Einleitende Worte des Dekans

Fakultät für Informatik 

Jahresbericht 2003

Herausgeber Fakultät für Informatik 

TU Chemnitz 

09107 Chemnitz 

Redaktion: Prodekanin der Fakultät 

http://www.tu-chemnitz.de/informatik/ 

http://www.tu-chemnitz.de/informatik/fakultaet/jbericht/bericht_2003.pdf 

© Fakultät für Informatik, TU Chemnitz 

2

Inhaltsverzeichnis 

Einleitende Worte des Dekans 5 

1. Einrichtungen der Fakultät für Informatik 

1.1 Organisation und Verwaltung 9 

1.2 Professuren der Fakultät 11 

1.3 Fakultäts- und Informationszentrum 13 

1.4 Lehraufträge 19 

1.5 Fachschaft Informatik 19 

2. Forschungsprofil 

2.1 Datenverwaltungssysteme 21 

2.2 Echtzeitsysteme 25 

2.3 Graphische Datenverarbeitung und Visualisierung 27 

2.4 Informationssysteme und Softwaretechnik 41 

2.5 Künstliche Intelligenz 47 

2.6 Modellierung und Simulation 55 

2.7 Praktische Informatik 61 

2.8 Rechnerarchitektur und Mikroprogrammierung 67 

2.9 Rechnernetze und Verteilte Systeme 73 

2.10 Systemprogrammierung und Betriebssysteme 79 

2.11 Technische Informatik 81 

2.12 Theoretische Informatik 87 

2.13 Theoretische Informatik und Informationssicherheit 91 

3

3. Studium und Lehre 95 

4. Kenndaten der Fakultät 

4.1 Entwicklungsgeschichte der Fakultät 111 

4.2 Veranstaltungen der Fakultät 113 

4.2.1 Informatik-Kolloquien 113 

4.2.2 Weitere Veranstaltungen 114 

4.3 Kenndaten der Ausbildung 115 

4.3.1 Anzahl und Entwicklung der Studentenzahlen 115 

4.3.2 Absolventen 117 

4.4 Ausstattung 119 

4.4.1 Personalentwicklung 119 

4.4.2 Sachmittel (Landesmittel) 119 

4

Einleitende Worte des Dekans 

Wir haben das Ende von 2003 erreicht und schauen vorwärts auf das Jahr 2004. 

Mit diesem Jahresbericht werfen wie einen Blick zurück, um zu sehen, was sich 

ereignet hat, und um eine erweiterte Perspektive auf das Bevorstehende einnehmen 

zu können. 

Unverändert rankt sich alles an einer Fakultät um Forschung und Lehre. Die 

Organisation hat der optimalen Verbindung beider Komplexe zu dienen. 

Entsprechend finden Sie im Kern unter den Punkten 2 und 3 Informationen zu 

unserem Forschungsprofil bzw. Lehre und Studium. Die Punkte 1 und 4 vermitteln 

mit Daten zur Organisation und Verwaltung sowie einigen statistischen Kennwerten 

die Umgebung. 

Gestatten Sie, dass ich zu diesen Angaben einige Ergänzungen bzw. Heraushebungen 

mache. 

Die Entwicklung der Fakultät war eingebettet in die landesweiten Forderungen zum 

Abbau von Etat-Stellen, den Beschränkungen im Hochschulbau sowie den 

allgemeinen Diskussionen zu Hochschulautonomie, Globalhaushalt, leistungsorientierte 

Mittelzuweisungen, neue Steuerungsmodelle, Vermarktung von 

Forschungsergebnissen sowie der Einführung konsekutiver Studiengänge, Bachelor 

und Master, im Sinne des Bologna-Prozesses. 

In der Mitte des Berichtszeitraumes konnten wir erfolgreich die auf Werkzeuge für 

den Systementwurf, Hardware/Software Codesign und Eingebettete Systeme 

ausgerichtete Professur (vormals Herr Prof. Monjau) mit unveränderter 

Schwerpunktsetzung unter der neuen Bezeichnung „Technische Informatik“ durch 

Herrn Prof. Hardt besetzen. Einhergehend damit erfolgte auch die Planung zum 

Neuausbau eines entsprechenden Labores. 

Durch den unvorhersehbaren Weggang des Stelleninhabers der Professur 

Medieninformatik entstand eine Lücke, die bis heute nur durch Professurvertretungen 

ersatzweise geschlossen werden konnte. 

Ein schmerzlicher Einschnitt war die durch den allgemeinen Stellenabbau geforderte 

planmäßige Streichung einer der schon wenigen Professuren unserer Fakultät bis 

2010. 

Die Neubeantragung der wegen planmäßiger Emeritierung im Jahr 2005 

freiwerdenden Professur Systemprogrammierung und Betriebssysteme wurde 

eingeleitet. 

5

Die getroffenen Entscheidungen beruhen auf der „Entwicklungskonzeption der 

Fakultät“, nach der fortgesetzt die Schwerpunkte „Parallele, verteilte und mobile 

Systeme“ sowie „Multimediale Systeme“ bestehen bleiben. 

Ein bisher nicht beseitigtes Manko seit der Gründungszeit der Fakultät bzw. Sektion 

vor nunmehr 35 Jahren ist ihre schwache Raumausstattung sowie große räumliche 

Verteilung im Hochschulkomplex Straße der Nationen. Erfreulicherweise konnten 

einige räumliche Ressourcenzuführungen, insbesondere auch für Drittmittel- 

Arbeitsplätze (zum Beispiel Professur Praktische Informatik) realisiert werden. 

Hinsichtlich der Drittmittel-Einwerbung konnte die Fakultät eine Steigerung 

erreichen. Dennoch schneidet sie hier im Vergleich der Informatikfakultäten der 

Bundesrepublik unbefriedigend ab. Es gibt jedoch eine Vielzahl von laufenden 

Antragsaktivitäten, mit denen eine baldige Verbesserung in Aussicht steht. 

Das Bemühen um Profilgewinn in der Forschung zeigt sich auch in der Vorbereitung 

einer Institutionalisierung der Fakultät, deren erstes Institut nach Beschluss des 

Fakultätsrates das Institut für „E-Science Technology“ sein soll, welchem 5 

Professuren nebst einer Juniorprofessur angehören. 

In diesem Zusammenhang sowie hinsichtlich des Ausbaus des Schwerpunktes 

„Parallele, verteilte und mobile Systeme“ ist die Federführung der Fakultät im 

Rahmen des sogenannten „CHIC-Konsortiums“ zu sehen. Der betreffende „CHIC- 

HBFG-Antrag“ sieht den weiteren Ausbau der Hochleistungsrechentechnik der 

Universität im kommenden 5-Jahreszeitraum vor. 

Ein fakultätsbezogener HBFG-Antrag „Rekonfigurierbarer Computingcluster“ 

befindet sich in Vorbereitung. 

Im Bereich Lehre und Studium ergaben sich besondere Herausforderungen durch die 

zwar reduzierten, aber dennoch für die personellen und materiellen 

Fakultätsressourcen vergleichsweise hohen Studentenzahlen, um die hohe Qualität 

der Ausbildung sicherzustellen. Ich empfehle Ihnen, die sehr detaillierten 

Ausführungen des Studiendekans unter Punkt 3 dazu zu lesen. Erwähnen möchte ich 

noch die landesseitig erzwungene Einstellung der postgraduierten Ausbildung von 

Lehrern, welche uns kurzfristig zwar eine Erleichterung bei den 

Ausbildungsaufgaben, langfristig aber ein Verlust des Kontaktes zur lokalen 

Schulausbildung und damit zur Rekrutierung von Studenten aus den lokalem Umfeld 

bringt, was sehr nachteilig wirken wird. 

Der Bologna-Prozess löste eine Vielzahl von Diskussionen betreffs der 

Notwendigkeit der Einführung von Bachelor- und Masterstudiengängen im Bereich 

der Informatik aus. 

6

Trotz geteilter Meinungen wird zumindest bei der geplanten Überarbeitung der 

Studien- und Prüfungsordnungen der Studiengänge Informatik und Angewandte 

Informatik auf entsprechende Modularisierung und ECTS-Kompatibilität geachtet 

werden. 

Ein allgemeines Problem der Informatikstudiengänge bundesweit zeichnet sich auch 

bei uns wieder. Es ist die hohe Studentenabbrecherquote. Informatikstudenten sind 

begehrte Spezialisten und es gibt fast immer genügend Arbeitsmöglichkeiten und ein 

hohes Gehalt. Ob Aufnahmeprüfungen, Studiengebühren oder „Frühaufklärung“ 

darüber, was Informatik ist, es gibt keine Allheilmittel dagegen. Wir haben uns 

zunächst entschlossen, die „Frühaufklärung“ in Verbindung mit früher 

Studienwerbung zu verbessern. 

Es ließen sich noch viele Punkte ansprechen, die zum guten Funktionieren einer 

Fakultät beitragen. Es sei das wissenschaftliche Leben, die Förderung des 

wissenschaftlichen Nachwuchses, die Mitarbeit bei der Hochschulorganisation oder 

der Kontakt zur Industrie, einem Hauptabnehmer unserer Informatikabsolventen. 

Unter den Kenndaten im Punkt 4 finden Sie dazu weitere Informationen. 

Mein Dank gilt allen Mitgliedern der Fakultät für Informatik für die im Jahr 2003 

geleistete umfangreiche Arbeit. Ich wünsche der Fakultät als Ganzes im kommenden 

Jahr 2004 viel Erfolg, um ihrem Auftrag, „Forschend-zu-lehren“, zum Wohle der 

Studenten und des Lehrkörpers, eingebettet im Ensemble der Fakultäten der 

Technischen Universität, gerecht werden zu können. 

Prof. Dr. W. Rehm 

Dekan 

Juni 2004 

7

1. Einrichtungen der Fakultät für Informatik 

1.1 Organisation und Verwaltung 

Dekan Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Rehm 

Prodekan Prof. Dr. rer. nat. Gudula Rünger 

Studiendekan Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Benn 

Fakultätsrat 

Hochschullehrer 

Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Benn 

Prof. Dr. rer. nat. Guido Brunnett 

Prof. Dr.-Ing. habil. Uwe Hübner 

Prof. Dr. rer. nat. H. Lefmann 

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Rehm 

Prof. Dr. rer. nat. G. Rünger 

Wissenschaftliche Mitarbeiter 

Dr.-Ing. Andreas Müller 

Dipl.-Inf. Chris Hübsch 

Studenten 

Marc Dietzschkau 

Jens Wegener 

Gleichstellungsbeauftragte 

Ulrike Schönke 

9

Infrastruktur 

Sekretariat Mandy Denzau 

Tel.: (03 71) 5 31-13 85 

Fax: (03 71) 5 31-16 28 

E-Mail: dekanat@informatik.tu-chemnitz.de 

Dekanat Dipl.-Math. Margitta Pippig 

Tel.: (03 71) 5 31-13 63 

Fax: (03 71) 5 31-16 28 

E-Mail: mpi@informatik.tu-chemnitz.de 

Studenten- und Prüfungsamt Sigrid Wegner 

Tel.: (03 71) 5 31-14 80 

Fax: (03 71) 5 31-16 28 

E-Mail: studamt@informatik.tu-chemnitz.de 

10

1.2 Professuren der Fakultät 

An der Fakultät für Informatik sind 13 reguläre Professuren und eine Juniorprofessur. 

Datenverwaltungssysteme Prof. Dr. rer. nat. W. Benn 

Tel.: (03 71) 5 31-13 87 

Fax: (03 71) 5 31-15 30 

E-Mail: benn@informatik.tu-chemnitz.de 

Juniorprofessur Dr.-Ing. R. Baumgartl 

Echtzeitsysteme Tel.: (03 71) 5 31-15 92 

Fax: (03 71) 5 31-15 30 

E-Mail: robert.baumgartl@informatik.tu-chemnitz.de 

Graphische Datenverarbeitung Prof. Dr. rer. nat. G. Brunnett 

und Visualisierung Tel.: (03 71) 5 31-15 33 

Fax: (03 71) 5 31-18 01 

E-Mail: brunnett@informatik.tu-chemnitz.de 

Informationssysteme und Prof. Dr.-Ing. P. Kroha 

Softwaretechnik Tel.: (03 71) 5 31-16 68 

Fax: (03 71) 5 31-18 01 

E-Mail: petr.kroha@informatik.tu-chemnitz.de 

Künstliche Intelligenz Prof. Dr. rer. nat. habil. W. Dilger 

Tel.: (03 71) 5 31-15 29 

Fax: (03 71) 5 31-14 65 

E-Mail: wdi@informatik.tu-chemnitz.de 

Medieninformatik Prof. Dr. phil. C. Wolff 

Tel.: (03 71) 5 31-15 62 

Fax: (03 71) 5 31-18 01 

E-Mail: christian.wolff@informatik.tu-chemnitz.de 

Modellierung und Simulation Prof. Dr. rer. nat. habil. P. Köchel 

Tel.: (03 71) 5 31-14 29 

Fax: (03 71) 5 31-14 65 

E-Mail: peter.koechel@informatik.tu-chemnitz.de 

Praktische Informatik Prof. Dr. rer. nat. G. Rünger 

Tel.: (03 71) 5 31-17 94 

Fax: (03 71) 5 31-18 03 

E-Mail: ruenger@informatik.tu-chemnitz.de 

11

Rechnerarchitektur und Prof. Dr.-Ing. W. Rehm 

Mikroprogrammierung Tel.: (03 71) 5 31-14 20 

Fax: (03 71) 5 31-18 06 

E-Mail: rehm@informatik.tu-chemnitz.de 

Systemprogrammierung Prof. Dr.-Ing. habil. W. Kalfa 

und Betriebssysteme Tel.: (03 71) 5 31-17 15 

Fax: (03 71) 5 31-15 30 

E-Mail: kalfa@informatik.tu-chemnitz.de 

Technische Informatik Prof. Dr. habil. W. Hardt 

Tel.: (03 71) 5 31-14 67 

Fax: (03 71) 5 31-18 06 

E-Mail: hardt@informatik.tu-chemnitz.de 

Rechnernetze und Prof. Dr.-Ing. habil. U. Hübner 

Verteilte Systeme Tel.: (03 71) 5 31-14 64 

Fax: (03 71) 5 31-16 29 

E-Mail: huebner@informatik.tu-chemnitz.de 

Theoretische Informatik Prof. Dr. rer. nat. habil. A. Goerdt 

Tel.: (03 71) 5 31-13 17 

Fax: (03 71) 5 31-18 10 

E-Mail: goerdt@informatik.tu-chemnitz.de 

Theoretische Informatik und Prof. Dr. rer. nat. H. Lefmann 

Informationssicherheit Tel.: (03 71) 5 31-12 76 

Fax: (03 71) 5 31-18 10 

E-Mail: lefmann@informatik.tu-chemnitz.de 

12

1.3 Fakultätsrechen- und Informationszentrum (FRIZ) 

1.3.1 Personelle Zusammensetzung 

Leiter: Dr. Andreas Müller 

Mitarbeiterinnen: Dipl.-Ing. Ulrike Luthe 

Angela Tulke 

Jacqueline Lindner 

Heike Lasch 

Eveline Neumann 

1.3.2 Aufgaben und Struktur des FRIZ 

Das FRIZ verrichtet innerhalb der Fakultät für Informatik Dienstleistungen zur 

Unterstützung von Lehre und Forschung, die allen Professuren gleichermaßen zugute 

kommen, sowie Dienstleistungen zur Unterstützung von Verwaltungsvorgängen in der 

Fakultät. Aufgaben des FRIZ sind dabei vor allem die Gewährleistung der 

rechentechnischen Versorgung sowie die Bereitstellung zentraler Informationsdienste. 

Die Mitarbeiter nehmen folgende Aufgaben wahr: 

- die Verwaltung und den Betrieb der in den zentralen Pools der Fakultät stationierten 

Datenverarbeitungsanlagen und Hilfsgeräte, 

- die Betreuung aller zentralen Pools sowie die betriebsfachliche Aufsicht der dezentral 

installierten Rechentechnik, 

- die Wartung und die Pflege des lokalen Fakultätsnetzes und des Anschlusses an das 

Universitätsnetz, 

- die Unterstützung der technischen Betreuung der in den einzelnen Professuren 

vorhandenen Rechner, 

- die Realisierung allgemeiner Dienste im Zusammenhang mit Verarbeitung, 

Speicherung und Übertragung von Informationen, 

- die Koordinierung der Beschaffung von Datenverarbeitungsanlagen und Programmsystemen 

aus Haushaltsmitteln der Fakultät, Sondermitteln und Mitteln aus dem 

Fonds des Hochschulbauförderungsgesetzes, 

- die Bereitstellung von Rechendiensten auf der in den zentralen Pools stationierten 

Rechentechnik, 

- die Bereitstellung technischer Dokumentationsdienste, wie Druck- u. Kopierdienste, 

- die Gewährleistung von Ordnung und Sicherheit im FRIZ. 

13

Das FRIZ übernimmt ferner im Rahmen seiner verfügbaren Kapazität folgende 

Aufgaben: 

- Beratung und Unterstützung der Benutzer bei der Vorbereitung und Durchführung 

ihrer DV-Vorhaben, insbesondere bei Investitionen aus dezentralen Mitteln, 

- Mitwirkung im Rahmen von Lehrveranstaltungen und Forschungsvorhaben, 

- Enge Zusammenarbeit mit dem URZ in allen datenverarbeitungsspezifischen Fragen. 

- Im Jahre 2003 wurden wie in den vorherigen Jahren Praktika für Schüler an 

Gymnasien und Mittelschulen angeboten. Dieses Angebot wurde im Jahr 2003 von 

22 Schülern wahrgenommen. 

1.3.3 Entwicklung des FRIZ im Jahr 2003 

Im Jahr 2003 wurde ein Fileserver auf Intel-XEON-Basis mit einer Plattenkapazität von 

600 Gbyte angeschafft. Die Homeverzeichnisse der Mitarbeiter wurden dahin verlagert, 

so dass sich eine wesentliche Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Mitarbeiter der 

Fakultät ergab. 

Die Nutzerverwaltung wurde umgestellt. Dabei wurden moderne Technologien auf der 

Basis von mysql und php angewendet. 

Des Weiteren standen Maßnahmen zur weiteren Erhöhung der Sicherheit des 

Rechnernetzes im Vordergrund. 

Der Vertrag zur Teilnahme an MSDN-AcademicAlliance wurde unter der Regie des 

FRIZ verlängert. Damit ergibt sich eine Kostenersparnis für die Installation von 

Mitarbeiterrechnern sowie die Möglichkeit, Microsoft-Produkte kostenlos an Studenten 

weiter zu geben. Diese Möglichkeit wurde rege genutzt. Im ersten Vierteljahr nach 

Vertragsverlängerung wurden insgesamt 634 Kopien von Microsoftprodukten 

weitergegeben. 

14

Neben universitätsweit verfügbaren Produkten zeigt die folgende Übersicht das 

Softwareangebot des FRIZ. 

Betriebssysteme: 

Solaris 7,8,9 

Linux SuSE 7.3 (Kernel 2.4.16) 

Microsoft Windows 2000, XP 

Anwendungssoftware: 

Compiler / Interpreter 

Modula 2 

PROLOG 

C 

C++ 

FreePascal für Windows NT 

Datenbankbetriebssysteme 

SYBASE 

INFORMIX 

Ingres 

Postgres 

Ontos 

Oracle 

Weitere Software für UNIX-Betriebssysteme wird im Verzeichnis /uni/global vom 

Universitätsrechenzentrum bereitgestellt. 

Die Softwareausstattung für das Betriebssystem Microsoft Windows 2000 kann unter 

der URL http://www.tu-chemnitz.de/informatik/friz/rechner/pc/software_windows.php 

in Erfahrung gebracht werden. 

