitslücken in Korrelation mit der Qualität von Software-Designs steht, allerdings fehlt es momentan an klaren Belegen für diese Annahme. Der Nachweis einer vorhandenen Korrelation kann dazu beitragen die Messung von Programmsicherheit zu optimieren, da man dann gezielt Qualitätsmetriken zum Messen von Sicherheit einsetzen könnte. Zu diesem Zweck wurden in dieser Arbeit für 50 Android-Apps aus dem Open Source-Bereich drei Sicherheits- und sieben Qualitätsmetriken, sowie Korrelationen zwischen diesen Metriken berechnet. Bei den Qualitätsmetriken handelt es sich um einfache Code-Metriken bis hin zu High-Level-Metriken, wie objektorientierte Antipatterns, die zusammen ein umfassendes Bild der Qualität vermitteln. Um die Sicherheit darzustellen wurden zwei Sichtbarkeitsmetriken zusammen mit einer Metrik, die die minimale Rechteanforderung mobiler Applikationen berechnet, ausgewählt. Es wurde festgestellt, dass auf Basis der betrachteten Evaluationsprojekte deutliche Korrelationen zwischen den meisten Qualitätsmetriken liegen. Zu den Sicherheitsmetriken wurden dahingegen keine signifikanten Korrelationen gefunden. Es werdendiese Korrelationen und deren Ursachen diskutiert und auf dieser Basis Empfehlungen formuliert.
Entwicklung eines augmentierten Montageszenarios mit Lego-Bausteinen für die Microsoft HoloLens
(2017)
Augmented Reality ist schon seit einigen Jahren in verschiedenen Formen verfügbar. Durch Fortschritte in der Technik können nun auch kompakte Augmented Reality Brillen hergestellt werden, wodurch sich viele neue Möglichkeiten der Interaktion und Anwendung von Augmented Reality eröffnen.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Microsoft HoloLens und den Möglichkeiten, welche die Brille für Verbraucher und Industrie bieten kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine interaktive und augmentierte Anwendung entwickelt, um die Grenzen und Möglichkeiten der Microsoft HoloLens zu bewerten. Dazu wurde exemplarisch ein Montageszenario nachgestellt, bei dem ein Modell aus Lego-Bausteinen zusammengesetzt wird. Die HoloLens zeigt dabei schrittweise an, wo die nächsten Bausteine platziert werden sollen. Dabei stellte sich heraus, dass die HoloLens schon heute Vorteile bei der Montage bietet und gut zur Unterstützung von Arbeitsschritten verwendet werden kann, es wurden allerdings auch einige Schwächen deutlich.
Die Erzählung Der Sandmann ist seit nun mehr zwei Jahrhunderten Bestandteil der deutschen Literaturhistorie. Als eines der bekanntesten Werke E.T.A. Hoffmanns hat es im Laufe der Zeit darüber hinaus seinen Platz unter anderem in der Oper, im Hörspiel und auch im Film gefunden. An dieser Stelle setzt die hier vorgelegte Arbeit an und untersucht Hoffmanns Novelle sowie eine filmische Umsetzung in Hinblick auf ihre (formalen und inhaltlichen) Eigenheiten. Das Ziel dieser Arbeit ist dabei die Beantwortung der Frage, ob die behandelten Motive als Leitmotive bezeichnet werden können, welche formalen Eigenheiten sie möglicherweise unterstützen und wie sich die Charakteristik der Erzählung inklusive der Motive für einen Film (beziehungsweise für ein Drehbuch) adaptieren lässt.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit verschiedenen Ansätzen zur Beschleunigung von Raytracing Berechnungen auf dem Grafikprozessor (GPU). Dazu wird ein Voxelgrid verwendet, welches durch die Linespace-Datenstruktur erweitert wird. Der Linespace besteht aus richtungsbasierten Schäften (Shafts) und speichert die in ihm liegenden Objekte in einer Kandidatenliste. Es werden unterschiedliche Methoden zur Sortierung und Traversierung des Linespace vorgestellt und evaluiert. Die Methoden können keinen Anstieg der Bildfrequenz erreichen, ohne gleichzeitig in einer Verringerung der Bildqualität zu resultieren.
