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Übersicht der Promotionen

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Promotionen der Fakultät für Informatik im Jahr 2019


Kahl, Stefan
"Identifying Birds by Sound: Large-scale Acoustic Event Recognition for Avian Activity Monitoring"
Promotion zum Dr.rer.nat.
Fakultät für Informatik

Abstract deutsch:
Die automatisierte Überwachung der Vogelstimmenaktivität und der Artenvielfalt kann ein revolutionäres Werkzeug für Ornithologen, Naturschützer und Vogelbeobachter sein, um bei der langfristigen Überwachung kritischer Umweltnischen zu helfen. Tiefe künstliche neuronale Netzwerke haben die traditionellen Klassifikatoren im Bereich der visuellen Erkennung und akustische Ereignisklassifizierung übertroffen. Dennoch erfordern tiefe neuronale Netze Expertenwissen, um leistungsstarke Modelle zu entwickeln, trainieren und testen.
Mit dieser Einschränkung und unter Berücksichtigung der Anforderungen zukünftiger Anwendungen wurde eine umfangreiche Forschungsplattform zur automatisierten Überwachung der Vogelaktivität entwickelt: BirdNET. Das daraus resultierende Benchmark-System liefert state-of-the-art Ergebnisse in verschiedenen akustischen Bereichen und wurde verwendet, um Expertenwerkzeuge und öffentliche Demonstratoren zu entwickeln, die dazu beitragen können, die Demokratisierung des wissenschaftlichen Fortschritts und zukünftige Naturschutzbemühungen voranzutreiben.
Abstract englisch:
Automated observation of avian vocal activity and species diversity can be a transformative tool for ornithologists, conservation biologists, and bird watchers to assist in long-term monitoring of critical environmental niches. Deep artificial neural networks have surpassed traditional classifiers in the field of visual recognition and acoustic event classification. Still, deep neural networks require expert knowledge to design, train, and test powerful models. With this constraint and the requirements of future applications in mind, an extensive research platform for automated avian activity monitoring was developed: BirdNET. The resulting benchmark system yields state-of-the-art scores across various acoustic domains and was used to develop expert tools and public demonstrators that can help to advance the democratization of scientific progress and future conservation efforts.

Kronfeld Thomas
"Aktionsfolgenbasierte Bewegungssynthese im Bereich der digitalen Fabrik"
Promotion zum Dr.-Ing.
Fakultät für Informatik

Abstract:
Digitale Menschmodelle ermöglichen die Simulation von Arbeitstätigkeiten in prototypischen Fabrikumgebungen. Eine korrekte Aktionsausführung des virtuellen Werkers ist dabei von zentraler Bedeutung. Die Entwicklung von Methoden zur Synthese realistischer und kollisionsfreier Bewegungen stellt einen Schwerpunkt dieser Arbeit dar. Auf Basis von Motion-Capture-Daten werden Bewegungsräume der Aktionen mittels Tensorprodukt B-Splines und Fourierreihen approximiert. Der Einsatz von Bewegungsgraphen ermöglicht die automatische Synthese komplexer Bewegungsabfolgen. Mit Hilfe des menschähnlichen Eingabegeräts PuppID sind intuitive Anpassungen und Individualisierungen der Bewegungen möglich. Das Ergebnis dieser Dissertation stellt ein Gesamtsystem zur Erzeugung zielgerichteter und kollisionsfreier Bewegungen in veränderlichen Umgebungen dar.

Parsch Philip
"On Enforcing Reliability in Unidirectional WSNs: A MAC-Based Approach"
Promotion zum Dr.-Ing.
Fakultät für Informatik

Abstract:
With the advent of Internet of Things (IoT), an increasing number of devices start exchanging information. This puts emphasis on wireless sensor networks (WSNs) to facilitate the interaction with the environment in varied application scenarios such as, for example, building and home automation among others. These generally require reliable, energy-efficient communication with low complexity. In this context, unidirectional communication, i.e., where nodes either send or receive data, seems to be an interesting solution. Since no elaborate feedback mechanisms such as carrier sensing, acknowledgments and retransmissions schemes are possible, complexity, costs, energy consumption and communication overhead are reduced in a considerable manner. On the other hand, however, packet loss becomes more likely making such networks strongly unreliable. To overcome this predicament, two MAC (Medium Access Control) protocols are proposed, namely DEEP and RARE. These consist in nodes transmitting their data as sequences of redundant packets with carefully selected inter-packet separations leading to robust transmission patterns that enable reliable communication. In this talk, the challenges of wireless communication will be discussed, the DEEP and RARE protocols will be presented and a comparison with other state-of-the-art protocols will be made.

Gönner, Lorenz
"A network model of the function and dynamics of hippocampal place-cell sequences in goal-directed behavior"
Promotion zum Dr.rer.nat.
Fakultät für Informatik

Abstract:
Hippocampal place-cell sequences observed during awake immobility often represent previous experience, suggesting a role in memory processes. However, recent reports of goals being overrepresented in sequential activity suggest a role in short-term planning, although a detailed understanding of the origins of hippocampal sequential activity and of its functional role is still lacking. In particular, it is unknown which mechanism could support efficient planning by generating place-cell sequences biased toward known goal locations, in an adaptive and constructive fashion.
To address these questions, I propose a spiking network model of spatial learning and sequence generation as interdependent processes. Simulations show that this model explains the generation of never-experienced sequence trajectories in familiar environments and highlights their utility in flexible route planning.
In addition, I report the results of a detailed comparison between simulated spike trains and experimental data, at the level of network dynamics. These results demonstrate how sequential spatial representations are shaped by the interaction between local oscillatory dynamics and external inputs.

Heft, Walentin
"Interaktive und nutzerzentrierte Visualisierung von ergonomischen Daten für die intuitive Evaluierung komplexer Arbeitsprozesse"
Promotion zum Dr.-Ing.
Fakultät für Informatik

Abstract:
In dieser Arbeit wurde ein neues Konzept zur interaktiven Darstellung von ergonomischen Arbeitsprozessen entwickelt und vorgestellt. Es ermöglicht eine schnelle sowie verständliche Visualisierung und Navigation zur Analyse von ergonomisch kritischen Situationen einschließlich deren Ursachen. Vor der Entwicklung dieses Konzepts wurden Experteninterviews zur Spezifizierung der Benutzeranforderungen durchgeführt. Jeder Schritt des Designprozesses (iteratives Prototyping) wurde dabei in Kooperation mit Ergonomen, Usability- und Visualisierungsexperten evaluiert. Der fertige Prototyp in Software wurde in einer abschließenden Benutzerstudie überprüft. Allen Probanden, insbesondere auch der Laiengruppe, gelang es in kurzer Zeit die ihnen gestellten Aufgaben mithilfe der neuartigen Visualisierung vollständig zu erledigen.

Adam, Alexander
"Dynamische Implementierung von ICIx-Anfragenk"
Promotion zum Dr.-Ing.
Fakultät für Informatik

Abstract:
Für Indexstrukturen sind in der Regel bestimmte Zugriffsfunktionen definiert. Diese sind allgemein einsetzbar, aber häufig nicht effizient, da komplexe Anfragen auf diese einfachen Anfragefunktionen abgebildet werden müssen. Dieser Vortrag stellt eine Möglichkeit vor, wie effizient maßgeschneiderte Zugriffsfunktionen für den ICIx, einen mehrdimensionalen Datenbankindex, erstellt werden können. Dabei kommen Techniken aus dem Compilerbau zum Einsatz.