1.3.4 Die Nutzung des Rechenzentrums im FRIZ 

Mit Stand vom 31. Dezember 2003 waren folgende Accounts im Rechenzentrum des 

FRIZ vergeben: 

Anzahl 

Mitarbeiter TU Chemnitz 157 

Studenten IF 711 

Fernstudenten 99 

Studenten anderer Fakultäten der TU Chemnitz 311 

Andere 30 

Summe 1308 

15

1.3.5 Gerätetechnische Ausstattung der Fakultät für Informatik 

(Stand: Dezember 2003) 

Geräteklasse Anzahl Davon für 

Ausbildung 

Bemerkung 

PC 241 121 PentiumPro, II, III, IV, AMD K6, 

Athlon, 

Betriebsysteme Linux , MS Windows 

NT, MS Windows2000, MS Windows 

XP 

Workstation 102 36 HP, SUN, SGI 

Alpha-Workstation 9 

Andere 4 Parallelrechner versch. Hersteller 

1.3.6 Mitarbeit in Gremien 

Müller, A.: 

- Fakultätsrat 

- Konzil 

- Bibliothekskommission 

- Wissenschaftlicher Beirat des Universitätsrechenzentrums 

- Baubeauftragter der Fakultät 

- Fachinformationsbeauftragter der Fakultät 

- Beauftragter für Großveranstaltungen 

Luthe, U.: 

- Sicherheitsbeauftragte der Fakultät 

Lindner, J.: 

- Ersthelferin 

16

1.3.7 Struktur des Fakultätsrechnernetzes 

SUN-Pool 

8 Sparc-4 

12 UltraSparc IIi 

Solaris 7,8,9 

Netzwerkdrucker 

1 HP LJ 4MPlus 

2 HP LJ 4100 N 

1 HP LF 4200 N 

1 HP CLJ 4600 

1 Lexmark CJ 4079 

- Fileserver (SPARC Enterprise 250) 

Solaris 2.7 Kapazität 270 Gbyte 

- Fileserver (Xeon-basiert) 

SuSE Linux 9 Kapazität 600 Gbyte 

- Mailserver (UltraSparc II) Solaris 2.7 

IMAP, POP, SIMAP, Druckserver 

- Windows 2000 Server (Xeon-basiert) 

Kapazität 400 Gbyte 

- 3 Verwaltungsserver (Datenbank, NIS, ...) 

Mitarbeiterarbeitsplätze 

in den Professuren 

Ausbildungspools 

in den Professuren 

17 

Zugang zum 

Campus-Netz 

PC-Pool 

20 PC (Pentium II, 

MMX) 

MS Windows NT 

Linux 2.2.16 

Dienste des URZ 

(/uni/global, Backup, AFS, ...)

1.4 Lehraufträge 

Dr. Michael Theß (Professur Künstliche Intelligenz) 

1.5 Fachschaft Informatik 

Mitglieder: Bianca Loth 

Doreen Locher 

Jens Wegener 

Gabriele Krenkel 

Meiko Krause 

Stefanie Thiem 

Robert Knauf 

Sebastian Damm 

Anja Steinbach 

Uwe Domaratius 

Uwe Schob 

Stefan Worm 

Matthias Knossalla 

Stephan Reichelt 

Steffen Riediger 

Sitz: Straße der Nationen 62, Zi. 226 a 

Tel.: (03 71) 5 31-17 93 

E-Mail: fsrif@tu-chemnitz.de 

19

2. Forschungsprofil 

2.1 Professur Datenverwaltungssysteme 

2.1.1. Personelle Zusammensetzung 

Leiter: Prof. Wolfgang Benn 

Sekretariat: Ursula Wolf 

Wiss. Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Heidrun Tischendorf 

Dipl.-Kffr. Annett Priemel 

Dipl.-Inform. Frank Seifert 

Dipl.-Inform. Lutz Neugebauer 

Dipl.-Inform. Otmar Görlitz 

Dipl.-Inform. Ralf Neubert 

Techn. Mitarbeiter: Dipl.-Math. A. Pfeiffer 

2.1.2 Beschreibung der Professur 

Intelligente Datenbanksysteme 

- Kombination von Datenbank- und KI-Techniken (insbesondere Künstliche 

Neuronale Netze) 

- Inhaltsbezogene Indexierung von Datenbanken (u. a. zur Unterstützung von Data 

Mining Techniken) auf der Basis selbstorganisierender Künstlicher Neuronaler 

Netze 

- Subsymbolische Massendatenverarbeitung anhand der Analyse und Verwaltung 

von Tondaten, Konzeption von Audiodatenbanksystemen hinsichtlich der 

Repräsentation von unstrukturierten Tondokumenten in symbolischer Form 

- Semistrukturierte Datenbanksysteme und Modelle zur Verarbeitung 

semistrukturierter Daten 

- Modellierungstechniken für semistrukturierte Datenmodelle 

2.1.3 Forschungsvorhaben 

Die Professur ist am DFG-Sonderforschungsbereich 457 "Hierarchielose regionale 

Produktionsnetze" mit einen Projekt beteiligt, in dem eine branchenneutrale, jedoch 

individuell skalier- und parametrisierbare Kombination von Kompetenzzellen 

erarbeitet werden soll. 

21

Das Projekt erstellt den informationstechnischen Modellkern des im SFB zu 

erarbeitenden Systems dar. Verwendet werden hierzu die als Forschungsschwerpunkt 

beschriebenen Ansätze der inhaltsbezogenen Gruppierung von Objekten mittels 

neuronaler Techniken. 

Im Forschungsbereich der Semistrukturierten Datenverwaltungssysteme werden 

Erweiterungen und Stabilisierungen eines vorhandenen Prototyps eines 

semistrukturierten Kernsystems vorgenommen. Es erfolgen Untersuchungen zur 

Einsetzbarkeit des Systems im Workflowbereich. Basierend auf den Erfahrungen mit 

dem Prototyp erfolgt der Aufbau und die Fundierung des Datenmodells ASSAM 

(Aktives Semi-Strukturiertes Anwendungs-Management). 

In Forschungsbereich Musikdatenbanken wird ein Konzept entwickelt, welches die 

Beschreibung von Audiodokumenten auf der Basis grundlegender Kompositionselemente 

und Klangmuster erlaubt. Parallel dazu werden Modelle entwickelt, 

Klangmuster anhand der physikalischen Eigenschaften von Tonsequenzen zu 

identifizieren. Beide Techniken sollen zu einer stark automatisierten Erstellung 

symbolischer Repräsentationen von Musikstücken zusammengeführt werden. 

2.1.4 Veröffentlichungen 

Tagungsbände, Zeitschriften 

Seifert, F.; Benn, W.: "Semantic Realtionship and Identification of Music". 

Proceedings of the 3rd International Conference on Web Delivering of Musik 2003, 

Leeds, UK 

Seifert, F.; Benn, W.: "Music Identification by Leadshets". Proceedings of the 4th 

International Conference on Music Information Retrieval, ISMIR 2003, Baltimore, 

MD 

W. Benn, O. Langer: "Semistrukturierte Datenmodelle und XML", in: E. Rahm, G. 

Vossen (Eds.): Web & Datenbanken - Konzepte, Architekturen, Anwendungen, 

dpunkt.verlag, ISBN 3-89864-189-9, 2003 

R. Neubert, O. Görlitz, T. Teich: "Automated Negotiations of Supply Contracts for 

Flexible Production Networks", accepted by Int'l. Journal of Production Economics, 

in press, available online, 08.08.2003 

Diplomarbeiten 

Tinter, A., Jäckel, T.: Clusterung von Tondokumenten auf Basis subsymbolischer 

Features 

22

Schmidt, J.: Verwaltung von geometrischen Objekten in ICIx 

Schmidt, P.: Verwaltung und Versionierung von Geschäftsobjekten 

Oestreich, E.: Anbietersuche für Produktionsaufgaben auf Basis des Intelligent 

Cluster Index 

Riedel, T.: Featureextraktion für die Klassifikation von Klangdaten 

Penewa, R.: Eine Architektur reaktiver Agenten für ein semistrukturiertes 

Datenbanksystem 

Fetting, T.: Spezifikation einer API für ein aktives semistrukturiertes 

Anwendungsmanagementsystem (ASSAM) 

Wünsch, M.: Bewertung und Priorisierung von Prozessvariantenplänen mit der 

AHP-Methode 

Studienarbeiten 

Müller, R.: Untersuchung von Möglichkeiten zur Realisierung eines 

Kommunikationsprotokolls eines aktiven semistrukturierten Datenmodells 

2.1.5 Vorträge 

keine 


Benn, W.: 

- Studiendekan 

- Mitglied im Leitungsgremium der GI-Fachgruppe Datenbanken 

23

2.2 Professur Echtzeitsysteme (Juniorprofessur) 


Leiter: Dr. Robert Baumgartl 


Wiss. Mitarbeiter: Dipl.-Inform. Mirko Parthey 

2.2.2 Kurzbeschreibung der Professur 

Die Juniorprofessur Echtzeitsysteme widmet sich in Forschung und Lehre dem 

Entwurf, der Konstruktion und Validierung von Systemen, deren korrekte Funktion 

durch die Einhaltung definierter zeitlicher Anforderungen charakterisiert ist. Einen 

wesentlichen Schwerpunkt bildet die Betriebssysteme-Unterstützung von Echtzeit- 

Systemen. 


Innerhalb des Projektes "Linux&DSPs" wird versucht, für alle Ebenen eines Linuxbasierten 

Rechensystems Unterstützung für die Nutzung Digitaler Signalprozessoren 

(DSP) zu implementieren. Dies betrifft sowohl die Schaffung geeigneter 

Entwurfswerkzeuge für diese Plattform als auch Definition und Implementierung 

geeigneter Kommunikations- und Synchronisationsinfrastruktur zwischen CPU und 

DSP. Darüberhinaus wird Betriebssystem-Funktionalität auch innerhalb des DSP zur 

Verfügung gestellt. 


keine 


Graduiertenkolleg "Werkzeuge zum effektiven Entwurf paralleler und verteilter 

Rechensysteme" TU Dresden, Thema "Linux, DSPs und kein Ende?", 18.06.03 

25

2.3 Professur Graphische Datenverarbeitung und Visualisierung 


Leiter: Prof. Guido Brunnett 

Sekretariat: Bettina Fless 

Katja Torge (ab 26.08.2003) 

Wiss. Mitarbeiter: Dipl.-Inf. David Brunner 

Dipl.-Inf. Karsten Hilbert 

Dipl.-Inf. Matthias Kupfer 

Dipl.-Inf. Mario Lorenz 

Dipl.-Math Maharavo Randrianarivony 

Dipl.-Inf. Stephan Rusdorf 

Dr. Marek Vančo 

Dipl.-Math. Horst Wagner 


Die Professur für Graphische Datenverarbeitung und Visualisierung befasst sich in 

Forschung und Lehre mit der Thematik der generativen Computergraphik, d. h. mit 

der computerbasierten Erzeugung von Bildern auf der Grundlage geometrischer 

Beschreibungen der Bildinhalte. Grundlegende Aspekte der Computergraphik 

betreffen die geometrische Modellierung darzustellender Szenen sowie den Prozess 

der Konvertierung der Szenenbeschreibungen zur Ausgabe auf graphische Endgeräte 

(Rendering-Prozess). 

Der Forschungsschwerpunkt der Professur liegt auf dem Gebiet der Virtuellen 

Realität (VR). Die Zielsetzung dieser Technologie besteht darin, rechnerinterne 

Modelle dreidimensionaler Welten durch den Einsatz spezieller multimedialer Ein- 

und Ausgabegeräte für den Menschen weitgehend real erfahrbar zu machen. 


Oberflächenrekonstruktion 

(M. Vančo) 

Eine der zeitaufwendigsten Aufgaben der Computergrafik ist die Erzeugung 

geeigneter 3D Modelle. Diese werden dann in diversen Bereichen wie z. B. 

CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing), 

Simulation/Animation, Visualisierung, virtuelle Realität usw. weiter verwendet. 

27

Das Forschungsziel bei der Oberflächenrekonstruktion ist die Entwicklung eines 

semi-automatischen Moduls für die Erzeugung der 3D Modelle aus Punktwolken mit 

Schwerpunkt CAD/CAM, Visualisierung und virtuelle Realität. 

Durch Abtastung mithilfe eines 3D-Scanners werden, in der Regel unstrukturierte 

Daten (3D Punkte) erzeugt. Diese müssen zuerst organisiert werden: wir verwenden 

dazu einen einfachen Nachbarschaftsgraph (k-nächsten Nachbarn), der sehr effizient 

berechnet werden kann. Um eine Segmentierung und nachträglich eine 

Rekonstruktion durchführen zu können, werden Flächeninformationen (wie 

Normalen und Hauptkrümmungen) benötigt. Diese Informationen werden aus den 

Punkten geschätzt: 

- Normalen: die Nachbarschaft wird mit einer best-fit-ebene approximiert, die ein 

neues lokales Koordinatensystem definiert. In diesem Koordinatensystem wird die 

Nachbarschaft erneut mit einer quadratischen Fläche approximiert. 

- Hauptkrümmungen: analog zu der Schätzung der Normalen wird ein lokales 

Koordinatensystem definiert und eine erweiterte Nachbarschaft mit einer 

quadratischen Fläche approximiert. Die Hauptkrümmungen der quadratischen 

Fläche werden als Hauptkrümmungen der Oberfläche genommen. 

Segmentierung ist ein Vorgang, der anhand der geschätzten Oberflächeinformationen 

zusammenhängende Teile der Objektoberfläche mit gleichen (bzw. ähnlichen) 

Eigenschaften zusammenfügt und damit die Oberfläche in kleinere Segmente aufteilt. 

Dieser Vorgang kann entweder normalenbasiert oder krümmungsbasiert sein. In 

beiden Fällen wurde sog. ‚region growing’ Algorithmus verwendet, der ausgehend 

von einem Punkt weitere Punkte in seiner Nachbarschaft überprüft und wenn sie ein 

vorgegebenes Kriterium erfüllen, werden sie zu dem schon existierendem Segment 

eingefügt. 

Die Aufteilung der Oberfläche in Segmente aufgrund der normalenbasierten 

Segmentierung bietet zusätzliche Informationen über Verlauf der Fläche. Es ist nun 

möglich starke Unterschiede im Normalenverlauf (scharfe Kanten, bzw. Regionen 

mit großer Krümmung) auf der Oberfläche zu detektieren. Da die Schätzung der 

Normalen in der Umgebung von scharfen Kanten unzuverlässig ist, kann die 

Segmentierung zur Verbesserung der Schätzung benutzt werden: die Nachbarschaft 

der Punkte nahe zu scharfen Kanten wird modifiziert und die Normalen werden neu 

berechnet. Nach mehreren Wiederholungen der Segmentierung und Neuberechnung 

der Normalen erhält man eine wesentlich bessere Schätzung der Normalen. 

Die krümmungsbasierte Segmentierung bildet Regionen mit ungefähr gleicher 

Krümmung. Da die Hauptkrümmungen wesentlich mehr Informationen als die 

Normalen bieten, kann aufgrund der mittleren Krümmungen eine Annahme über die 

Form der Segmente getroffen werden, auf der dann die Klassifikation der Segmente 

basiert. 

28

Auf der anderen Seite ist die Schätzung der Krümmungen sehr fehleranfällig und 

deshalb basiert die Klassifikation und das nachträgliche Postprocessing auch auf der 

Normaleninformation. 

Das Ziel der Flächenanpassung ist es, die nach der Segmentierung entstandene 

Segmente zu klassifizieren (dem Segment einen bekannten Flächentyp zuzuordnen) 

und nachbearbeiten: zu dem Segment neue Punkte der Punktmenge hinzufügen, die 

z.B. wegen schlecht geschätzten Krümmungen nicht während der Segmentierung 

eingefügt werden konnten; von dem Segment Punkte entfernen, die z.B. kurz hinter 

dem Übergang zwischen zwei glatten Flächen liegen, aber wegen starker Glättung bei 

der Schätzung der Krümmungen zu falschem Segment einfügt wurden. 

Zurzeit funktioniert die Flächenklassifikation und -anpassung für 5 

Grundregelgeometrien: Ebene, Kugel, Zylinder, Kegel und Torus. 

Bei der Klassifikation wird einheitlich vorgegangen: über ein Segment wird anhand 

der Normalen und Krümmungen eine Annahme über den Flächentyp getroffen. 

Danach wird das Segment durch eine algebraische Fläche des entsprechenden 

Flächentyps approximiert. Falls die Approximation erfolgreich ist, werden die 

Parameter der algebraischen Fläche ermittelt (Achse, Mittelpunkt, Radius, ...) und 

versucht neue Punkte der Punktmenge zu der berechneten algebraischen Fläche 

hinzufügen. 

Geometrische Algorithmen für die effiziente Lösung von Randintegralgleichungen, 

SFB 393, Teilprojekt A7 

(M. Randrianarivony) 

Im Rahmen des Projektes A7 wurden wavelet basierte Verfahren zur Lösung von 

Randintegralgleichungen entwickelt. Um diese Verfahren auf Probleme mit 

realistischen Geometrien anzuwenden, sind Algorithmen notwendig, die die 

Geometriebeschreibung an das dem Lösungsverfahren zu Grunde liegende 

Beschreibungsformat anpassen. Die Zielstellung des Projektes besteht in der 

Entwicklung der benötigten geometrischen Algorithmen für zwei verschiedene 

wavelet basierte Lösungsverfahren. Dabei soll insbesondere die aus der 

Computergraphik bekannte „diffuse Beleuchtungsgleichung“ als 

Anwendungsbeispiel herangezogen werden. 

Sollen Integralgleichungen für interessante Anwendungsprobleme mit realistischen 

Geometrien gelöst werden, so ist davon auszugehen, dass das geometrische Modell 

unter Einsatz eines kommerziellen Modellierungswerkzeuges (etwa eines CAD- 

Systems) erstellt wurde. Ist eine hohe Genauigkeit des Modells gefordert, so wird die 

Geometrie dabei durch stückweise polynomiale Flächenstücke beschrieben. Diese 

Beschreibung ist prinzipiell konform zum Ansatz von Schneider et al. 

29

Allerdings treten bei realistischen Modellen sogenannte ,,getrimmte“ 

Parametergebiete auf, die etwa durch Flächenverschneidungen entstehen und durch 

Angabe von ungültigen Teilbereichen innerhalb des Einheitsquadrates beschrieben 

werden. Um das Schneider Verfahren auf beliebige Geometrien anwenden zu 

können, ist es notwendig ein Verfahren zu entwickeln, das ein beliebiges getrimmtes 

Parametergebiet diffeomorph auf das Einheitsquadrat abbildet. Für getrimmte 

Flächen, die entsprechend dem Austauschformat IGES beschrieben sind, wurde in 

der laufenden Projektphase ein Verfahren entwickelt, das einen geeigneten 

Diffeomorphismus weitgehend automatisch erzeugt. In der folgenden Projektphase 

soll dieses Verfahren hinsichtlich der folgenden Punkte optimiert werden: 1. Die 

Zerlegung des getrimmten Parametergebietes in vierseitige Gebiete soll optimiert 

werden, um eine möglichst natürliche Zerlegung mit wenigen Teilgebieten zu 

erhalten. 2. Für den wichtigen Sonderfall von Begrenzungskurven in 

Bezierdarstellung soll das bisher verwendete Diffeomorphismuskriterium zu einer 

expliziten hinreichenden Bedingung für die Lage der Bezierpunkte weiterentwickelt 

werden. 