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Anwendung für die HoloLens von Microsoft. Die Anwendung dient der Vermarktung von Werbeflächen der Firma awk AUSSSENWERBUNG GmbH. Anhand der Entwicklung wird die Frage beantwortet, welches die Möglichkeiten und Grenzen der HoloLens in Verbindung mit der Mixed Reality Platform sind. Dabei wird auch auf die Probleme eingegangen, welche bei der Ent- wicklung einer Anwendung für eine neue Technologie, wie die HoloLens auftreten. Neben der neuen Technologie, ergeben sich auch durch den Ein- satzort der Anwendung weitere Herausforderungen. Diverse Anwendungs- beispiele und Präsentationen lassen vermuten, dass die HoloLens primär für Anwendungen innerhalb von Räumen ausgelegt ist. Die zu entwickeln- de Anwendung ist dagegen für die Verwendung außerhalb geschlossener Räume konzipiert. Bei der Entwicklung konnten Erkenntnisse über die- se neue Technologie gewonnen werden. Zum einen wurde deutlich, dass sowohl die HoloLens, als auch die Entwicklungsumgebung noch an eini- gen Stellen verbessert werden können. Zum anderen, dass die HoloLens nicht für den Einsatz im Freien geeignet ist. Trotz der Schwierigkeiten bei der Entwicklung konnten auch die vielen Möglichkeiten der HoloLens be- leuchtet werden.
Diese Arbeit zeigt eine neue Technik der Computergrafik zur Simulation von globaler Beleuchtung durch Path Tracing in Echtzeit. Das Path Tracing wird dafür mit Compute Shadern auf der Grafikkarte (GPU) realisiert, um das Rendering hoch parallelisiert auszuführen. Zur Beschleunigung der Strahlverfolgung wird dabei der
Line Space in verschiedenen Varianten als Datenstruktur verwendet, um leere Bereiche in der Szene schneller zu überspringen. Der Line Space speichert Szeneninformationen basierend auf einer Voxelisierung in richtungsabhängige Shafts und wird sowohl auf der GPU generiert, als auch traversiert. Mit diesem Verfahren kann eine Szene physikalisch korrekt indirekt beleuchtet und mit weichen Schatten schattiert werden. Außerdem kann das Path Tracing damit weitgehend unabhängig von der Polygonanzahl mit über 100 Bildern pro Sekunde klar in Echtzeit durchgeführt werden und ist somit deutlich schneller als mit einem vergleichbaren Voxel-Gitter. Die Bildqualität wird davon nicht negativ beeinflusst und die Schattenqualität ist in den meisten Fällen deutlich besser als bei der Verwendung von Shadow-Mapping.
Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht Methoden der sozialen Netzwerkanalyse im Kontext von unternehmensinternen Kollaborationsplattformen und gibt einen Überblick über geeignete Kennzahlen anhand von literaturbasierten Erkenntnissen. Im Zuge dieser Literaturanalyse werden Vorteile der Social Network Analysis für Unternehmen, sowie mögliche Probleme, zum Beispiel in Bezug auf den Datenschutz erläutert. Anhand einer dynamischen Langzeitanalyse des Netzwerks der Plattform UniConnect wurde festgestellt, dass Zentralitätsmaße die Verbundenheit eines Akteurs im Netzwerk aufzeigen und Rückschlüsse auf die Stellung und Funktion des Mitarbeiters im Unternehmen ermöglichen. Außerdem kann durch eine Cliquenanalyse die Komplexität des Netzwerks festgestellt werden. Die Betrachtung der schrittweisen Entwicklung des Netzwerkes und ermöglicht das Auffinden von Personen, die in kürzester Zeit stark vernetzt sind. Solche Mitarbeiter sind im Kontext des Wissensmanagements und in Bezug auf die Informationsverbreitung von strategischer Bedeutung für Unternehmen.
In dieser Arbeit werden zwei Verfahren zur Berechnung der globalen Beleuchtung vorgestellt. Das Erste ist eine Erweiterung von Reflective Shadow-Maps um einen Schattentest, womit Verdeckungsbehandlung erreicht wird. Das zweite Verfahren ist ein neuer, auf Light-Injection basierender, bidirektionaler Ansatz. Dabei werden Strahlen aus Sicht der Lichtquelle verfolgt und in der Linespace Datenstruktur in Schächten gespeichert, die eine Diskretisierung der Raumrichtungen darstellen. Die Linespaces sind dabei in ein Uniform Grid eingebettet. Beim Auslesen der vorberechneten indirekten Beleuchtung sind im Idealfall keine Traversierung der Datenstruktur und keine weitere Strahlverfolgung mehr notwendig. Damit wird eine Varianzreduzierung und eine schnellere Berechnung im Vergleich zu Pathtracing erzielt, wobei sich insbesondere Vorteile in stark indirekt beleuchteten Bereichen und bei Glas ergeben. Die Berechnung der globalen Beleuchtung ist allerdings approximativ und führt zu sichtbaren Artefakten.