Projekt "Augmented Reality – Entwurf von Freihandkurven" 

(H. Wagner) 

Die in 2003 zu diesem Projekt durchgeführten Arbeiten waren auf die weitere 

Genauigkeitsverbesserung der Objektregistrierung in AR-Umgebungen sowie die 

Echtzeitdarstellung und -manipulation von auf Realkörpern liegenden und dorthin 

projizierten virtuellen Raumkurven gerichtet. Zur Verbesserung der 

Registrierungsgenauigkeit wurde ein magnetisches Trackingsystem mit einem 

infrarot-optischen 3-Kamera-Trackingsystem kombiniert. Dabei fungiert das sehr 

genau arbeitende optische System als Mastersystem, dessen Messwerte nicht nur der 

AR-Applikation zur Verfügung gestellt werden, sondern auch zur dynamischen 

Kalibrierung und Messwertkorrektur des magnetischen Systems dienen. Auf diese 

Weise entstand ein hybrides Gesamtsystem, welches kontinuierlich sehr präzise 

Trackinginformationen an die AR-Applikation liefert. Das heißt, die bei 

Sensorverdeckungen zu verzeichnenden und für optische Systeme typischen 

Unterbrechungen des Sendeflusses von Trackinginformationen können mit dem 

Bereitstellen korrigierter magnetisch getrackter Messwerte vermieden werden. Um 

die Kombination beider Trackingsysteme zu ermöglichen, musste für das neue 

hybride Gesamtsystem eine spezielle objektorientierte Treiberarchitektur entwickelt 

werden. Zudem war ein Verfahren zu finden und zu implementieren, welches für die 

magnetisch erfassten Messwerte den Fehlervektor sowie die Fehlerabweichung der 

Orientierungswerte in Echtzeit berechnet. Weitere Forderungen an das hybride 

Gesamtsystem waren, dass es für den flexiblen und gegebenenfalls mobilen Einsatz 

geeignet und leicht auf operative Veränderung im AR-Arbeitsraum und seiner 

unmittelbaren Umgebung einstellbar sein sollte. 

30

Folglich war ein Verfahren zu entwickeln welches erlaubt, im Kalibrierungsprozess 

die Lage und Orientierung beider Meßsysteme schnell und unkompliziert aufeinander 

abzugleichen sowie die Magnetfeldstörungen als Grundlage der Messwertkorrektur 

mit wenig Zeitaufwand und ohne spezielle Messeinrichtungen erfassen zu können. Es 

entstand ein Verfahren, welches mit Fehlerpolynomen und einer relativ kleinen die 

Magnetfeldverzerrung charakterisierenden Punktmenge in der Lage ist, eine 

brauchbare Messwertkorrektur vorzunehmen. Zusätzlich kann sich der Benutzer die 

Fehlerpolynome stereoskopisch anzeigen lassen und so einen Eindruck über die 

Magnetfeldstörungen seines AR-Arbeitsraumes bekommen und gegebenenfalls 

gezielt Einfluss auf Störelemente nehmen. Zur Handhabung virtueller Raumkurven 

wurde untersucht, wie polygonale Raumkurven als VR-Objekte beschrieben werden 

sollten, um sie mit VR/AR-typischen Simulations- und Visualisierungstechniken in 

Echtzeit darstellen und editieren zu können. Hierzu konnten mehrere brauchbare 

Realisierungsansätze entwickelt und unter Verwendung der VR-Basissoftware 

WordToolKit implementiert werden. 

Automatische und interaktive Meshsegmentierung unter Verwendung des Objekt- 

Skelettgraphen 

(D. Brunner) 

In den vergangenen Jahren hat es viele Bemühungen gegeben, die Segmentierung 

von Oberflächen zu verbessern, weil sie eine Grundlage für eine Vielzahl von 

Anwendungen ist: Hierzu gehören etwa das Erkennen, Klassifizieren und Matchen 

von Objekten oder die geometrische Rekonstruktion. Die Segmentierung repräsentiert 

dabei indirekt bestimmte Merkmale des Objekts. Denn eine Segmentierung kann nur 

unter Verwendung von berechenbaren Merkmalen geschehen, wie etwa lokale 

Krümmung, stereoskopische Bildpaare, oder topologische Strukturen. Häufig wird 

die Objektoberfläche (die durch ein Dreiecksnetz, bzw. Mesh repräsentiert wird) 

analysiert, was bei synthetischen Modellen, bzw. bei Modellen von synthetischen 

Körpern gut funktioniert. Aber bei Modellen von z.B. organischen Objekten, die 

wenige oder gar keine signifikanten Oberflächenmerkmale enthalten, versagen 

derartige Algorithmen. Deshalb konzentriert sich diese Forschungsarbeit auf die 

Untersuchung der Gestalt des Körpers, also einer Eigenschaft, die durch die 

Oberfläche implizit festgelegt ist. Am zweckmäßigsten erscheint dabei die „Mediale 

Achse“ bzw. dem 3d-Äquivalent, die „Mediale Oberfläche“, ein geometrisches 

Gebilde, dass eindeutig für jeden Körper definiert ist. Während der Forschungsarbeit 

wurde eine Strategie entwickelt, die sich für die Definition von Segmenten gerade an 

der Medialen Achse des jeweiligen Körpers orientiert. Die Berechnung der Medialen 

Oberfläche für beliebige Objekte ist ein komplexes Problem, allerdings genügt es oft 

schon, die Mediale Oberfläche zu approximieren. Auch die innerhalb der 

Forschungsarbeit konzipierte Methode verwendet eine Approximation und verlagert 

dazu die Berechnung in den diskreten Raum. Dass heißt, das Mesh muss mittels einer 

Rasterdarstellung repräsentiert werden, die Operationen auf Voxelbasis zulässt. Dazu 

wird das Mesh zunächst in eine Voxeldarstellung (Repräsentation durch 

Volumenelemente) überführt. 

31

Dies ist ein Schwerpunkt dieses Forschungsthemas: Die Datenstruktur, die die 

Voxelmenge verwaltet wird üblicherweise durch Definition eines Rasters über 

Reihen, Spalten and Schichten mit gleichseitigen Rasterzellen definiert. Im 

Gegensatz dazu repräsentiert die entwickelte Datenstruktur eine Rasterung mit nicht 

gleichseitigen Rasterzellen, was zu einer deutlich speichereffizienteren 

Datenorganisation führt. Dadurch wird es möglich die Approximation zu verfeinern 

und mehr Details der Objekte zu verarbeiten. Diese Voxelmenge wird dann durch 

Anwendung eines Thinningverfahrens sukzessive abgetragen. Der dafür verwendete 

Algorithmus ist eine Kombination zweier bekannter Thinningverfahren, dessen 

Thinningresultate sich für die Segmentierung besonders gut eignet. Für die 

Untersuchung zweckmäßiger Verfahren, bzw. die Kombination bestimmter Kriterien 

wurde in der Diplomarbeit [1] wichtige Vorarbeit geleistet. Aus der Anwendung 

dieses Thinningverfahrens resultiert ein Kurvenskelett (Menge zusammenhängender 

Voxelkurven), dessen einzelne Kurven bestimmte Modellpartien repräsentieren. Da 

die Voxelkurven einige für die Weiterverarbeitung ungünstige Eigenschaften 

besitzen, wird das Kurvenskelett in einen Raumgraphen transformiert, wo jeder 

Voxel einen Knoten, und jede Nachbarschaft zweier Voxel eine Kante des Graphen 

definiert. Um redundante Informationen zu vermeiden, wird dieser Graph optimiert. 

Um den endgültigen Objekt-Skelettgraphen zu erhalten, ist noch die Festlegung einer 

Korrelation zwischen dem Raumgraphen und des Meshes nötig. Dazu wird mittels 

einer Abstandsfunktion, jedes Dreieck der Oberflächenrepräsentation einem 

Graphknoten zugeordnet. Durch diese Zuordnung ist durch einen Graphbogen genau 

ein Oberflächensegment definiert (ein Graphbogen ist eine Folge von benachbarter, 

regulärer Knoten, die mit jeweils einem nicht regulären Knoten beginnt und endet; 

ein regulärer Knoten ist ein Graphknoten mit genau zwei Nachbarknoten). Die 

Segmenttrennstellen sind demnach genau die Graphknoten, die mehr als zwei 

Nachbarknoten besitzen. 

Neben dem Entwurf der Methode wurde im Rahmen der Forschungsarbeit eine 

Software implementiert, die die Segmentierung von Oberflächen durchführt. Um die 

Funktionsweise der beschriebenen Methode zu illustrieren. Die implementierte 

Software unterstreicht die Praxistauglichkeit der entwickelten Methode. Für 

zukünftige Aufgaben ist es sicherlich interessant, weitere Oberflächenmerkmale aus 

dem Objekt-Skelettgraph abzuleiten, etwa extremale Durchmesser eines 

Graphbogens (damit sind alle Durchmesser von Polygonzügen gemeint, die durch 

Schnitt der Ebenen (die durch einen Graphknoten und eine Graphkante definiert sind) 

aller Elemente des Graphbogens, mit dem Dreiecksnetz entstehen). 

Dynamisches, verteiltes LOD für VR-Anwendungen 

(K. Hilbert) 

Eine Vielzahl von aktuellen Anwendungen erzeugen extrem komplexe polygonale 

Modelle. Andererseits möchte der Nutzer oft mit diesen Modellen, die nicht selten 

mehr als eine Million Polygone beinhalten, reibungslos interagieren. 

32

Um reibungslos mit einer virtuellen Szene interagieren zu können, müssen 

mindestens 15 Bilder pro Sekunden von deren Modell gerendert werden. 

Selbst die aktuellste Highend-Grafikhardware ist aber mitunter nicht in der Lage, bei 

der Darstellung solch komplexer Modelle eine solche Framerate zu erreichen. In 

diesem Fall kommen sogenannte Real-Time-Rendering-Techniken zum Einsatz, um 

letztendlich doch eine annehmbare Framerate zu erreichen. 

Auch die LOD-Verfahren sind der Klasse der Real-Time-Rendering-Techniken 

zuzuordnen. Ein LOD-Verfahren erzeugt in einem Prä-Prozeß für jedes Objekt der 

Szene oder für die gesamte Szene ein Multiresolution-Modell (MRM). Dafür werden 

verschiedene polygonale Vereinfachungstechniken verwendet. Vor dem Rendern 

jedes Szenenbildes wird für jedes Objekt mittels eines Kriteriums eine 

Approximation, die dem Original relativ ähnlich ist und aus weniger Polygonen 

besteht, aus dessen Multiresolution-Modell extrahiert. Diese Approximationen 

werden dann, anstatt der Originale für die Berechnung des aktuellen Szenenbildes 

verwendet. Aufgrund der reduzierten Polygonanzahl können die Szenenbilder 

schneller gerendert werden, was eine Beschleunigung der Framerate zur Folge hat. 

Als Grundlage für diese Forschungsarbeit dienen zwei Diplomarbeiten. Zum einem 

ist das die Diplomarbeit von Schwarze[1], die sich mit Kommunikationsmechanismen 

für eine verteilte Reduktionsapplikation beschäftigte. Andererseits 

gehört dazu die Diplomarbeit von Hilbert[2], die sich mit der Konzeption eines 

hybriden dynamischen LOD-Verfahrens beschäftigte, was die von Schwarze 

entwickelten Kommunikationsmechanismen verwendet. Hilberts Arbeit baut 

wiederum auf Arbeiten von Luebke&Erikson[3], Shade et al.[4] sowie Schaufler und 

Stürzlinger[5] auf. 

Auf dieser Basis soll im Rahmen dieser Forschungsarbeit eine verteilte 

Reduktionsapplikation entwickelt werden, die ein bereits bestehendes Rendering- 

System unterstützt bzw. in ein solches in Form eines Plug-ins integriert werden kann. 

Mit dieser Applikation soll es möglich sein, komplexeste, dynamische Szenen mit 

dynamischen Objekten zu reduzieren. Einerseits soll die zu entwickelnde Applikation 

eine hohe Performanz zeigen. Andererseits soll die Qualität der Szenenbilder, die mit 

Approximationen gerendert wurden, welche wiederum durch die verteilte 

Reduktionsapplikation erzeugt wurden, gleichbleibend hoch sein. Um komplexeste 

Szenen unterstützen zu können, ist es weiterhin notwendig das die zu entwickelnde 

Applikation die Objektinstanzierung unterstützt. 

Um eine verteilte Reduktion komplexer Szenen realisieren zu können, wurde die 

Objektweise Reduktion als Reduktionsprinzip ausgewählt. Für jedes zu reduzierende 

Objekt wird in jedem Falle zunächst eine adaptive geometrie-basierte Approximation 

aus dessen kontinuierlichem Multiresolution-Modell extrahiert. In unserem Falle 

verbirgt sich hinter dem kontinuierlichen Multiresolution-Modell ein Vertex- 

Hierarchie, wie sie von Luebke und Erikson[3] vorgeschlagen wurde. 

33

Diese Vertex-Hierarchien werden einmalig für die zu reduzierenden Objekte in einem 

Präprozeß erzeugt. 

Da sämtliche dafür benötigten Berechnungen im Objektkoordinatensystem des 

jeweiligen Objekts ausgeführt werden, können die zuvor erzeugten MRMs auch für 

die Erzeugung von Approximationen für dynamische Objekte mit statischer 

Geometrie verwendet werden. Besonders sorgfältig werden die Attribute der 

einzelnen Oberflächenelemente behandelt. Diese werden ebenfalls in einem 

Präprozeß in Texturen gesampelt, welche dann beim Rendern mittels dynamisch 

angepasster Texturkoordinaten auf die geometrie-basierte Approximation 

angewendet werden. So können Diskontinuitäten in den Oberflächenattributen, wie 

sie oft durch bisherige Approximationsverfahren eingeführt wurden, weitestgehend 

vermieden werden. Sind gewisse Bedingungen erfüllt, wird die soeben erzeugte 

adaptive, geometrie-basierte Approximation verwendet, um für das Objekt eine 

image-basierte, um ein Vielfaches weniger komplexe Approximation zu erzeugen. 

Hier kommt ein sogenanntes Impostor, das ein mit einer bestimmten Objektansicht 

texturiertes Viereck darstellt, als image-basierte Approximation zum Einsatz. Ob es 

sich lohnt ein Impostor zu erzeugen, wird mittels einer Kriterienkombination 

bestehend aus einem kollisionsbasierten, einem auflösungsabhängigen und einem 

kostenabhängigen Kriterium entschieden. Je nach vorliegender Situation wird dann 

die geometrie-basierte oder die image-basierte Approximation für das Rendern des 

nächsten Frames verwendet. Zusätzlich wird eine gewisse Anzahl von bereits 

erzeugten Approximationen in einem Cache gespeichert. Somit ist es nur notwendig 

neue Objektapproximationen zu erzeugen, wenn keine passende Approximation für 

das entsprechende Objekt im Cache gespeichert ist. Ob eine Approximation zur 

aktuellen Kamerakonfiguration kompatibel ist, wird mit einem winkelbasierten 

Kriterium entschieden. Für das Cache-Management wird ein LRU-Mechnismus 

verwendet. Die verteilte Reduktionsapplikation besteht dann aus einer 

Auftragserzeugungskomponente, einer Auftragsverteilungskomponente, einer MRM- 

Erzeugungskomponente, einer Auftragsverarbeitungskomponente und einer 

Ergebnisverarbeitungskomponente. Jede dieser Komponenten bewältigt einzelne 

Teilaufgaben des Reduktionsprozesses. Die Kommunikation zwischen den einzelnen 

Komponenten wird mit CORBA realisiert. 

Zum aktuellen Zeitpunkt ist ein Prototyp der Auftragsverarbeitungskomponente 

implementiert, die über zwei getrennte TCP/IP-Verbindungen mit einem Rendering- 

System kommuniziert und dynamische Szenen mit Objekten, deren Geometrie 

konstant ist, verarbeiten kann. Diese Implementierung der Auftragsverarbeitungskomponente 

erzeugt die MRMs für einzelne Szenenobjekte noch selbst. Dies entfällt, 

sobald die restlichen an der MRM-Erzeugung beteiligten Komponenten 

funktionstüchtig sind. Erste Versuche mit dieser Implementierung zeigten 

vielversprechende Ergebnisse. Schon mit diesem relativ simplen System konnten bei 

entsprechenden Szenen besonders durch den Einsatz von image-basierten 

Approximationen deutliche Steigerungen der Framerate erzielt werden, ohne dass 

merkliche Verluste bei der Bildqualität entstanden. 

34

In näherer Zukunft werden die restlichen Komponenten der verteilten 

Reduktionsapplikation implementiert. Anschließend sollte die Unterstützung 

sämtlicher dynamischer Szenen realisiert werden. Liegt dann ein funktionstüchtiger 

Prototyp der gesamten Reduktionsapplikation vor, wird diese ausgiebig auf einem 

PC-Cluster getestet werden. Diese Tests werden schließlich Aufschluss darüber 

geben, wo zusätzlicher Optimierungsbedarf besteht. 

Verteiltes Rendering in Multiprojektionsumgebungen auf der OpenGL-Systemebene 

(M. Lorenz) 

Die Professur GDV betreibt seit geraumer Zeit eine Mehrsegment- 

Großbildprojektion auf der Basis des HP Visualize Center II. Die zur Bilderzeugung 

eingesetzten Workstations entsprechen nicht mehr den gegenwärtigen Anforderungen 

hinsichtlich Geschwindigkeit und grafischem Funktionsumfang. Insbesondere die 

stereoskopische Darstellung großer, stark texturierter Modelle ist nicht zufrieden 

stellend. Ziel der Arbeiten dieses Projektes ist die Schaffung einer geeigneten 

Plattform zum Ersatz der vorhandenen Workstations durch leistungsstarke und 

preiswerte PC-Systeme. Im Gegensatz zu vielen anderen Anwendungsgebieten ist der 

einfache Austausch der Maschinen sowie des Betriebssystems HP-UX gegen Linux 

für Mehrsegment-Projektionen nicht möglich. Die technischen Herausforderungen 

liegen in der flüssigen Berechnung der Bildinhalte auf drei Grafikpipelines und der 

framesynchronen Ansteuerung der einzelnen Bildsegmente über Projektoren. Zur 

aktiv-stereoskopischen Anzeige des Gesamtbildes ist zusätzlich die Synchronisation 

des Bildaufbaus (Strahlrücklauf) erforderlich. 

Es wurde sehr schnell erkannt, dass handelsübliche Grafikkarten der Consumerklasse 

zwar hinsichtlich der grafischen Fähigkeiten durchaus akzeptable Leistungswerte 

erreichen, sich aber wegen fehlender technischer Möglichkeiten zur 

hardwarebasierten Bildsynchronisation nicht für den Einsatz im Zielsystem eignen. 

Praktische Tests softwarebasierter Ansätze, die den Bildaufbau über 

Netzwerkprotokolle synchronisieren, lieferten inakzeptable Werte in Lastsituationen. 

Als Ergebnis einer Marktstudie wurden professionelle Grafikkarten des Typs Wildcat 

7210 von 3DLabs ausgewählt, die über die notwendigen technischen 

Voraussetzungen verfügen. Basierend auf diesen Karten und Evaluierungen in 

verschiedenen Rechnerklassen entstand das Konzept für einen Rendering-Cluster 

zum Betrieb des Visualize Centers. In der zweiten Jahreshälfte wurde die Hardware 

bestehend aus drei Dual-XEON Workstations mit 7210-Grafik und Gigabit- 

Vernetzung angeschafft. 

Die softwareseitigen Arbeiten konzentrierten sich zunächst auf die Implementation 

der benötigten Funktionalität in den Linuxtreiber der Wildcat 7210 sowie auf die 

Anpassung des X-Servers und der XDM. Parallel dazu erfolgte die Anpassung und 

Erweiterung des Open Source Projektes Chromium zur Verteilung der grafischen 

Daten im Cluster. 

35

Während verteiltes Rendering auf Modellebene netzwerkbasierte Applikationen 

erfordert, lassen sich durch die Verwendung einer Zwischenschicht auf Systemebene 

potenziell beliebige OpenGL-basierte Applikationen ohne Modifikationen auf dem 

Visualization Center betreiben. Technisch ist dies möglich, da grafische 

Applikationen mit der OpenGL-Hardware über einen Treiber kommunizieren. Unter 

Zuhilfenahme eines Treiberersatzes, des so genannten Fakers, wird diese 

Kommunikation über ein schnelles Netzwerk auf die angeschlossenen Server verteilt. 

Für die Anwendung ist dies vollständig transparent. Tests hinsichtlich der Vernetzung 

verschiedener Betriebssysteme verliefen viel versprechend. So gelang es zum 

Beispiel, die grafischen Ausgaben von Windows-Anwendungen auf dem Linux 

basierten Cluster zur Darstellung zu bringen. 

Durch gezielte Manipulationen der OpenGL Kommando- und Datenströme, die vom 

Renderer erzeugt und an die OpenGL übergeben werden, sind für die Applikation 

transparente Verbesserungen der Bildqualität und der Darstellungsgeschwindigkeit 

möglich. Die Notwendigkeit zur Verbesserung der Bildqualität ist hauptsächlich dem 

Aspekt geschuldet, dass die Anwendung in einem Fenster mit sehr hoher Auflösung 

läuft. Nicht alle Programme verwenden dafür geeignete Darstellungsmodi und –filter. 

Durch die begrenzte Bandbreite bei der Verteilung der OpenGL-Streams über ein 

Netzwerk entsteht ein Engpass, der sich in einer geringeren Framerate gegenüber 

einem einzelstehenden System bemerkbar macht. Dies ist insbesondere dann 

gegeben, wenn die Anwendung ungünstig programmiert wurde. Beispielhaft sei der 

Verzicht auf bzw. die sparsame Verwendung von Displaylisten genannt. Die 

Integration eines Caches für Kommandoströme verbunden mit der Kapselung von 

Ausgabeblöcken zu Displaylisten gleicht einen Teil des Performanceverlusts wieder 

aus. Effektive Culling-Algorithmen verbessern das Laufzeitverhalten weiter. 

Virtualiti3D (V3D) - Entwicklung einer dreidimensionalen Benutzerschnittstelle 

(St. Rusdorf) 

Ein viel diskutiertes Thema in der Softwareentwicklung ist die Nutzung aktueller 

Techniken zur Visualisierung dreidimensionaler Welten. Neben den hohen 

Anforderungen an die verwendete Hardware stellt auch die Navigation bzw. 

Interaktion in solchen Welten eine Herausforderung dar. Insbesondere bei 

Verwendung von 3D-Ein- und Ausgabegeräten sind schnell die Grenzen heute 

üblicher Eingabemöglichkeiten erreicht. Beispielsweise ist es nahezu unmöglich 

Eingabe per Maus oder Tastatur zu tätigen, wenn der Anwender ein HMD (Head- 

Mounted-Display) trägt. Auch bei Benutzung einer Projektionswand sind diese 

Geräte meist nicht komfortabel zu benutzen. Hier wurden Möglichkeiten geschaffen, 

welche intuitive Eingaben gestatten sollte. Um die Entwicklung künftiger Projekte zu 

vereinfachen wurde eine dreidimensionale Benutzerschnittstelle entwickelt. Das Ziel 

hierbei ist die Bereitstellung einer Softwarebibliothek zur Verwendung in 

weiterführenden Forschungsprojekten bzw. zur Entwicklung komplexerer 

Applikationen. 

36

Diese Bibliothek stellt eine hardwareunabhängige Abstraktionsebene dar und erlaubt 

somit die Entwicklung von Applikationen ohne sich vorher auf eine spezifische 

Plattform zu beschränken. Weiterhin werden sämtlich grafischen Elemente als 

dreidimensionale Objekte dargestellt. Dies ermöglicht eine einfache Integration in 

VR-Applikationen, ohne jedoch auf derartige System angewiesen zu sein. Das 

bedeutet, dass jede Applikation, die diese Bibliothek verwendet, sowohl im 3D- 

Modus mit kompletter dreidimensionaler Eingabe als auch im normalen 

Monitorbetrieb mit Maus und Tastatur benutzt werden kann. 

Das System befindet sich bereits in einem nutzbaren Stadium und ermöglicht die 

Erstellung komplexer Anwendungen. Es werden diverse VR-spezifische 

Peripheriegeräte wie Shutterbrille, Head-Mounted Display, verschiedene 

Trackingsysteme und Datenhandschuh unterstützt. Das System ist sowohl für die 

monoskopische als auch für die stereoskopische oder immersive Benutzung geeignet. 

Ein Schwerpunkt lag in der Unterstützung des neuen optischen Trackingsystems 

DTrack der Firma Advanced Realtime Tracking GmbH. Dies umfasst sowohl die 

Einbindung der Grundfunktionalität als auch die Evaluierung neuer Möglichkeiten 

dieses kabellosen Systems. Durch die erhöhte Genauigkeit und die Echtzeitfähigkeit 

dieses Trackingsystems eröffnen sich völlig neuartige Möglichkeiten. Hierzu gehören 

die Bearbeitung dynamischer Gesten, sowie die Einbindung realistischer 

Interaktionsalgorithmen. Eine der Beispielapplikationen ist eine Tischtennis 

Simulation. Hierbei wird ein realer Tischtennisschläger und der Kopf getrackt 

(ermitteln der Lage im Raum), um eine realistische Darstellung zu ermöglichen. Als 

Trackingsystem kommt wahlweise das Motionstar (magnetisches, kabelgebundenes 

System von Ascension Technologies) oder das DTrack (optisches System von 

A.R.Tracking) zum Einsatz. Die Applikation stellt recht hohe Anforderungen an die 

Latenzzeiten des jeweiligen Trackingsystems und eignet sich daher gut zu 

Testzwecken. 

Ausstehende Arbeiten betreffen die korrekte, allgemeingültige Physik-Simulation in 

Virtuellen Umgebungen. Weiterführende Entwicklungen nutzen das gesamte 

Visualisierungssystem für Forschungsarbeiten zum Thema Level-Of-Detail. 


Zeitschriften und Tagungsbände 

Brunnett, G., Vančo, M., Haller, Ch., Washausen, S., Kuhn, H.-J.: Visualization 

of cross sectional data for morphogenetic studies, GI-Edition, Lecture Notes in 

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37

Brunnett, G., Vančo, M.: Surface Recognition in Reverse Engineering, 3D- 

NordOst 2003, 6. Anwendungsbezogener Workshop zur Erfassung, Verarbeitung, 

Modellierung und Auswertung von 3D Daten, Berlin 2003, pp. 31-40, ISBN 3- 

9809212-0-4 

Rusdorf, St., Lorenz, M., Wölk, St., Brunnett, G.: Virtualiti3D (V3D): A 

Systemindependent, Real time-animated, Threedimensional graphical user interface, 

Proc. of the Third LASTED Int. Conf. on Visualization, Imaging, and Image 

Processing (VIIP 2003), LASTED 2003, pp. 955-960, ISBN 0-88986-382-2 

Randrianarivony, M., Brunnett, G.: A multiresolution method for detecting higher 

order discontinuities form irregular samples, Proc. Conf. on curve and surface fitting, 

Saint-Malo, Nashboro Press 2003, pp. 333-342, ISBN 0-9728482-1-5 

Randrianarivony, M., Brunnett, G.: Generating well behaved meshes for 

parameterised surfaces, Proc. Conf. on Geometric Modeling and Graphics, London, 

IEEE Computer Society, pp. 56-61, ISBN 0-7695-1985-7 

Randrianarivony, M., Brunnett, G., Schneider, R.: Constructing a diffeomorphism 

between a trimmed domain and the unit square, Sonderforschungsbereich 393, 

Preprint SFB393/03-20, ISSN 1619-7178 (Print), ISSN 1619-7186 (Internet) 

Dissertation 

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Schwab, D.: Bewertung des Einsatzes von CAD-Daten für bildbasierte 

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Reparaturanleitung für BMW Werkstätten, Dezember 2003 

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Synthese globaler Beleuchtungsmodelle, September 2003 

Hilbert, K.: Dynamisches Level-of-Detail für die Bilderzeugung in VR- 

Anwendungen, Juli 2003 

Schwarze, T.: Kommunikationsmechanismen für paralleles, adaptives Level-of- 

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Brunner, D.: Ein Ansatz für die interaktive Manipulation der zusammenhängenden 

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März 2003 

38


Kux, M.: Erkennung statischer Gesten bei der Verwendung des Datenhandschuhs 

CyberGlove 

Steger, D.: Texturen in WordToolKit 

Mählisch, M.: Strategien zur Kollisionserkennung beim Greifen mit einzelnen 

Fingern 

Höppner, R.: Kalibrierung und Einsatzmöglichkeiten komplexer elektromagnetischer 

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Brunnett, G.: Polyhedral Reconstruction of Digitized 3D Objects, Department LiSI, 

Universität Politecnica de Catalunya, 23.04.2003 

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Department LiSI, Universität Politecnica de Catalunya, 24.04.2003 

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Randrianarivony, M.: Generating well behaved meshes for parameterised surfaces, 

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Vančo, M.: Visualization of cross sectional data for morphogenetic studies, 

Frankfurt (GI-Workshop), Oktober 2003 

Vančo, M.: Surface Recognition in Reverse Engineering, Seattle (SIAM 

Conference), November 2003 

Vančo, M.: Surface Recognition in Reverse Engineering, Berlin (3D-NordOst), 

Dezember 2003 


Brunnett, G.: 

- Mitglied des GI-Fachbereichs - Graphische Datenverarbeitung 

- Mitglied der GI-Fachgruppe - Geometrieverarbeitg. und Geometr. Modellieren 

- Mitglied der GI-Fachgruppe - Virtuelle und Erweiterte Realität 

- Mitglied der Bibliothekskommission der TU Chemnitz 

39

2.4 Professur Informationssysteme und Softwaretechnik 


Leiter: Prof. Petr Kroha 

Sekretariat: Karin Gäbel 

Wiss. Mitarbeiter: Lars Rosenhainer M. A. 


Konstruktion von CASE-Werkzeugen für Anforderungserfassung 

CASE-Werkzeuge unterstützen die Herstellung von Programmen und der 

zugehörigen Dokumentation während des Softwareentwicklungsprozesses. Uns 

interessiert hauptsächlich die Konstruktion von CASE-Werkzeugen, die die erste 

Phase der Problemanalyse unterstützen, in der mit dem Kunden und den 

Fachexperten über die gewünschten Eigenschaften des neuen Softwaresystems 

diskutiert wird. Die Erfassung und Verfeinerung von Anforderungen ist ein iterativer 

Prozess, an dem verschiedene Teilnehmer mit verschiedenem 

Ausbildungshintergrund beteiligt sind. Aus diesem Grund müssen die zu 

entwickelnden Werkzeuge und ihre Schnittstellen dem Denken ihrer Nutzer 

entsprechen. Damit verbunden ist eine ganze Reihe von offenen Problemen (Projekt 

TESSI). 

Parallele CASE-Werkzeuge 

Parallele und verteilte Datenverarbeitung wird auf vielen Fachgebieten eingesetzt, 

bisher allerdings nicht als Unterstützung bei der Softwareentwicklung. Mit unserem 

Projekt versuchen wir, diese Lücke zu schließen (Projekt OPAS, Projekt ASPIC). 

Web-basierte Informationssysteme 

Im Internet sind alle möglichen Daten und Informationen zugänglich. Das Problem 

dabei ist, wie die für einen Kunden interessanten Daten herausgefiltert werden 

können und was mit ihnen geschehen soll. Die Datenerfassung wird durch Wrapper 

realisiert, gespeichert werden die Daten in eine XML-Datenbank, die auch als eine 

Basis für weitere, analytische Verarbeitung (OLAP) dient (Projekt WEBIS). 

41


OPAS (Objektorientierter Parallelserver) 

Analyse, Entwurf, Implementierung und Testen von objektorientierten parallelen 

Servern, die in einer parallelen oder verteilten Umgebung arbeiten und für die 

Zwecke des Software Engineering eingesetzt werden können (01/1997 – 12/2011, 

haushaltsfinanziert). Ein paralleler Objektserver, der als Datenrepository von 

Objekten dient, die während der Softwareentwicklung einem Projektteam zur 

Verfügung stehen, wurde für den an der TU Chemnitz vorhandenen Parallelrechner 

PARSYTEC entworfen und implementiert. Nachdem dieser Computer außer Betrieb 

genommen werden musste, wird jetzt daran gearbeitet, die untersuchten Konzepte, 

Methoden und Algorithmen in eine Cluster-Umgebung in CORBA zu übertragen. 

Dabei wird die Tatsache genutzt, dass an der TU Chemnitz einer der weltweit größten 

Beowulf-Cluster im Rahmen des CLIC-Projektes aufgebaut wurde. Der Bedarf an 

Datenrepositorys, in denen Daten von allen Softwareprojekten einer Firma 

gespeichert werden, wird in der Zukunft sehr stark ansteigen, da Softwarefirmen 

mehr und mehr dezentralisiert werden. Auch kleine Softwarefirmen haben heute zum 

Teil bereits Filialen nicht nur an mehreren Stellen in Deutschland, sondern z. B. auch 

in Indien und in der USA. Weiterhin könnten die Firmenmitarbeiter von zu Hause aus 

arbeiten, wenn ihnen jederzeit die aktualisierten Projektdaten zur Verfügung ständen. 

Dazu werden allerdings Softwarewerkzeuge für eine vernetzte Mehrnutzerumgebung 

benötigt. Sequentielle Server haben dabei ihre Leistungsgrenzen, obwohl diese 

Grenzen ständig nach oben verschoben werden. Vorteilhaft ist in diesem 

Zusammenhang, dass parallele und verteilte Technologie immer billiger und 

zugänglicher wird. Die Probleme, wie solche Systeme programmiert werden sollen, 

werden jedoch immer komplexer. 

ASPIC (Aspect-oriented Implementation in Cluster Environment) 

Die Problematik der Übertragung einer Anwendung von einer parallelen in eine 

verteilte Umgebung zeigte, dass bestimmte Eigenschaften sich in objektorientierter 

Programmierung nicht in einzelne Klassen verkapseln lassen. Sie sind über viele 

Klassen verstreut, was nicht nur die Übertragbarkeit sondern auch die Wartung 

erschwert. Aspektorientierte Programmierung ermöglicht, gerade die oben erwähnten 

Konzepte in einer kompakten Einheit zu beschreiben. Sie hilft, das Problem der 

„separation of concerns“ zu lösen und unterstützt damit die Eigenschaft von 

Softwareprodukten, die als Portabilität bezeichnet wird. Es wird immer versucht, 

verschiedene Aspekte des Modells in Programmiersprachen separat zu beschreiben, 

weil dies ermöglicht, Änderungen und Modifikationen einfacher durchzuführen. Es 

hat sich jedoch gezeigt, dass sich bestimmte Eigenschaften (Aspekte) in bekannten 

Sprachen nicht separat beschreiben lassen. Uns hat dieses Problem im Projekt OPAS 

betroffen, als wir unsere fertige Lösung, entwickelt unter dem Betriebssystem PARIX 

auf dem parallelen Computer PARSYTEC, in die verteilte Beowulf-LINUX- 

Umgebung in den CLIC-Cluster übertragen wollten. 

42

Da das Konzept der Synchronisation von parallelen Prozessen in OPAS nicht separat 

beschrieben worden war, was nicht einmal möglich war, genügt es nicht, einfach 

einen Teil des Programms, der für die Synchronisation der parallelen Prozesse 

verantwortlich ist, auszutauschen. Das System muss neu programmiert werden, was 

umständlich ist, obwohl wir vieles aus dem alten System benutzen können. Im 

diesem Projekt wird der objektorientierte Server für den Cluster CLIC in 

aspektorientierter Sprache AspectJ beschrieben und diese Technologie wird 

untersucht. 

TESSI (Textual assistant) 

Analyse, Entwurf, Implementierung und Testen von CASE-Werkzeugen, die die 

Erfassung und Analyse der Anforderungen an ein Softwareprodukt unterstützen 

(01/1997 – 12/2011, haushaltsfinanziert). CASE-Werkzeuge, die heute auf dem 

Markt sind, unterstützen den Softwareentwicklungsprozess erst ab der Phase, wenn 

Diagramme (UML-Diagramme, Datenflussdiagramme usw.) gezeichnet werden. Die 

allererste Phase, wenn während der Diskussionen mit dem Kunden und mit 

Fachexperten die Anforderungen gesammelt und erfasst werden, wird nicht 

unterstützt. Es ist aber bekannt, dass gerade die Fehler, die während dieser Phase 

entstehen, die teuersten Fehler darstellen. Alles, was in dieser ersten Phase übersehen 

oder falsch begriffen wird, muss später sehr teuer korrigiert werden. Meistens 

versteht der Analytiker des Softwarehauses die Wünsche des Kunden nicht komplett, 

weil er keine tiefen Kenntnisse auf dem Fachgebiet der Anwendungsprobleme hat. 

Der Prozess läuft so, dass der Kunde nicht alles sagt, was er will, und was er sagt, 

sagt er ungenau. Der Analytiker versteht nicht alles, was der Kunde sagt, und was er 

versteht, versteht er oft anders, als das der Kunde meinte. Aufgrund dieser 

Missverständnisse werden Anforderungen analysiert, die eigentlich keine 

Anforderungen waren und Systeme implementiert, die die Kunden nicht brauchen 

können. Unsere Lösung dieses Problems, die durch das CASE-Werkzeug TESSI 

unterstützt wird, zwingt den Analytiker, von Anfang an eine textuelle Beschreibung 

der Anforderungen zu erstellen und von diesen Anforderungen ein objektorientiertes 

Model (auf UML-Basis) abzuleiten. Wenn der Analytiker denkt, dass seine 

Vorstellungen im Modell richtig abgebildet sind, lässt er durch TESSI einen Text 

generieren, der von dem Modell automatisch abgeleitet wird. Dieser Text 

repräsentiert die Vorstellungen des Analytikers. Außerdem ist der Text für den 

Kunden verständlich, was Diagramme der CASE-Werkzeuge nicht gewährleisten 

können. Der Kunde validiert den Text, d.h. er entscheidet, ob die Vorstellungen des 

Analytikers auch seine Vorstellungen sind. Während dieses Prozesses generiert 

TESSI auch Metriken, die dem Analytiker bei der Abschätzung helfen können, wann 

das System fertig sein kann und wie viel es kosten wird. 

43

WEBIS (Web-orientiertes Informationssystem) 

Ein Informationssystem, das seine zu speichernden Eingabedaten selbst aus dem 

WWW bezieht und im XML-Format abspeichert. Aus dem Datenbestand können 

mittels entsprechender Abfragen Informationen extrahiert werden. 

TODIS 

Testwerkzeuge für das Testen von verteilten Systemen werden als Unterstützung zu 

den Projekten OPAS und ASPIC entwickelt. 