Diese Arbeit kombiniert zwei Themengebiete, welche in unserer Gesellschaft und Wirtschaft immer präsenter und aktueller werden. Das erste Thema beinhaltet die Nachhaltigkeit, welche sich in dieser Arbeit in die drei Säulen Ökologie, Ökonomie und Soziales untergliedert. Die erste Säule, Ökologie, beschäftigt sich hauptsächlich mit der Bekämpfung von Umweltproblemen und dem nachhaltigen Erhalt der Natur. Der Bereich Ökonomie befasst sich damit, die Ressourcen nachhaltig zu nutzen, um ein langfristiges Erzielen von wirtschaftlichen Erträgen zu gewährleisten. Die letzte Säule hat den Zweck die Soziale Nachhaltigkeit zu fördern, indem der gesellschaftliche Zusammenhalt gesichert und die Chance auf Arbeit ermöglicht wird, um gleichzeitig für gute Arbeitsbedingungen zu sorgen. Alle drei Säulen sind daher auch für Unternehmen relevant und sollten von diesen stetig beachtet werden, um eine sogenannte unternehmerische Nachhaltigkeit umzusetzen. Zur Unterstützung dieser Umsetzung, soll hier das zweite Thema hinzugezogen werden, das sogenannte Internet of Things. Das Internet of Things gewinnt, wie auch das Thema Nachhaltigkeit, zunehmend an Bedeutung und bietet viele Vorteile zur Unterstützung nachhaltiger Unternehmen. Dabei sollen immer mehr Geräte zu intelligenten Geräten gewandelt werden um eine Integration in ein Informationsnetzwerk zu gewährleisten. Dort können gesammelte Daten sinnvoll analysiert und genutzt werden, wodurch viele Bereiche effizienter gestaltet und viele Handlungen erleichtert werden können.
Aufbauend auf diesen zwei Themengebiete werden, im weiteren Verlauf dieser Arbeit, IoT- Technologien vorgestellt, die der Unterstützung, in den Bereichen Ökologie, Ökonomie und Soziales, von Unternehmen dienen. Zu den aufgezeigten Technologien werden anschließend Beispiele präsentiert und, wenn vorhanden, auch die jeweiligen Anbieter.
Da eine Nutzung von IoT-Technologien nicht nur von Vorteil ist, sondern auch Herausforderungen mit sich bringt, werden diese abschließend aufgezeigt. Diesen Herausforderungen gilt es sich seitens der Unternehmen, der Gesellschaft und auch der Politik zu stellen, um eine effiziente Nutzung zu ermöglichen.
Diese Arbeit zeigt die Verwendung einer lokalen Linespace Datenstruktur, welche auf Basis eines bestehenden GPU-basierten Raytracers mit globa- ler Linespace Datenstruktur konzipiert und implementiert wird. Für jedes Szenenobjekt wird ein N-Tree generiert, dessen Knoten jeweils einen Line- space besitzen. Dieser speichert in seinen SchäftenInformationen über exis- tierende Geometrie. Ein Schaft stellt ein Volumen zwischen zwei Flächen auf der Knotenaußenseite dar. Dies ermöglicht bei der Strahlverfolgung ein schnelleres Überspringen leerer Räume. Identische Objekte können auf bereits berechnete Linespaces zurückgreifen, wodurch der Speicherbedarf um bis zu 94,13% und die Initialisierungszeit der Datenstruktur um bis zu 97,15% vermindert werden kann. Aufgrund der lokalen Zugriffsmöglich- keiten könnendynamische Szenen visualisiertwerden. Dabei ist ebenso ein Anstieg der Qualität zu beobachten.
Wurden Echtzeitanwendungen früher meist auf hochspezialisierter Hardware und mit eigens dafür entwickelten Betriebssystemen ausgeführt, so wird heutzutage oft auch handelsübliche Hardware eingesetzt, auf dem eine Variante des Linux-Kernels läuft.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Testverfahren aufgestellt und in Form einer Echtzeitanwendung implementiert, welche verschiedene Leistungsmerkmale des Linux-Kernels im Hinblick auf dessen Echtzeitfähigkeit messen.
Diese Tests wurden auf drei verschiedenen Kernel-Versionen ausgeführt. Anschließend wurden die Ergebnisse der Testreihen miteinander verglichen.
In den letzten Jahren hat das Internet of Things in Unternehmen sowie der Literatur wegen seiner Innovationspotenziale zunehmend Aufmerksamkeit gewonnen. Auch die Logistik bleibt von dem wachsenden Interesse am Internet of Things nicht unberührt, da die Globalisierung und der steigende Konkurrenzdruck sie ständig vor neue Herausforderungen stellt. Deshalb wird nach Ansätzen und Anwendungen geforscht, wie die Logistik zur Bewältigung ihrer Herausforderungen von den Konzepten des Internet of Things, seinen Ideen sowie Technologien profitieren kann. Diese Ausarbeitung befasst sich mit der Identifikation jener Ansätze und Anwendungen in Logistikprozessen. Dazu wird aktuelle Literatur hinsichtlich des Innovationspotenzials des Internet of Things für die Logistik und ihre Prozesse untersucht. Das Ergebnis dieser Arbeit ist eine strukturierte Übersicht von identifizierten IoT Logistik Use Cases, inklusive der verwendeten Devices sowie der betroffenen Stakeholder. Die Fragen, ob das Internet of Things den Erwartungen gerecht wird, welchen Nutzen die IoT Use-Cases bieten und welche Problembereiche sich infolge des Einsatzes von Internet of Things Technologien ergeben, werden am Ende dieser Ausarbeitung geklärt.