ADONIS (Adaptive Object-oriented Information System) 

Adaptive Programmierung und aspekt-orientierte Programmierung sind moderne 

Konzepte, deren Bedeutung für die Softwaretechnologie erst noch untersucht werden 

muss (01/2000 – 12/2011, haushaltsfinanziert). Typische Anwendungen werden 

mittels klassischer objektorientierter Methodologie als auch mittels adaptiver oder 

aspekt-orientierter Technologien programmiert und die dabei entstandenen 

Ergebnisse miteinander verglichen. Adaptive Programmierung erweitert die 

Möglichkeiten der objektorientierten Programmierung durch eine Klassenhierarchie- 

Verkapselung und unterstützt damit die Wartbarkeit von Softwareprodukten. 

Wichtige Vorteile entstehen für die Wartung von Anwendungen, die eine 

umfangreiche Klassenhierarchie nutzen, die oft geändert werden muss. In diesem 

Projekt werden wir die spezialisierte Programmiersprache DemeterJ und die 

Auswirkung dieser neuen Technologie erproben. Für die Lösung dieser Aufgabe 

werden wir im Projekt ADONIS die neu entwickelte Programmiersprache AspectJ 

benutzen. Wir werden diese neue Technologie in praktischen Pilotprojekten 

untersuchen und die Ergebnisse als eine Methodologie beschreiben. 



Kroha, P., Bürgel, S.: "Modelling and Design for Adaptive Programming" In: 

Proceedings of the 3rd International Conference on Advanced Engineering Design 

AED'2003 Process Engineering Publisher, ISBN 80-86059-35-9, Prague, June 2003 

Kroha, P., Bürgel, S.: "Embracing UML for Modelling Adaptive Information 

Systems" In: Benes, M. (Ed.): Proceedings of the 6th International Conference 

Information Systems Implementation and Modelling ISIM'2003, pp. 63 - 70, Acta 

MOSIS Nr. 91, MARQ, ISBN 80-85988-84-4, Brno, April 2003 

44


Rosenbaum, A.: Integration von Data-Mining-Techniken in das Informationssystem 

WEBIS 

Fleischer, M.: Tuning eines CORBA-basierten, parallelen Objektrepositorys 

(OODBS) für eine Shared-Nothing-Umgebung 

Toschev, J.: Entwurf und Implementierung einer neuen Architektur für TESSI 

Projektarbeiten 

Ahnert, F.: Erweiterungen des XML-Repositorys für das Web-orientierte 

Informationssystem (WEBIS) und Entwicklung einer Infrastruktur für einen 

börsenorientierten Datenbestand, September 2003 

Dietrich, A.: Wrapper 01: Implementation eines Wrapperprototyps für WEBIS, 

Juli 2003 

Rosenbaum, A.: Integration von Data-Mining-Techniken in das Informationssystem 

WEBIS, Mai 2003 

Fleischer, M.: Portierung des parallelen Objekt-Repositorys OPAS von PARIX nach 

CORBA auf die CLiC-Plattform, Mai 2003 


Kroha, P.: Integration of artificial intelligence components into information systems. 

Pontificia Universidade Catolica do Rio de Janeiro, Brasilien, 03.11.2003 

Kroha, P.: Information Systems and Web. Universidad de Chile, Santiago, Chile, 

05.11.2003 

Kroha, P.: Parallel and distributed object servers. Universidad de Magallanes, Punta 

arenas, Chile, 17.12.2003 


Kroha, P.: 

- Programmkomitee der Konferenz DEXA 2003 

- Programmkomitee der Konferenz ISIM 2003 

- Programmkomitee der Konferenz DATAKON 2003 

45

2.5 Professur Künstliche Intelligenz 


Leiter: Prof. Werner Dilger 


Wiss. Mitarbeiter: Dipl.-Inf. Holger Langner 

Dipl.-Inf. Ulf Nieländer 

Dr. Johannes Steinmüller 

Dipl.-Inf. Falk Schmidsberger 

Dipl.-Inf. Andrea Sieber 

Dipl.-Inf. Jörg Wellner 

Dr. Jens Zeidler 


Ausbildungsprofil 

Die angebotenen Lehrveranstaltungen der Professur KI decken das Gebiet der 

Künstlichen Intelligenz weitgehend ab. Sie reichen von methodisch orientierten über 

anwendungsorientierte bis zu Praktika. Teilweise werden sie in Zusammenarbeit mit 

der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik und mit einer Softwarefirma 

durchgeführt. 

Bei den Methoden der KI werden die Themen der Wissensrepräsentation, 

konnektionistische Wissensverarbeitung (Neuronale Netze) und 

Logikprogrammierung behandelt. In ähnlicher Weise eher methodisch sind die 

Vorlesungen über Neurokognition, Sprachverarbeitung und Bildverarbeitung. 

Besondere Themenbereiche sind das Maschinelles Lernen, verteilte KI-Systeme, 

Expertensysteme und Künstliche Immunsysteme. Im ersten Bereich werden die 

Grundlagen lernender Systeme, und eine praktische Anwendung, das Data Mining, 

vermittelt. Im zweiten Bereich geht es um Multiagentensysteme und die Robotik. Im 

dritten Bereich werden die Themen Diagnose, Konfiguration und Wissenserwerb 

behandelt. Im vierten Bereich werden Grundlagen und Anwendungen Künstlicher 

Immunsysteme vorgestellt. 

Es werden zwei Praktika angeboten. Das erste ist ein Robotik-Praktikum, das 

gemeinsam mit der Professur Automatisierungstechnik der Fakultät für E/I-Technik 

durchgeführt wird. Das zweite ist ein Data-Mining-Praktikum, das mit Vertretern der 

Firma Prudential Systems Software GmbH/prudsys AG durchgeführt wird. 

47

Forschungsprofil 

Biologische Intelligenz 

Es laufen verschiedene Arbeiten auf den Gebieten Künstliche Immunsysteme und 

Neurokognition. Im ersten Fall werden immunologische Prinzipien in 

Berechnungsprozeduren genutzt, um flexible, selbstorganisierende, verteilte und 

robuste Algorithmen für verschiedene Anwendungen zu entwickeln. Außerdem 

wurde ein objektbasiertes Simulationssystem entwickelt, mit dem verschiedene 

Experimente durchgeführt werden können. Im zweiten Fall geht es um Modellierung 

und Simulation kognitiver Prozesse des Gehirns mit Hilfe Systemen gekoppelter 

Neuronaler Netze. Das Ziel ist dabei, verbesserte Verfahren für die technische 

Realisierung kognitiver Systeme zu entwickeln. 

Multiagentensysteme 

Grundlagenorientierte Forschung zum Mikro-Makro-Problem und zum 

Skalierungsproblem bei Multiagentensystemen. Es wird versucht, das Prinzip der 

symbolisch generalisierten Kommunikationsmedien (Luhmann) aus der Soziologie 

zur evolutionären Strukturdifferenzierung zu verwenden. Ferner laufen Arbeiten zum 

Multiagentenplanen. 

Maschinelles Lernen und Data Mining 

Entscheidungsbaumverfahren werden zum Erlernen von Auszügen einer 

natürlichsprachlichen Grammatik eingesetzt. Verfahren des Reinforcement Learning 

werden zusätzlich zu den evolutionären Verfahren für die Strukturdifferenzierung in 

Multiagentensystemen verwendet, ebenso für das Roboterlernen. Mit Methoden des 

Data Mining werden Daten aus psychologischen Experimenten analysiert. Zur 

Approximation zeitabhängiger Funktionen (Zeitreihenanalyse) werden adaptive 

Neuronale Netze eingesetzt. 

Intelligente Schnittstellen 

Der Aufbau eines nutzerspezifischen dreidimensional dargestellten 

Informationsraums am Computer wird graphisch unterstützt. Dazu können beliebige 

Dokumente vom Nutzer mit Notizen annotiert werden. Bei der Beschaffung von 

Informationen aus dem Internet wird der Nutzer von einem persönlichen 

maschinellen Agenten unterstützt. Die Agenten verschiedener Nutzer können sich in 

einem erweiterten Informationsraum gegenseitig mit Informationen versorgen. 

Softwareentwicklung in der Praxis. 

Es werden empirische Untersuchungen über die Softwareentwicklung in KMU 

durchgeführt. Dabei wird das Ziel verfolgt, Unterschiede in der Vorgehensweise bei 

kulturell unterschiedlich vorgeprägten Entwicklern aufzudecken. 

48

Die Untersuchung läuft dazu im Vergleich zwischen Ost- und Westdeutschland und 

wird später auf den Vergleich mit den USA und Russland erweitert. 

Die Forschungsarbeiten laufen im Rahmen von DFG - und BMBF - geförderten 

Projekten, und teilweise auf der Basis von Haushaltsmitteln. Es bestehen 

Kooperationen mit verschiedenen Professuren in der Philosophischen Fakultät und in 

der Fakultät für E/I-Technik der TU Chemnitz, mit der Professur für Soziologie 

(Prof. Giesen) an der Universität Konstanz, mit Professuren von Universitäten in 

mehreren Bundesländern und mit dem DFKI in Saarbrücken, mit der Medizinischen 

Klinik des Klinikums Chemnitz, mit dem Deutschen Diabetes-Forschungsinstitut in 

Düsseldorf (Prof. Kolb) und mit der prudsys AG Chemnitz. 


BMBF – Forschungsprojekt: Data Mining Tutor: Ein generisches Konzept für das 

Lehren und Lernen im Internet (DaMiT) 

Das Verbundvorhaben DaMiT wird von 10 Professoren an Universitäten und 

Hochschulen in 10 Bundesländern vertreten. Die Zusammensetzung des Konsortiums 

zielt, neben der fachübergreifenden Kompetenz, auf einen breiten Einsatz aller 

Ergebnisse von DaMiT in der Lehre und auf das Erreichen von großen 

Studentenzahlen in unterschiedlichen Fakultäten. 

Das DaMiT-System erlaubt es, eine neue Qualität der Lehre und des Studiums an 

Universitäten und Fachhochschulen zu praktizieren und Studierende 

unterschiedlicher Fakultäten zu erreichen. Die Spezifik von DaMiT besteht darin, 

dass der Gegenstand der Lehre und des Studiums - die Extraktion von Wissen aus 

großen und verteilten Datenbanken sowie aus dem Internet insgesamt - gar nicht 

anders realitätsnah behandelt werden kann als im Internet selbst. Es soll gelehrt und 

gelernt werden, wie man mit der Informationsflut des Internets umgeht, was am 

besten im Internet selbst möglich ist. 

Im Projekt DaMiT werden die Grundlagen des Machine Learning, von der Inductive 

Inference bis zum Knowledge Discovery & Data Mining detailliert ausgearbeitet, für 

die Lehre im Internet aufbereitet und in ein Tutor-System integriert. Hauptaugenmerk 

wird auf die Einbindung von Algorithmen bzw. von umfassenden Systemen zum 

Data Mining und Knowledge Discovery gelegt, um dadurch den Studierenden die 

praktische Erprobung und Vertiefung der erworbenen Kenntnisse in großen 

Datenbanken und im Internet selbst zu ermöglichen. 

Für die Verwertung der Ergebnisse von DaMiT gibt es ein 4-stufiges Konzept. Die 

ersten beiden Stufen werden bereits in der Phase der Bearbeitung des 

Verbundprojekts realisiert. 

49

Das DaMiT-System kommt schon im Zuge der Projektbearbeitung in 10 

Bundesländern zum Einsatz und wird in Studiengängen V der Informatik, der 

Wirtschaftsinformatik und der Betriebswirtschaft eingesetzt. Darüber hinaus wird das 

DaMiT-System schon während seiner Projektlaufzeit - in Kooperation mit führenden 

Software-Häusern auf dem Gebiet des Data Mining - kommerzielle Dienste anbieten. 

DFG Forschungsprojekt „Neue Medien im Alltag“; Teilprojekt 2: Modellierung und 

Simulation der Rezeption textuell repräsentierter Inhalte im Internet. 

Das Projekt wurde im Juni 2003 abgeschlossen. Das Internet bietet die Möglichkeit 

der nutzerspezifischen Beschaffung, Auswahl und Präsentation von Informationen. In 

dem Forschungsvorhaben werden Konzepte für eine realitätsnahe 

Nutzermodellierung unter Berücksichtigung von Erkenntnissen aus der 

sprachwissenschaftlichen und psychologischen Forschung erarbeitet. Dazu wird ein 

Modell für den Internet-Nutzer entwickelt, das sich für eine Simulation auf dem 

Computer eignet. Dieses Modell kann in zweierlei Weise verwendet werden: Die 

Resultate der empirischen sprachwissenschaftlichen und psychologischen Forschung 

werden an ihm überprüft, d.h. es ist als Werkzeug für die Prüfung von Theorien und 

zur Erzeugung von Hypothesen benutzbar, und es gibt Hinweise für die Definition 

einer fortgeschrittenen Agentenarchitektur für Informationsagenten. 

DFG Forschungsprojekt: Sozionik: „Erforschung und Modellierung künstlicher 

Sozialität; Thema: Erarbeitung eines soziologisch motivierten Ansatzes zur 

Strukturdifferenzierung in Multiagentensystemen 

Das Sozionik-Projekt wurde im September 2003 abgeschlossen. Es wurde ein 

Multiagentensystem entwickelt, welches die Untersuchung der Entstehung sozialen 

Verhaltens unter bestimmten Bedingungen erlaubt. Im Vordergrund stand die 

Koordination und Kooperation vieler Agenten durch symbolische Kommunikation. 

Basis des Projektes war die Zusammenarbeit mit unseren Projektpartnern am 

Fachbereich für Soziologie an der Universität Konstanz. Durch diese 

Zusammenarbeit verfolgte das Projekt eine soziologisch plausible Fundierung 

sozialer Fähigkeiten von künstlichen Agenten. Nachdem grundlegende 

Lernmechanismen an Hand von überschaubaren Problemen erarbeitet wurden, stand 

in einer zweiten Projektphase vor allem komplexere Anwendungen im Vordergrund. 

Eine solche Anwendung konnte unter anderem erfolgreich in einer Diplomarbeit und 

zwei Studienarbeiten bearbeitet werden. Die Resultate dieser Arbeiten zeigten, dass 

der gewählte Ansatz, wie von Beginn an intendiert, sehr gut skaliert und dass sich 

auch in komplexeren Anwendungsfeldern einheitliche, von allen Agenten in gleicher 

Weise verstandene Kommunikationssymbole etablieren. Um Umfeld des Projektes 

wurden weitere Studien- und Diplomarbeiten zum Lernen in spieltheoretischen 

Anwendungen und zur Bildung von Erwartungserwartungen bei Agenteninteraktionen 

bearbeitet. Zwei Diplomarbeiten waren bis zum Projektende begonnen, aber noch 

nicht abgeschlossen. 

50

Projekt der Volkswagenstiftung 

Das Projekt stellt national vergleichend die Frage nach innovativen Prozessen in der 

Softwareentwicklung. Zwei der Technologie-Regionen befinden sich in den USA und 

zwei in Deutschland. Jeweils eine Region in den USA ist mit einer in Deutschland 

vergleichbar im Hinblick auf die nationale Bedeutung der dortigen IT-Branche und 

die räumliche Struktur der Region. Sowohl im Gebiet um Seattle als auch um 

Karlsruhe (bezeichnet als Technologie-Region Karlsruhe) hat die IT-Branche 

mittlerweile nationale Bedeutung. Die Städte Seattle und Karlsruhe bilden in beiden 

Regionen den zentralen Mittelpunkt. Das Forschungsdreieck Raleigh-Durham-Chapel 

Hill und die Wirtschaftsregion Südwestsachsen (mit den Städten Chemnitz-Zwickau- 

Plauen) haben trotz Werbung mit dem Forschungspotential ihrer Hochschulen und 

trotz vergleichbarer Programme zur Förderung von Unternehmensgründungen in der 

IT-Branche keine vergleichbare nationale Bedeutung erlangt. Beide Regionen sind 

als netzwerkartige Städtepartnerschaften organisiert. 

Auch in kleinen Softwareunternehmen entstehen Innovationen in kontingenten 

sozialen Prozessen. Auf regionaler Ebene ist die überbetriebliche und institutionelle 

Vernetzung des Unternehmens von Bedeutung, wenn es um innovative 

Softwareentwicklungsprozesse geht. Die verschiedenen Formen der Zusammenarbeit 

lassen sich anhand der anfänglichen Motivation für den Zusammenschluss, der 

gemeinsamen Ziele, der Struktur des Netzwerks und des Verlaufs der 

Zusammenarbeit charakterisieren. Akteure, die in der überbetrieblichen Vernetzung 

eine Rolle spielen, sind Mitarbeiter in anderen Unternehmen, in öffentlichen und 

politischen Institutionen, in Banken und Universitäten. Auf organisatorischer Ebene 

zeigt sich Innovation darin, wie die Organisation das Dilemma der 

Kontextualisierung von Software, das Dilemma der Kommunikation im Unternehmen 

und der Autonomie der SoftwareentwicklerInnen, ihrer Motivation und Kontrolle zu 

lösen vermag. Dabei interessiert sowohl die formale Lösung als auch der informelle 

Verlauf der tatsächlichen Softwareentwicklung. Innovation auf individueller Ebene 

hat mit der Wahrnehmung, Toleranz und dem bewussten Einsatz von Arbeitsstilen zu 

tun. Arbeitsstile bei SoftwareentwicklerInnen setzen sich aus der Art und Weise der 

Programmierung, den Interessengebieten der SoftwareentwicklerInnen sowie ihrem 

Kooperationsmuster zusammen. Für die empirische Untersuchung werden jeweils 

fünf kleine Softwareunternehmen aus den vier als untersuchten Regionen als 

Fallbeispiele herangezogen. Qualitatives Sampling hilft bei der Auswahl der Fälle. In 

den Fallstudien werden themenorientierte Leitfadeninterviews und protokollierte 

Feldbeobachtungen methodisch kombiniert. 

51



Schäfer, M., Dilger, W.: Representation and training of vector graphics with 

NRAAM networks. Proceedings of the International Joint Conference on Neural 

Networks 2003, Portland, Oregon, 473-477 

Schäfer, M., Dilger, W.: Training and holistic computation of vector graphics with 

Hebbian bases in contrast to RAAM networks. Proceedings of the International Joint 

Conference on Neural Networks 2003, Portland, Oregon, 1667-1672 

Langner, H: Ein verteiltes, taskbezogenes Lernerassistenzkonzept für das Webgestützte 

Lernen. Tagungsband LIT'03, Leipzig 24. - 26.09.2003, Akademische 

Verlagsgesellschaft Aka GmbH, Berlin 2003, S. 171-182, ISBN: 3-89838-047-5 

Langner, H., Schmidsberger, F., Dilger, W.: Ein erweiterbares Architekturkonzept 

zur aktiven Lernermodellierung für das Web-gestützte Lernen. 11. GI-Workshop 

"Adaptivität und Benutzermodellierung in interaktiven Softwaresystemen" (ABIS 

2003), In: A. Hotho, G. Stumme (Hrsg.): Proceedings der Workshopwoche "Lehren- 

Lernen-Wissen-Adaptivität 2003" (LLWA 03), Karlsruhe, 06. - 08.10.2003, 

S. 307 - 315 

Dilger, W., Zeidler, J.: Data-Mining-Cup – mehr als ein Studentenwettbewerb. 

Proceedings 2. Workshop GI-AK Knowledge Discovery, Leipzig, S. 39 - 44 

Dissertationen 

Wellner, J.: Selbstorganisierende Kommunikationssysteme für Multiagentensysteme, 

09.12.2003 


Hofmann, F.: Benutzer-adaptive Verfahren für die aktive Lernmodellierung, 

November 2003 

Thau, T.: Ein evolutionäres Design für die Struktur Neuronaler Netze, September 

2003 

Pletschacher, St.: Untersuchungen zur Einsetzbarkeit der Support Vektor Maschine 

für die Analyse realer Daten, April 2003 

Schäfer, M.: Erlernen und Modifizieren von Vektorgrafiken mit RAAM-Netzen, 

April 2003 

52


Parthey, J.: Simulation Rekursiver Auto-Assoziativer Speicher (RAAM) durch 

Erweiterung eines klassischen Backpropagation-Simulators, März 2003 

Seifert, Ch.: Simulation Rekursiver Auto-Assoziativer Speicher (RAAM) durch 

Erweiterung eines klassischen Backpropagation-Simulators, März 2003 

Changxing, D.: Visualisierung von Data-Mining-Ergebnissen medib zinischer 

Daten, April 2003 

Lässig, J.: Strukturentwurf eines dynamisch aufgebauten Fertigungsmanagementsystems 

und Entwicklung echtzeitorientierter Einplanungsstrategien für 

Produktionsaufträge, April 2003 

Thierfelder, T.: Formalisierung, Simulation und Auswertung eines 

Erwartungserwartungsansatzes in zwei Versionen für einfache Agentenspiele, 

April 2003 

Kirillov, A.: Umweltpräsentation für einen Robotereinsatz im Außenbereich, 

Dezember 2003 


Dilger, W.: Analyse räumlicher Daten (Spatial Data Mining). Sommerschule 

Kartografie, Kartografisches Institut der TU Dresden, 25.09.2003 

Langner, H.: Ein verteiltes, taskbezogenes Lernerassistenzkonzept für das Webgestützte 

Lernen. LIT'03, Leipzig (HTWK), 24.09.2003 

Langner, H.: Ein erweiterbares Architekturkonzept zur aktiven Lernermodellierung 

für das Web-gestützte Lernen. 11. GI-Workshop "Adaptivität und 

Benutzermodellierung in interaktiven Softwaresystemen" (ABIS 2003), Karlsruhe, 

06.10.2003 

Thierfelder, T.; Wellner, J.: Untersuchungen zur erwartungsgesteuerten Interaktion. 

Projekttreffen des DFG-SPP Sozionik in Seeon, 28.06.2003 

Zeidler, J.: Data-Mining-Cup – mehr als ein Studentenwettbewerb. 2. Workshop GI- 

AK Knowledge Discovery, Universität Leipzig, 25.02.2003 

53


Dilger, W.: 

- Aufsichtsrat prudsys AG 

- Jury des 4. Data Mining Cups 2003 

Zeidler, J.: 

- Aufsichtsrat prudsys AG 

Nieländer, U.: 

- Jury-Mitglied beim „Jugend forscht“ – Regionalwettbewerb Südwestsachsen 

- Mitglied der Studienkommission Wirtschaftsinformatik TU Chemnitz 

54

2.6 Professur Modellierung und Simulation 


Leiter: Prof. Peter Köchel 


Wiss. Mitarbeiter: Dipl.-Math. Jens Flohrer 

Dipl.-Inf. Marion Riedel (bis 30.September) 

Dipl.-Inf. Ulrike Schönke (bis 30. September) 

Dipl.-Math. Moustafa M.S. El-Ashry (Promotionsstudent) 

Dipl.-Inf. Michael Kämpf (Promotionsstudent) 


Modellierung und Simulation bedeutet im wesentlichen, mittels geeigneter 

mathematischer Modelle existierende oder zu entwerfende Systeme zu untersuchen 

und bezüglich eines vorgegebenen Bewertungskriteriums zu optimieren. Derartige 

Systeme können z. B. sein ein Rechnersystem, ein Fertigungssystem, ein 

ökonomisches System. Die Interessen konzentrieren sich dabei auf ereignisdiskrete 

Systeme mit zufälligen Einflussfaktoren. 

Sowohl in der Lehre als auch in der Forschung werden zwei Richtungen vertreten. 

Zum einen wird versucht, über die Nutzung vorhandener bzw. die Entwicklung neuer 

analytischer Modelle entsprechende Aufgabenstellungen zu lösen. Ist die reale 

Situation jedoch so komplex, dass sie nicht hinreichend exakt durch ein analytisches 

Modell dargestellt werden kann, wird zur Simulation übergegangen. In jedem Fall 

wird der Optimierungsaspekt beachtet. 

Im Einzelnen befasst sich die Professur mit drei Schwerpunkten: 

- Leistungsbewertung komplexer stochastischer Systeme, 

- Verbindung von Simulation und Genetischen Algorithmen für eine 

simulationsbasierte Optimierung komplexer stochastischer Systeme und 

- Nutzung der simulationsbasierten Optimierung zur optimalen Steuerung von 

Logistik-, Lagerhaltungs-, Fertigungs- und Informatiksystemen. 

55


Design und optimale Steuerung von hierarchischen Systemen 

Bis 2001 waren die innerhalb der Professur durchgeführten Forschungsarbeiten auf 

die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen zur Optimierung ereignisdiskreter 

Prozesse konzentriert. Im Jahre 2002 rückte verstärkt die Anwendung auf wichtige 

Praxisfälle in den Mittelpunkt. Praxiskontakte zeigten, dass ein großer Bedarf nach 

Lösungen für den Entwurf und die Steuerung von Systemen mit folgenden typischen 

Eigenschaften besteht: 

- das System besteht aus räumlich verteilten Elementen, 

- die Systemelemente sind zumindest über Informations- und Transportkanäle 

miteinander verbunden, 

- das System soll eine zufällige dynamische Last bedienen, 

- über die zu bedienende Last gibt es nur unvollständige Information, 

- die dazu zur Verfügung stehenden Ressourcen sind endlich, aber teilbar, 

- zur Steuerung des Systems existiert oder ist zu entwickeln eine 

Steuerungshierarchie und 

- das Systemziel kann in der Regel nicht durch explizite mathematische Funktionen 

beschrieben werden. 

Ein Anwendungsfall ist für uns von besonderem Interesse. Dieser führt auf sogenannte 

Multi - Echelon Modelle, die z. B. zur Optimierung der Bestell- und Lieferbeziehungen 

innerhalb großer Handelsketten genutzt werden können. Ein anderes Beispiel ist der 

Entwurf optimaler Dienstleistungsstrukturen mit entsprechender Ersatzteileversorgung 

für bestimmte Massengüter (Autos, Haushaltgeräte u. ä.). In diesen Systemen entsteht 

der unmittelbare Bedarf in den Filialen. In Abhängigkeit von den dort verfügbaren 

Beständen bestellen die Filialen bei gewissen Regionallagern neue Ressourcen, die 

Regionallager bestellen wiederum bei bestimmten Zentrallagern, die ihrerseits z. B. 

beim Hersteller der einzelnen Produkte bestellen. Für diese gesamte Hierarchie eine 

optimale Wirkungsweise zu realisieren wird mit analytischen Modellen nicht möglich 

sein. Basierend auf dem an der Professur verfügbaren Knowhow zur 

simulationsbasierten Optimierung, zur adaptiven Steuerung von Systemen mit 

unvollständiger Information und zur verteilten und parallelen Verarbeitung wurden 

erste Lösungsansätze entwickelt und implementiert. Dabei haben wir bewusst den an 

der TU Chemnitz verfügbaren Parallelrechners CLiC genutzt. 

Das an der Professur gesammelte Knowhow und die vorhandenen technischen 

Möglichkeiten mündeten 2003, neben verschiedenen Veröffentlichungen und Vorträgen 

auf internationalen Konferenzen, in einem Einzelantrag an die DFG mit dem Thema 

„Simulationsbasierte Optimierung von Lagerhaltungs- und Logistikprozessen in 

mehrstufigen Produktions- und Distributionsnetzen“. Dieser Antrag befindet sich noch 

in der Begutachtungsphase. 

56

Simulationsbasierter optimaler Entwurf von KANBAN-Systemen 

Die Arbeiten an dem für den optimalen Entwurf von KANBAN-Systemen 

vorgesehenen Simulator KaSimIR (Kanban Simulation Imaniging Reality) wurden 

2003 zu einem vorläufigen Abschluss gebracht. Damit kann über die Verwendung 

von KaSimIR das Prinzip der KANBAN-Steuerung auch für das Design und die 

optimale Steuerung von hierarchischen Systemen, wie unter Punkt Design und 

optimale Steuerung von hierarchischen Systemen beschrieben, eingesetzt werden. 

KANBAN-Systeme modellieren mehrstufige Logistik- oder Produktionsprozesse, in 

denen eine Abstimmung zwischen den einzelnen Stufen des Gesamtprozesses durch 

Container gegebenen Umfanges (Losgröße) wie in einem Regelkreis erfolgt. Diese 

Container zirkulieren zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen entsprechend 

einfacher Regeln: Hat die Vorgängerstufe einen Container gefüllt, so wird er zum 

Nachfolger transportiert, sobald dort ein Platz für einen gefüllten Container frei ist. 

Hat die Nachfolgerstufe einen Container geleert, so wird er zur Vorgängerstufe 

zurückbefördert. Das Optimierungsproblem besteht darin, solche Containeranzahlen 

und Losgrößen zu bestimmen, so dass ein Zielkriterium optimiert wird. Im 

Unterschied zu bisher bekannten Untersuchungen werden von uns sowohl die 

Containeranzahlen als auch die Lösgrößen optimiert. Des weiteren dient als 

Zielkriterium der im Mittel je Zeiteinheit zu erwartende Gewinn aus dem Verkauf an 

Fertigprodukten abzüglich der entsprechend zu erwartenden Kosten aus 

Kapitalbindung, aus dem Warten und dem Abweisen von Kunden sowie dem 

Transport der Container. 

Über eine Kopplung von KaSimIR mit Genetischen Algorithmen gelingt es, 

Probleme der optimalen Steuerung und des optimalen Entwurfs von mehrstufigen 

Systemen mit praktisch beliebiger Struktur zu lösen. Hinsichtlich dieses 

simulationsbasierten Zuganges zur Optimierung von KANBAN-Systemen bestätigen 

die erreichten Ergebnisse und das gesammelte Know-How, dass die Professur auf 

dem beschriebenen Gebiet eine führende Position einnimmt. 

Simulationsbasierte Lösungen für das Fleet-Sizing-and-Allocation Problem (FSAP) 

Ein weiteres Thema zur Anwendung der simulationsbasierten Optimierung befasst 

sich mit der Bestimmung optimaler Flottengrößen und Umverteilungsstrategien für 

komplexe Logistiksysteme mit mehreren Standorten (Transportunternehmen, 

Autovermietungen, Containerverkehr, ...), in denen ein stochastischer Bedarf nach 

entsprechenden Ressourcen entsteht. Beim Fleet-Sizing-and-Allocation Problem 

(FSAP) sind sowohl die für das Gesamtsystem verfügbaren Ressourcen zu wählen als 

auch entsprechende Umverteilungen, die sich infolge der Ressourcenverlagerungen 

im System ergeben. Als Kriterium dienen die je Zeiteinheit zu erwartenden Kosten 

aus Anschaffung, Wartung, Betreibung und Umverteilung der Ressourcen als auch 

der Kosten, die durch Warten und Abweisen von Kundenanforderungen entstehen. 

57

Für gegebene Strategien kann eine Bewertung nur mittels Simulation erfolgen. Ein 

entsprechendes Simulationsmodell wurde weiterentwickelt und eine parallele 

Variante auf dem Chemnitzer Linux-Cluster CliC implementiert. Genetische 

Algorithmen dienen wieder dazu, bisher betrachtete Strategien zu verbessern und 

entsprechend eines Abbruchkriteriums eine hinreichend effiziente Strategie als 

Problemlösung zu empfehlen. Während aus der Literatur Lösungen nur unter für die 

Praxis relativ einschränkenden Annahmen und bekannten Bedarf bekannt sind, 

erlaubt unser Zugang Lösungen für beliebig verteilten Bedarf und praxisnahe 

Problemformulierungen. Im Jahre 2003 wurden verstärkt Systeme mit einer 

sogenannten Hub-and-Spoke Struktur untersucht. Entsprechende Ergebnisse wurden 

im Forschungsseminar der Professuren KI und Modellierung und Simulation 

vorgestellt (siehe http://www.tu-chemnitz.de/informatik/HomePages/ModSim/ 

forschungsseminar.php). 

Optimale Bewirtschaftung von Waldlandschaften unter Beachtung verschiedener 

Nutzungen und der räumlichen Verteilung der Bestände und Nutzungen 

Nach längerer Vorbereitung wurde für die Professur ein Thema aktuell, das in 

Zusammenarbeit mit der TU München bearbeitet wird und auf den ersten Blick nicht 

mit einer Fakultät für Informatik verbunden scheint. Die auf der Tagesordnung 

stehende nachhaltige Waldwirtschaft erfordert u. a. eine möglichst günstige 

Bewirtschaftung zusammenhängender Waldbestände, wobei sowohl die 

verschiedensten Nutzungsarten und Nutzer als auch die unterschiedlichsten 

Merkmale jedes Einzelbestandes zu beachten sind. Als Entscheidungsunterstützung 

hierbei sind quantitative Untersuchungen und Aussagen mit Hilfe geeigneter Modelle 

notwendige Voraussetzungen. Während in der Vergangenheit entwickelte Modelle 

nur einzelne Fragen der optimalen Waldwirtschaft behandeln, beziehen unsere 

Untersuchungen einen ganzen Komplex relevanter Aspekte in die Betrachtung ein. 

Zu diesem Zwecke wird ein System hierarchisch strukturierter Modelle entwickelt, 

welche die verschiedenen problemrelevanten Prozesse abbilden. In den unteren 

Hierarchieebenen werden Modelle einbezogen, welche zur Abbildung sowohl der 

forstwissenschaftlichen als auch der wirtschaftlichen Prozesse dienen. Die obere 

Ebene ist für die Entscheidungsfindung zuständig. Wir gehen davon aus, dass wegen 

der Komplexität der sich ergebenden Optimierungsprobleme klassische Verfahren 

allein nicht zur Lösungsfindung taugen. Darum orientieren wir auf eine 

simulationsbasierte Optimierung als wesentlichen Lösungszugang. Dieser zeichnet 

sich dadurch aus, dass zum einen in der oberen Hierarchieebene neben klassischen 

Optimierungsverfahren Meta-Heuristiken wie Genetische Algorithmen angesiedelt 

sind, und dass zum anderen eine Bewertung von Entscheidungen mittels Simulation 

erfolgt. Es ist vorgesehen, die gesamte Modellhierarchie als prototypisches 

Softwareprodukt zu implementieren und an realen Daten zu testen. 

Diese Arbeiten sollen im Rahmen eines 2003 an die DFG gestellten Förderantrages 

erfolgen. Der Antrag befindet sich zur Zeit in der Phase der Begutachtung. 

58



Köchel, P., Kunze, S., Nieländer, U.: Optimal control of a distributed service 

system with moving resources: Application to the fleet sizing and allocation problem. 

Internat. Journal of Production Economics, v. 81-82 (2003), 443 - 459 

Köchel, P.: Solving logistic problems through simulation and evolution. SOR’03, 

Proceedings of the 7 th International Symposium on Operational Research, Podčetrtek, 

Slovenia, 24. – 26.09.2003, pp. 9-15, ISBN 961-6165-15-1 


Kämpf, M.: Über parallele Lösungen des Fleet-Sizing-and-Allocation Problems 

Pippig, V.: Simulationsbasierte Optimierung der Lagerhaltung mehrerer 

Ersatzteilearten an verschiedenen Orten mit Anwendung auf die Motorenwerke von 

VW 


Plontke, R.: Simulationsbasierte Optimierung eines Mehrlagersystems unter 

Verwendung der High Level Architektur (HLA) 


Köchel, P.: Modellbildung und Ethik. Forschungsseminar „KI und Modellierung und 

Simulation“, Fakultät für Informatik der TU Chemnitz, Februar 2003 

Riedel, M., Köchel, P.: Performance Evaluation of Parallel Genetic Algorithms for 

Optimization Problems of Different Complexity. Dresden, September 2003, 

PARCO’03 

Köchel, P. (keynote speaker): Solving Logistic Problems through Simulation and 

Evolution. 7 th International Symposium on Operational Research SOR’03, 

Podcetrtek, Slovenia, 24. - 26.09.2003 

Köchel, P.: Ein hybrider Zugang zur Optimierung komplexer Systeme. 

Forschungsseminar „KI und Modellierung und Simulation“, Fakultät für Informatik 

der TU Chemnitz, Oktober 2003 

59

Köchel, P.: Das Fleet-Sizing-and-Allocation Problem: Lösungen für Hub-and-Spoke 

Systeme. Forschungsseminar „KI und Modellierung und Simulation“, Fakultät für 

Informatik der TU Chemnitz, Dezember 2003 


Köchel, P.: 

- Dekan der Fakultät für Informatik (bis März 2003) 

- Mitglied des Senates der TU Chemnitz (bis März 2003) 

- Mitglied der Senatskommission Lehre und Studium (bis März 2003) 

- Member of the Auditing Committee of the Internat. Society of Inventory Research 

- Programming Committee of the ICTS 2002, Portorose (Slovenien) 

Riedel, M.: 

- Organisationskomitee 5. Chemnitzer Linux-Tag 2003 

Schönke, U.: 

- Gleichstellungsbeauftragte der Fakultät für Informatik, TU Chemnitz 

60

2.7 Professur Praktische Informatik 


Leiter: Prof. Gudula Rünger 

Sekretariat: Christine Irmisch 

Wiss. Mitarbeiter: Dipl.-Inf. Judith Hippold 

Dipl.-Inf. Matthias Kühnemann 

Dipl.-Inf. Robert Reilein-Ruß 

Dipl.-Inf. Thoralf Rübner 

Dipl.-Inf. Sven Trautmann 


Der Schwerpunkt der Forschungs- und Lehrtätigkeit der Professur Praktische 

Informatik konzentriert sich auf die Gebiete Programmiersprachen, 

Compilerwerkzeuge, Algorithmen und Transformationsmethoden, insbesondere im 

Hinblick auf die Programmierung und Softwareentwicklung für innovative 

Rechenplattformen und Parallelrechner. Im Vordergrund steht hierbei die effiziente 

Realisierung von Anwendungen aus dem wissenschaftlich-technischen Bereich und 

anderer Anwendungen durch Einsatz von Werkzeugen und Methoden der genannten 

Gebiete. 


Compilerwerkzeuge für Parallelrechner, NIC-Projekt 

(M. Kühnemann, R. Reilein-Ruß, G. Rünger) 

Gegenstand dieses Projektes ist der Entwurf eines für Anwendungen aus dem Bereich 

des wissenschaftlichen Rechnens geeigneten analytischen Modells, das die 

Vorhersage von realistischen Laufzeiten auf parallelen Maschinen mit gemeinsamem 

und verteiltem Speicher erlaubt. Das Vorhersagemodell ist zur Integration in 

Compilerwerkzeuge geeignet. Zur Evaluierung des Vorhersagemodells und dem 

darauf aufsetzenden Berechnungsmodell wird eine große Anzahl von 

Laufzeitmessungen für hohe Prozessoranzahlen und für verschiedene parallele 

Algorithmen benötigt. Der Schwerpunkt liegt auf der Implementierung eines 

Compilerwerkzeuges und der Integration von programmorientierten Kostenmodellen 

für Speicherhierarchien in das Vorhersagemodell. Das Forschungsvorhaben wird als 

Projekt am NIC (John-von-Neumann Institut for Computing), Jülich, durchgeführt. 