In dieser Arbeit wird untersucht, ob man einen Hardwareprototyp für Adhoc Netze auf Basis von Arduino erstellen kann, der für die Gewässerüberwachung geeignet ist. Ziel der Prototypentwicklung ist einen Sensorknoten mit modularem Aufbau zu entwickeln, der die Möglichkeit bietet Komponenten leicht auszutauschen. Zusätzlich sind bei diesem Einsatzgebiet einige Anforderungen an den Sensorknoten gestellt, die erfüllt werden müssen. Diese Anforderungen leiten sich von dem Tmote Sky Sensorknoten ab, somit soll der hier neu erstellte Sensorknoten eine Alternative zu diesem darstellen und alle seine Funktionen erfüllen. Dazu werden in dieser Arbeit verschiede erhältliche Arduino Mikrokontroller Versionen auf ihre Tauglichkeit zu einem Sensorknoten überprüft. In der weiteren Arbeit wird der Aufbau der Prototypen dokumentiert. Hierbei werden die verwendete Hardware und ihre Kosten veranschaulicht. Der Folgende erstelle Prototyp ermöglicht es, durch leicht austauschbare Funkmodule, Daten über die drei Funkfrequenzen von 433 MHz, 866 MHz und 2,40 GHz zu verschicken. Zum Abschluss der Arbeit wird der Prototyp einem Experiment unterzogen, die seine Tauglichkeit zur Gewässerüberwachung auf die Probe stellen. Dazu wurden Messungen auf Boden und auf dem Wasser durchgeführt und ausgewertet. Am Ende konnte der Prototyp fast alle gestellten Anforderungen erfüllen, nur die Kosten waren etwas zu hoch.
Diese Arbeit befasst sich mit verschiedenen Möglichkeiten zur Interaktion
mit dreidimensionalen, virtuellen Objekten in der realen Umgebung des
Nutzers. Im Vordergrund stehen Interaktionsmöglichkeiten, welche durch
neue AR-Technologien aufkommen.
Dazu wird ein spielerischer Prototyp einer Applikation für die von Microsoft
entwickelte HoloLens konzipiert und implementiert. Der Prototyp
des Spiels besteht aus drei Phasen. Die erste Phase ist die Aufnahme der
realen Umgebung des Nutzers. In der zweiten Phase kann der Nutzer die
reale Umgebung mit der Hilfe von virtuellen Objekten erweitern. In der
dritten Phase muss der Nutzer einen virtuellen Avatar durch die reale Umgebung
navigieren.
Die Interaktionsmöglichkeiten der HoloLens wie Gaze, Gesture und VoiceInput
werden in den Kategorien Menüführung, Positionierung von virtuellen
Objekten im dreidimensionalen Raum und Steuerung eines Avatars einer
Evaluation unterzogen.
In dieser Arbeit werden Methoden und Maße getestet, nach denen beim Pathtracing eine Auswahl zwischen Line Space und Bounding Volume Hierarchie getroffen werden kann, die die Vorteile der beiden Datenstrukturen ausnutzen. Die Strukturen sind innerhalb der Bounding Box jedes Objekts (Objektlokal) definiert und jeder Line Space enthält in den Shafts jeweils eine Kandidaten-ID. Als Implementations- basis dient ein eigenes C++ und OpenGL Framework, in dem das Pathtracing und die Line Space Generierung über Compute Shader stattfindet. Die Maße schließen die Wahrscheinlichkeitsverteilung, die Effektabhängigkeit, sowie einen Distanz- grenzwert ein und werden gegen verschiedene Szenen getestet. Die Ergebnisse zeigen in den meisten Situationen einen deutlichen Geschwindigkeitszuwachs bei teils nur geringen visuellen Unterschieden, wobei das Wahrscheinlichkeitsmaß die qualitativ hochwertigsten Bilder für den gegebenen Leistungszuwachs erbringt. Die grundlegenden Probleme des Line Space im Vergleich mit der BVH, nämlich der hohe Speicherverbrauch und die lange Generierungszeit, bleiben aber trotz der objektlokalen Struktur, der minimalen Datenmenge pro Shaft und der Compute Shader Implementierung, erhalten.