61

Partitionierungsalgorithmen für Modelldatenstrukturen zur parallelen compilergesteuerten 

Logiksimulation 

(K. Hering, G. Rünger, W. G. Spruth, S. Trautmann) 

Im Rahmen des seit 1995 durch die DFG geförderten Projektes sind in Kooperation 

mit IBM mit dem Ziel einer signifikanten Prozessbeschleunigung drei auf lose 

gekoppelten Prozessorsystemen arbeitende parallele Simulatoren (parallel TEXSIM, 

parallelMVLSIM, dlbSIM) und eine der Vorbereitung paralleler Simulationen 

dienende Modellpartitionierungskomponente parallelMAP entstanden. Die 

Leistungsfähigkeit der parallelen Simulatoren ist wesentlich durch die vorangehende 

Modellpartitionierung bestimmt. Durch eine hierarchische Partitionierungsstrategie, 

welche die Kombination, den Wettbewerb und die Resultatverschmelzung von 

Algorithmen gestattet, werden neue Partitionierungsalgorithmen für 

Prozessormodelle entwickelt, untersucht und implementiert. Entsprechende 

Partitionierungsprozesse verkörpern ein BOTTOM-UP Clustering ausgehend von 

sogenannten fan-in-cones als elementare Bausteine. Das DFG Kooperationsprojekt 

mit der Universität Leipzig (W. G. Spruth) gehört zum DFG-Schwerpunktprogramm 

Effiziente Algorithmen für diskrete Probleme und ihre Anwendungen. 

Programmorientierte Kostenmodelle für Speicherhierarchien, DFG-Projekt 

(M. Kühnemann, T. Rauber, G. Rünger) 

Ziel des Projektes ist die Identifikation von zur Compilezeit analysierbaren 

Eigenschaften eines parallelen Programms, die die Lokalität der Speicherzugriffe und 

damit die Effizienz des Programms bestimmen. Die Basis bildet ein Kostenmodell, 

das die Laufzeitmodellierung paralleler Programme auf Rechnern mit 

Speicherhierarchien gestattet und das als Grundlage für den Vergleich von 

Programmversionen und zur Steuerung von optimierenden Transformationen dienen 

soll. Dieses Projekt unterteilt sich in drei Teilgebiete: 

- Die Realisierung eines Compilerwerkzeuges zur Quelltextanalyse und Erstellung 

von Laufzeitfunktionen. 

- Die Verfeinerung des Kostenmodells durch programmbasierte Kostenmaße für die 

Lokalität von Speicherzugriffen. 

- Laufzeitmodellierungen zur Optimierung von kollektiven MPI- 

Kommunikationsoperationen durch orthogonale Prozessorgruppen. 

Parallelisierung irregulärer numerischer Algorithmen, Teilprojekt B8 SFB 393 

(J. Hippold, T. Rübner, G. Rünger) 

Die Klasse der irregulären Algorithmen umfasst Anwendungen mit dünnbesetzten, 

blockstrukturierten oder bei adaptiven Verfahren auch zeitlich variierenden 

Datenstrukturen sowie Anwendungen mit unregelmäßigen, laufzeitabhängigen 

Berechnungs- und Kontrollstrukturen. 

62

Ziel des Projektes ist die effiziente parallele Umsetzung verschiedener irregulärer 

Anwendungen auf Rechnern mit verteiltem Speicher und heterogenen Plattformen. 

Dafür sollen universal einsetzbare und leicht handhabbare 

Parallelisierungswerkzeuge entwickelt werden, die durch Hinzufügen algorithmenspezifischer 

Komponenten für verschiedenste Anwendungsprobleme nutzbar sind. 

Derzeit stehen Task Pool Teams für SMP und PC Cluster zur Verfügung. Sie 

kombinieren Shared Memory Programmierung mit Message Passing und 

ermöglichen dem Nutzer task-orientierte Programmierung mit asynchroner 

Kommunikation zwischen den Task-bearbeitenden Threads unterschiedlicher 

Clusterknoten. Eine parallele Implementierung des Hierarchischen Radiosity 

Algorithmus und eines globalen Optimierungsverfahrens mit Task Pool Teams sind 

bereits erfolgt. 

Parallelisierung eines dreidimensionalen Atmosphärenmodells 

(R. Reilein-Ruß, T. Rübner, G. Rünger, M. Schwind) 

Mit Unterstützung durch das GKSS Geesthacht erfolgt eine Parallelisierung des 

mesoskaligen Atmosphärenmodells GESIMA, das einen Ausschnitt der Atmosphäre 

als dreidimensionales Gitter simuliert und über einen Zeitraum von 12 h bis 48 h 

verschiedene prognostische Variablen, darunter den Luftdruck (nicht-hydrostatisch), 

die Temperatur, die Windgeschwindigkeit und den Wassergehalt der Atmosphäre 

berechnet. Die Implementierung des parallelen Codes erfolgt unter Verwendung von 

Fortran 95 und MPI. Die einzelnen Subroutinen werden als separate Module 

implementiert, welche auf einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden können. 

Durch diese Vorgehensweise wird eine gemischt task- und datenparallele 

Implementierung ermöglicht. Im Rahmen dieses Projektes besteht eine 

Zusammenarbeit mit C. Koziar, DWD Offenbach sowie H. Kapitza, GKSS 

Geesthacht. 

Zweistufige parallele Programmiermodelle für Anwendungsprogramme 

(T. Rauber, R. Reilein-Ruß, G. Rünger) 

Dieses Projekt konzentriert sich auf die Untersuchung der Ausnutzung zweistufiger 

Parallelität in Anwendungsprogrammen zur Verbesserung der parallelen Effizienz 

und Skalierbarkeit. Dabei werden zwei Stufen der Parallelität betrachtet, eine obere 

taskparallele und eine untere datenparallele Stufe. Die untere Stufe besteht aus 

Modulen, die jeweils auf einer parallelen Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden 

können. Die obere Stufe kann hierarchisch untergliedert sein und aus mehreren 

Schichten bestehen. Auf jeder Hierarchieschicht erfolgt eine Zerlegung der zur 

Verfügung stehenden Prozessormenge in Prozessorgruppen. 

63

Zur Unterstützung zweistufiger Parallelität in Anwendungsprogrammen werden 

verschiedene Compilerwerkzeuge und Programmierbibliotheken weiterentwickelt, 

darunter: die ORT Bibliothek (Orthogonale Prozessorgruppen) für 

Anwendungsprogramme über n-dimensionalen Taskgittern in denen k-dimensionale 

Hyperebenen zur Ausführung von Anwendungsmodulen verwendet werden, das 

TwoL Programmiermodell und Compilerwerkzeug zur Ausnutzung zweistufiger 

Parallelität mit schrittweiser Transformation eines Spezifikationsprogramms in ein 

Koordinationsprogramm und die TLib-Bibliothek zur dynamischen Abarbeitung 

hierarchischer, modular strukturierter Programme. 

Programmiermodelle für Cluster-Systeme mit gemeinsamem und geteiltem Speicher 

(G. Rünger, S. Trautmann) 

Rechen-Cluster bestehend aus preiswerten Knoten stellen aufgrund ihres guten Preis- 

Leistungs-Verhältnisses eine Alternative zu Supercomputern dar. Seit einiger Zeit 

werden immer häufiger kleine SMP-Systeme, mit bis zu 4 Prozessoren, als Cluster- 

Knoten eingesetzt. Für die Programmierung von Clustern mit verteiltem Speicher 

werden vorrangig Message-Passing-Bibliotheken, wie etwa MPI oder PVM 

eingesetzt. Für reine SMP Systeme bieten sich Programmiermodelle wie POSIX 

Threads oder OpenMP an. Für die Kombination von gemeinsamem und verteiltem 

Speicher in SMP-Cluster-Systemen sind diese Programmiermodelle jedoch nicht oder 

nur bedingt geeignet. Untersucht werden verschiedene Möglichkeiten, bestehende 

Programmiermodelle für gemeinsamen und verteilten Speicher zu kombinieren und 

die gegebene Clusterarchitektur dadurch effizient zu nutzen. Weiter wird die 

Kombination von Kommunikationsbibliotheken untersucht, die es erlauben, mehrere, 

heterogene (SMP-)Cluster zu verbinden. 



Hippold, J., Rünger, G.: Task Pool Teams for Implementing Irregular Algorithms 

on Clusters of SMPs, Proc. of IPDPS 2003, CD-ROM, ISBN 0-7695-1926-1, Nice, 

France, April 2003 

Hippold, J., Rünger, G.: A Communication API for Implementing Irregular 

Algorithms on SMP Clusters, J. Dongarra, D. Lafarenza, S. Orlando (Eds.): 10th 

EuroPVM/MPI 2003, Venice, Italy, LNCS 2840, pp. 455-463, ISBN 3-540-20149-1, 

Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2003), September 2003 

Kühnemann, M., Rauber, T., Rünger, G.: Performance Modeling of Two-phase 

Realization of Communication Operations, Proc. of High Performance Computing 

Symposium, ASTC 2003, ISBN 1-56555-264-4, pp. 222-230, Orlando, Florida, USA, 

April 2003 

64

Kühnemann, M., Rauber, T., Rünger, G.: Optimizing MPI Collective 

Communication by Orthogonal Structures, Chemnitzer Informatik-Berichte, ISSN 

0947-5125, TU Chemnitz, September 2003 

Rauber, T., Rünger, G.: Library Support for Hierarchical Multi-Processor Task, 

Proc. of the 10 th International Workshop on Compilers for Parallel Computers (CPC), 

Amsterdam, Netherlands, Januar 2003 

Rauber, T., Rünger, G.: Program-Based Locality Measures for Scientific 

Computing, Proc. of the Workshop on Advances in Parallel and Distributed 

Computational Models, IPDPS 2003, CD-ROM, ISBN 0-7695-1926-1, Nice, France, 

April 2003 

Rauber, T., Rünger, G., Trautmann, S.: A distributed hierachical programming 

model for heterogeneous cluster of SMPs, Proc. of Workshop on Advances in 

Parallel and Distributed Computational Models, IPDPS 2003, CD-ROM, ISBN 0- 

7695-1926-1, Nice, France, April 2003 

Rauber, T., Reilein-Ruß, R., Rünger, G.: On Compiler Support for Mixed Task 

and Data Parallelism, Proc. of ParCo 2003, Dresden, September 2003 

Rünger, G., Trautmann, S.: A Comparative Study of MPI Implementations on a 

Cluster of SMP Workstations, Proc. of ParCo2003, Dresden, September 2003 


Hippold, J.: A Communication API for Implementing Irregular Algorithms on SMP 

Clusters, Venice, Italy, 10th EuroPVM/MPI 2003, 30.09.2003 

Hippold, J.: Task Pool Teams for Implementing Irregular Algorithms on Clusters of 

SMPs, Dagstuhl, Dagstuhl Seminar 03211: Adaptivity in Parallel Scientific 

Computing, 19.05.2003 

Reilein-Ruß, R.: On Compiler Support for Mixed Task and Data Parallelism, 

Dresden, ParCo 2003, 02.09.2003 

Rünger, G.: Task Pool Teams for Implementing Irregular Algorithms on Clusters of 

SMPs, Nice, Frankreich, IPDPS 2003, 24.04.2003 

Rünger, G.: Trends im parallelen und verteilten Hochleistungsrechnen, Universität 

des Saarlandes, Saarbrücken, 30.05.2003 

Rünger, G.: Parallelisierung irregulärer Algorithmen, Kolloquiumsvortrag 

Universität Paderborn, 15.07.2003 

65

Rünger, G.: Parallele Programmiermodelle, CHIC-Symposium, Chemnitz, 

16.07.2003 

Trautmann, S.: A Comparative Study of MPI Implementations on a Cluster of SMP 

Workstations, ParCo 2003, Dresden, 04.09.2003 

Trautmann, S.: A Distributed Hierachical Programming Model for Heterogeneous 

Cluster of SMPs, Nice, Frankreich, Workshop IPDPS 2003, 22.04.2003 

Trautmann, S.: Erfahrungen bei der Installation und vergleichende Messungen zu 

verschiedenen MPI - Implementierungen auf einem Dual Xeon Cluster, Löbsal, 

Workshop Mensch-Computer-Vernetzung, 16.04.2003 


Rünger, G. 

- Prodekan der Fakultät für Informatik (ab April 2003) 

- Mitglied der Senatskommission für Haushalt 

- DAAD Auswahlkommission INNOVATEC 

- Mitglied in Programmkomitees 

- Konferenz Cluster 2003, Hong Kong 

- Konferenz ParCo 2003, Dresden 

- Konferenz CLADE 2003, Seattle 

- Challenges of Large Applications in Distributed Environments 

- Workshop SPDSEC03 

- 2 nd Workshop on Hardware/Software Support for Parallel and Distributed 

Scientific and Enginering Computing 

- Program Co-Chair PDSECA03 

- Program Co-Chair HPC 2003 

2.7.7 Sonstiges 

Rünger, G. 

- Organisation Dagstuhl-Seminar „Adaptivity in Parallel Scientific Computing“ 

66

2.8 Professur Rechnerarchitektur und Mikroprogrammierung 


Leiter: Prof. Wolfgang Rehm 


Wiss. Mitarbeiter: MS Daniel Balkanski 

Dipl.-Inf. Mario Trams 

Dipl.-Inf. Mike Becher (ab März) 

Dipl.-Inf. Torsten Mehlan (ab Oktober) 


Die Professur definiert sich über die Fachgebiete Rechnerarchitektur und 

Rechnerorganisation, Mikroprozessorsysteme, maschinen- und systemnahe 

Programmierung, Parallelrechner und Parallelprogrammierung. 

Das Vertiefungsgebiet "Parallele und Verteilte Systeme" ist dieser Professur 

zugeordnet. Moderne parallele Rechnersysteme für allgemeine, aber auch spezielle 

Anwendungen stellen Kerngebiete dar. Ergänzend zur Lehre werden dazu in 

kontinuierlicher Weise verschiedene Projekte im Rahmen angewandter (SFB 393) 

und praxisorientierter (KMU) Forschung durchgeführt. 

Das Spektrum der Lehrgebiete umfasst Rechnerorganisation und Rechnerarchitektur, 

Maschinenorientierte Programmierung, Parallelrechner, Supercomputer sowie 

Cluster- und Gridcomputing. 

In den Grundstudium-Vorlesungen Rechnerorganisation und Maschinenorientierte 

Programmierung werden wichtige Voraussetzungen für die Lehrgebiete 

Betriebssysteme, Rechnerarchitektur und Eingebettete Systeme geschaffen. 

Die Hauptstudium-Veranstaltungen (Vorlesungen, Seminare, Praktika) vertiefen die 

Kenntnisse zu modernen, insbesondere parallelen Rechnersystemen. 

Der aktuelle Fokus im Bereich der Forschung liegt auf den Gebieten des Cluster- und 

Gridcomputing. 

67


FuE-Projekt "Entwicklung eines Cluster-of-Cluster (CoC)-basierten Leistungsserver- 

Prototypen" 

Verbundprojekt mit Megware Computer GmbH (Chemnitz), Förderung über SAB 

(Sächsische Aufbaubank) 

Hausprojekt: OSCAR - Open Scalable Cluster Architectures 

Entwicklung eines Cluster-of-Cluster (CoC)-basierten Leistungsserver-Prototypen 

Gegenwärtig beginnt sich ein neuer Leistungsservertyp auf Basis heterogener 

Cluster-of-clusters(CoC)-Technologie herauszubilden, der durch seine Fähigkeit zur 

Integration verschiedener, stets neuer Clustertechnologien dem hohen 

Entwicklungstempo der Rechentechnik schnell folgen und somit auch ökonomische 

Vorteile gegenüber bisherigen einfachen Clustertypen erzielen kann. Eine 

Hauptherausforderung bei CoC-Systemen ist, die im allgemeinen verschiedenen 

System-Area-Network(SAN)-Technologien der einzelnen Teilcluster eng miteinander 

zu verkoppeln und ein ent-sprechendes Message-Passing-Interface(MPI)- 

Softwaresystem zu entwickeln, welches an die Vielgestaltigkeit der SAN- und 

Knotentechnologien flexibel und effizient anpassbar ist. Gegenwärtig gibt es keine 

befriedigende Lösung dafür. 

Kerngedanke der hier angestrebten Lösung des Problems ist die Vereinigung zweier 

Lösungsansätze, dem sogenannten "Klebe"- und dem "Multiprotokoll"-Ansatz, um 

das Optimierungspotenzial beider ausschöpfen und damit ein leistungsmäßig 

akzeptables MPI-System für CoC-Server (COCMPI) bereitstellen zu können. Um 

Anwendungen die Möglichkeit zu geben, sich an die leistungsmäßige Ungleichheit 

der verschiedenen SAN- und Knotentechnologien anpassen und somit effizient 

arbeiten zu können, sollen auch Funktionen zur Unterstützung der Lastbalancierung 

integriert werden. 

COCMPI wird mit dem internationalen MPI-Application-Programmer-Interface 

Standard konform gehen beziehungsweise diesen stellenweise ergänzen. Es stellt 

deshalb eine allgemeine Basis zum breiten Einsatz Messagepassing basierter 

wissenschaftlich-technischer Applikationen auf dem sich neu herausbildenden 

kosteneffizienten CoC-Leistungsservertypen dar. In enger Verzahnung mit dem 

prototypischen Aufbau und Test eines CoC-Leistungsservers beim industriellen 

Verbundpartner (Megware), sollen praxistaugliche Lösungen gefunden werden. 

68

OSCAR - Open Scalable Cluster Architectures 

OSCAR ist ein Modell eines Clusters von Standard-PCs des Massenmarktes, die über 

ein schnelles Kommunikationsnetz gekoppelt sind. Ziel ist zu untersuchen, inwieweit 

sich ein solcher im Vergleich zu proprietären Parallelrechnern kostengünstiger PC- 

Verbund zur Lösung von Hochleistungsrechenaufgaben einsetzen lässt. 

OSCAR stellt eine Testumgebung dar für: 

- Programmierung und Test paralleler Algorithmen 

- Entwicklung von Hardware und Treibersoftware f. Clusterkommunikationstechnik 

- Aufbau optimierter Kommunikationsbibliotheken 

- Betriebssystemunterstützung von parallelen Clusteranwendungsprogrammen 

Diese Aufgaben erfordern natürlich eine weitgehende Arbeitsteilung; speziell im 

ersten Punkt hoffen wir auf eine fruchtbare Interaktion zwischen Programmierer und 

Anwender. 

Gegenwärtig gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher HW- und SW-Lösungen für 

Cluster-Computing-Komponenten. Unterstützung für eine große Menge solcher 

Komponenten erlaubt jedoch keine besonders optimierten Treiber. 

Übliche Unterstützung ist: 

- Prozessoren: Intel, AMD, Alpha, PowerPC, ... 

- Einzel- oder Mehrprozessorsysteme 

- Verbindungstechn.: FastEthernet, Myrinet, SCI, GigabitEthernet, InfiniBand, ... 

- Netztopologie: Punkt-zu-Punkt, Switch, Hub, reguläre, irreguläre, ... 

Diese Optionen ändern sich sehr schnell. War noch vor einiger Zeit FastEthernet 

aktuell, sind jetzt schon GigabitEthernet-Produkte auf dem Markt. Eine Entscheidung 

zwingt stets zu einem Kompromiss; FastEthernet bzw. TCP/IP, z. B., stellt 

sogenannte sichere Kanäle auf Kosten hoher Latenzzeiten zur Verfügung. Ähnlich 

verhält es sich, wenn die Softwarekonfiguration eines Clustersystems geplant werden 

soll; die weite Verbreitung eines Betriebssystems beispielsweise kann als Nachteil 

ggf. die Nichtverfügbarkeit der Quellen nach sich ziehen, womit eigene 

Veränderungen/ Optimierungen auf dieser Ebene ausgeschlossen sind. Weiterhin 

müssen Schnittstellen für verschiedene Bibliotheken zur Verfügung gestellt werden. 

Das Projekt umfasst Hardware- und Kommunikationssoftware-Aspekte sowie die 

entsprechenden BS-Dienste. Wir untersuchen Single und Multi Processor-Boards und 

mit verschiedenen Netzwerken - FastEthernet, Myrinet, SCI, InfiniBand. 

Betriebssystem unserer Cluster ist Linux, da die Quellen frei verfügbar sind. 

69

MPICH-2 für InfiniBand 

An der Professur wurde die (weltweit) erste Implementierungeines MPICH-2-ADI2- 

CH3 Devices für InfiniBand realisiert..Bei InfiniBand handelt es sich um eine immer 

stärker in den High-Performance-Computing Markt dringende Verbindungstechnologie, 

welche geringe Kommunikationslatenzen bei hohen Bandbreiten zur 

Verfügung stellt. 

(http://www.tu-chemnitz.de/informatik/RA/cocgrid/Infiniband/pmwiki.php) 



Becher, M., Rehm, W.: A Module Extension To OpenPBS Principles, 

Implementation and Experiences ParCo 2003, Dresden, 02. - 05.09.2003 

Balkanski, D., Rehm, W., Simeonov, St.: Heterogeneous Cluster Computing - Is it 

Ready for the Prime Time SAER'2003, Sofia, 19. - 21.092003 

Balkanski, D., Trams, M., Rehm, W.: Communication Middleware Systems for 

Heterogeneous Clusters: A Comparative Study Cluster2003, Hong Kong, 

01. - 04.12.2003 


Lasch, S.: Hardware/Software Coverifikation mit Virtex-II Pro FPGAs (in 

Kooperation mit ProDesign) 

Grabner, R., Mietke, F.: MPICH2 Device For InfiniBand 

Mehlan, T.: A VIA conforming Communication Library on top of SCI 


Grabner, R.: MPI2 and InfiniBand - The Future for Cluster Computing ParCo 2003, 

Dresden, 02. - 05.09.2003 (in Kooperation mit Megware GmbH) 

Becher, M.: A Module Extension To OpenPBS Principles, Implementation and 

Experiences ParCo 2003, Dresden, 02. - 05.09.2003 

Balkanski, D.: Heterogeneous Cluster Computing - Is it Ready for the Prime Time 

SAER'2003, Sofia, 19. – 21.09.2003 

70

Balkanski, D.: Communication Middleware Systems for Heterogeneous Clusters: A 

Comparative Study Cluster2003, Hong Kong, 01. - 04.12.2003 


Rehm, W.: 

- Dekan der Fakultät für Informatik (ab April) 

- Senat der TU Chemnitz 

- Senatskommission der TU Chemnitz für Lehre und Studium 

- Senatskommission der TU Chemnitz für Forschung u. wissenschaftl. Nachwuchs 

- Kuratorium der TU Chemnitz 

- Konzil der TU Chemnitz 

- Member of IEEE Task Force on Cluster Computing, Advisory Committee 

- Founding member of the European Neural Network Society (ENNS) 1991 

- Member of GI-FG 3.1.2. Parallel-Algorithmen,-Rechenstrukturen und 

Systemsoftware (PARS) 

- Session Chair "Software and Technology" at ParCo2003 

- Program Vice Chair, CLUSTER2003, (Hong Kong) 

71

2.9 Professur Rechnernetze und Verteilte Systeme 


Leiter: Prof. Uwe Hübner 

Sekretariat: Christine Irmisch 

Wiss. Mitarbeiter: Dr. Jörg Anders 

Dipl.-Inf. Marco Günther 

Dipl.-Inf. Ronald Schmidt 

Dipl.-Inf. Chris Hübsch 

Techn. Mitarbeiter: Dipl.-Math. Ralph Sontag 


Die Professur Rechnernetze und Verteilte Systeme befasst sich mit aktuellen 

Gebieten wie dem Zusammenhang von Mobilität und Rechnernetzen, 

Sicherheitsaspekten in Netzen und Informationsrepräsentationen (XML, Java, 

MPEG, ...). Weiterhin werden neue, netzgestützte elearning-Konzepte entwickelt und 

eingesetzt. 


Mobile Kommunikation 

InHouse Feldstärke - Abschätzung für zellulare mobile Freiraumausbreitung 

Die Planung und Installation einer optimierten InHouse-Abdeckung durch eine 

zellulare mobile Freiraumausbreitung ist ein neuer Markt innerhalb der 

Mobilkommunikation. Wir haben einen Prototyp eines Systems zur Voraussage der 

Feldstärke entwickelt. 

Embedded Linux 

Eingebettete Steuerungssysteme werden auf vielfältige Weise in Applikationen 

verwendet, z. B. in der Betriebsautomatisierung, der Prozesssteuerung, 

Nachrichtensystemen und Home-Networks. Das Hauptziel unseres Projektes ist die 

Kombination der eingebetteten Steuerungssysteme mit Standardprotokollen (IP, 

UDP, TCP, HTTP, FTP, SMTP) und Netzwerk-Technologien (PPP, Ethernet, IEEE 

802.11). 

73

Das ist ein denkbarer Weg, einen Durchbruch bei der Produktion und Vermarktung 

interoperabler und kompatibler Steuerungs-Komponenten bei hohen Stückzahlen, 

einfacher Handhabung und fairen Preisen zu erreichen. Wir haben eine flexible, 

effektive und einfach zu handhabende Kernplattform für ein eingebettetes System auf 

Linux-Basis entwickelt. 

JAVA MPEG-Player 

Implementierung von Video-Decodern auf Java-Basis. 

(http://rnvs.informatik.tu-chemnitz.de/~jan/MPEG/MPEG_Play.html) 

Diese Java-Applets gestatten das Zeigen von MPEG-/H.261- und FLC-Video- Daten 

direkt auf der Oberfläche des WWW-Browsers. 

Teleteaching-Praxis und -Tools 

Nur durch lebenslanges Lernen wird es möglich, in der modernen wissensbasierten 

Gesellschaft neue Erkenntnisse zu erfassen und anzuwenden. Das Aufbaustudium 

"Informations- und Kommunikationssysteme" haben an der TU Chemnitz in den 

Jahren 1995 bis 1999 rund 600 Teilnehmer absolviert. Die TU Chemnitz und der 

VDE realisierten ein gemeinsames Weiterbildungsangebot, welches diese 

Erfahrungen nutzte. 

Die kursunterstützenden Werkzeuge wie "virtuelles Seminar" oder das 

fernbedienbare Labor wurden weiterentwickelt und haben die Qualität erhöht. Neue 

Paradigmen bei der Erstellung multimedialer Lehrmaterialien wurden konsequent 

umgesetzt. Die Kurse folgen der von der IEEE empfohlenen "Learning Technology 

Systems Architecture" und spiegeln die neue Rolle von Lehrer und Lerner wider. 

Kommunikation in Cluster-Computern 

Auf der Basis des Chemnitzer Linux Cluster (CLiC) erfolgen Untersuchungen 

verschiedener Kommunikationsmechanismen. Dabei wird der Einfluss von Protokollschichten 

und Abstraktionsebenen auf qualitative und quantitative Parameter der 

Kommunikation erfasst. Weiterhin entstehen Instrumentierungen zur Beurteilung und 

Optimierung der Informationsflüsse. 

DOM-Basierter LConML-Konverter 

Die Konvertierung der Sprache LConML erfolgte bisher mit einem Konverter, der 

nach einem SAX-ähnlichem Prinzip arbeitet. Nichtlineare Übersetzung von XML in 

die Zielsprache erforderte mehrere Durchläufe oder zusätzliche Speicherstrukturen. 

Es sollte evaluiert werden, ob der DOM-Ansatz die Programmierung erleichtert und 

die Konvertierung beschleunigt. 

74

Forschungsbericht Online 

Der Forschungsbericht der TU Chemnitz ist ein Dokument, welches arbeitsteilig von 

über 150 Personen in relativ kurzer Zeit erstellt werden muss. Die im Bericht zu 

erfassenden Informationen sind gut strukturiert und folgen einheitlichen Mustern. 

Der Bericht soll in beliebiger Zusammenstellung sowohl auf Papier als auch online 

verfügbar gemacht werden können. Es ist jedoch damit zu rechnen, dass sich die 

Informationen von Jahr zu Jahr graduell ändern. 

Skalierbare Infrastruktur für Schulen 

Vorbereitung eines möglichen Drittmittelprojektes. Weiterbetreuung des Prototypen 

für ein Schulnetz, welches nach Prinzipien nachhaltigem Systemmanagements 

gepflegt wird. 

Entwurf eines Autorenwerkzeugs für den XML-Dialekt „LConML“ 

Es wird ein Editorwerkzeug entwickelt, das es auch Nicht-Informatikern ermöglicht, 

Lehrmaterialien im XML-Dialekt „LConML“ zu entwickeln. 


Bücher 

Anders, J.: NoteEdit, SuSE-Linux-9.0, SuSE-Linux AG, als Software auf CD/DVD 

enthalten, ISBN K12229456 

Hübsch, Ch., Petersen, K., Riedel, M., Sontag, R.: ZIN-Zertifikat Internet 

Nutzung, P. Pönisch Verlag, ISBN 3-934848-12-5 


Anders, J.: Instrumente Marke Eigenbau, LinuxUser 11/2003, Linux Media AG, S. 

40, ISSN 1615-4444 

Anders, J.: Do-It-Yourself Instruments, Linux Magazine 12/2003 (Engl. Ausgabe), 

Linux Media AG, S. 30, ISSN 14715678 


Förster, M.: Automatische Konvertierung und Transformation von HTML-Seiten in 

ein Content Management System 

75

Friedemann, M.: Strategien für Integration lose gekoppelter, heterogener 

Einzelsysteme zu einem verteilten Gesamtsystem 

Köhler, S.: Prototypische Realisierung einer Java-basierten Benutzeroberfläche für 

„Simotion E“ und deren Vergleich mit alternativen Lösungen 

Leuschner, J.: Massenspeicher-Netze auf IP-Basis 

Petersen, K.: Management-Elemente für mehrdimensional heterogene Cluster 

Schmidt, J.: Leichtgewichtiges Content Management 

Schmidt, R.: Szenarien und Techniken zur Sicherung verteilter Zugangssysteme 


Feister, T.: GPRS-Schnittstelle für digitales Kombiinstrument 

Jehmlich, H.: Firewall mit nutzerindividuellen Regeln 

Kurze, A.: Bandbreitenregulierung für niedrigstpriorisierte Dienste 

Neubert, J.: Secure WebServer 

Merzky, A.: LDAP Server Backend 

Richter, L.: Untersuchung und praktische Erprobung der SIP-Technologie durch 

Nutzung des Systems VOCAL 

Schildt, H.: Asterisk VoIPErprobung 

Schreiber, D.: Ein Projektdienst für die TU Chemnitz 

Schröder, W.: Erweiterung eines „Web Server Content Management Systems“ um 

Authentifizierungs-/Autorisierungsfunktionen basierend auf LDAP und Aktualisierungsmöglichkeiten 

über WebDav 

Weidt, T.: Portierung des Praktikums „QoS“ auf Linux-2.4.x 

Weiß, R.: Mehrdimensionaler Index 

Zemlin, T.: Aufbau eines Computerkabinetts im Gymnasium Einsiedel 

Ziegler, S.: Visualisierung einer Netztopologie im dreidimensionalen Raum 

76


Anders, J.: Alsa-Tools zur MIDI-Bearbeitung, TU Chemnitz, UNIX-Stammtisch, 

25.02.2003 

Anders, J.: Java-MPEG-Player, Löbsal, Workshop Mensch-Computer-Vernetzung, 

14. - 17.04.2003 

Anders, J.: Score Editor for Linux, Präsentation, Karlsruhe, Linux-Tag, 

10. - 13.07.2003 

Anders, J.: NoteEdit, Luxembourg, LinuxDays, 06. - 08.11.2003 

Günther, M.: Werkzeuge für die Modellierung und Simulation in drahtlosen 

Netzwerken, Löbsal, Workshop Mensch-Computer-Vernetzung, 14. - 17.04.2003 

Günther, M.: Effizient Programmieren mit der C++ Standard Template Library 

(STL), TU Chemnitz, UNIX-Stammtisch, 29.04.2003 

Hübner, U.: Webbrowser als universelle Benutzeroberfläche – Potentiale und 

Grenzen, TU Chemnitz, UNIX-Stammtisch, 25.03.2003 

Hübner, U.: Bewertung von Content-Management-Ansätzen, Löbsal, Workshop 

Mensch-Computer-Vernetzung, 14. - 17.04.2003 

Hübner, U.: IT infrastructure support in a „digital university“, Seminar, University 

of the West Indies, St. Augustine, Trinidad, Mai 2003 

Hübner, U.: Wireless Local Area Networks, Seminar, University of the West Indies, 

St. Augustine, Trinidad, Mai 2003 

Hübner, U.: Web services, Seminar, University of the West Indies, St. Augustine, 

Trinidad, Mai 2003 

Hübsch, C.: E-Learning und C-Learning mit modularen Lehrmaterialien, Karlsruhe, 

Learntec-Messeforum, 06.02.2003 

Hübsch, C.: LDAP, Magdeburg, Linux-Tag, 05.04.2003 

Hübsch, C.: OpenAFS, Magdeburg, Linux-Tag, 05.04.2003 

Hübsch, C.: Techniken von Web Services, Löbsal, Workshop Mensch-Computer- 

Vernetzung, 14. - 17.04.2003 

77

Hübsch, C.: Linux als Netzwerkbetriebssystem, Meißen, Sächs. Akademie für 

Lehrerfortbildung, 23.10.2003 

Schmidt, R.: Zukünftige Entwicklung des IDM/AM an der TU Chemnitz, Berlin, 

ZKI-Arbeitskreis Verzeichnisdienste, 10.12.2003 

Sontag, R.: Bayes kontra SPAM, Löbsal, Workshop Mensch-Computer-Vernetzung, 

14. - 17.04.2003 

Sontag, R.: TeleTeachingTools – Eine modulare Lernplattform im praktischen 

Einsatz, TU Chemnitz, 5. Chemnitzer Linux-Tag, 02.03.2003 

Sontag, R., Richter, F.: E-Mail für Dich – Lust oder Frust? Wie SPAM das Medium 

der Zukunft gefährdet, TU Chemnitz, UNIX-Stammtisch, 27.05.2003 


Hübner, U.: 

- Mitglied im Fakultätsrat 

- Vorsitzender des Promotionsausschusses 

- Vorsitzender der Berufungskommission „Betriebssysteme“, TU Chemnitz 

- DFG-Gutachtergruppe Campusnetze 

- Technischer Ausschuss des DFN-Vereins (Vorsitz) 

- ZKI-Verein 

- Programmkommitee DFN-Fachtagung 

Hübsch, C.: 

- Mitglied im Fakultätsrat 

- Mitglied des Senates der TU Chemnitz 

- Mitglied der Senatskommission für Lehre und Studium 

- Mitglied der Senatskommission für Forschung und Förderung des wissenschaftl. 

Nachwuchses 

78

2.10 Professur Systemprogrammierung und Betriebssysteme 


Leiter: Prof. Winfried Kalfa 


Wiss. Mitarbeiter: Dr. Elke Wällnitz 

Dipl.-Lehrer Volker Fickert 

Dipl.-Inf. Robert Köhring 

Dipl.-Ing. Vjacheslav Mikhalev 


Die Professur befasst sich mit Betriebssystemen lokaler und verteilter 

Rechensysteme. Dabei stehen Grundprinzipien im Vordergrund und deren 

Ausprägungen in konkreten Anwendungsumgebungen. 


“Wissenswerkstatt Rechensysteme“ (gefördert durch das BMBF), Teilprojekt 

Betriebssysteme. 



Köhring, R.: „Verfahren zur Visualisierung von Betriebssysteme - Phänomenen“ 

König, R.: Resource Management for a Federated Resource Utility 


König, R.: Database application server with XML messaging interface 


Kalfa, W.: „Prinzipien in Informatiksystemen – Analogien im Alltag“.- Universität 

des Saarlandes, Kolloquium, 13.07.2003 

79


Kalfa, W.: 

- Vertrauensdozent der GI an der TU Chemnitz 

- Projektbeirat „WWR“ 


- Durchführung von Lehrerfortbildungen im Rahmen der Fachrichtung 

Informations- und Kommunikationstechnologie am beruflichen Gymnasium (iGy) 

- Mitwirkung am Schulversuch „Innovationen am beruflichen Gymnasium 

80

2.11 Professur Technische Informatik 


Leiter: Prof. Wolfram Hardt 


Wiss. Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Wassil Dimitrow 

Dr.-Ing. Bernt Naumann 

Dipl.-Inf. André Meisel 

Dipl.-Inf. Mathias Sporer 

Dipl. Ing. Markus Visarius 

Techn. Mitarbeiter: Dipl.-Inf. (FH) Eva Ziegler 

Externe Mitarbeiter: Marco Fischer, EADS München 

Stefan Förster, EADS München 

Stefan Ihmor, Universität Paderborn 


Die Technische Informatik wird durch die Professur in Lehre und Forschung 

vertreten. Besondere Schwerpunkte sind der Entwurf und die Optimierung 

eingebetteter Systeme. Neben der Betrachtung einzelner Systemkomponenten ist das 

Zusammenspiel von Komponenten unter Echtzeitbedingungen zu untersuchen. Die 

Wiederverwendung einzelner Komponenten in einem neuen Systemkontext kann 

große Einsparungen im Entwurfsprozess realisieren. Unter diesen Gesichtspunkten 

werden unterschiedliche Abstraktionsebenen, z. B. die Systemmodellierung, die 

Systempartitionierung, die Kommunikation zwischen Systemkomponenten sowie die 

Ebene des Rapid-Prototyping untersucht. Hierzu werden moderne Entwurfsmethoden 

und Entwurfswerkzeuge eingesetzt. Anwendungsgebiete werden durch 

Demonstratoren, z. B. das Modell eines Industrieroboters, sowohl in die Forschung 

als auch in die Lehre einbezogen. 

81

Ausbildungsprofil 

Die Professur vertritt die Technische Informatik im Grundstudium für die 

Studiengänge Informatik und Angewandte Informatik. Insbesondere durch die 

Lehrveranstaltungen 

- Digitaltechnik 

- Hardware – Praktikum 

- Proseminar Eingebettete Systeme 

Im Hauptstudium kann im Studiengang Informatik und im Studiengang Angewandte 

Informatik das Fachgebiet Eingebettete Systeme vertiefend belegt werden. Die 

Professur Technische Informatik betreut diese Vertiefungen u. a. durch folgende 

Lehrveranstaltungen: 

- Hardware/Software Codesign Teil I + II 

- Entwurfswerkzeuge 

- Hauptseminar Eingebettete Systeme 

- Teamorientierte Projektarbeit: Robotersteuerung unter Echtzeitbedingung 


BMBF – Projekt (in Kooperation mit der Universität Paderborn) 

IPQ: IP-Qualifikation für effizientes Systemdesign 

Für das übergeordnete Ziel der Qualifizierung von parametrisierbaren IP- 

Komponenten zur Realisierung effizienten Systemdesigns ist ein allgemeines Format 

zur Repräsentation einer IP notwendig. Dieses Format (IPQ Format) ist die Basis für 

alle Aufgaben innerhalb des Design-Prozesses in Bezug auf die IP-Qualifikation, die 

Wiederverwendung und die Integration. 

Die Entwicklung des IPQ Formates war in zwei Schritte aufgeteilt. Zunächst wurde 

auf Basis der validierten Anforderungen an das IPQ Format ein 

Beschreibungskonzept für das IPQ Format entwickelt und dieses Konzept im zweiten 

Schritt mit XML Schema umgesetzt. Das Beschreibungskonzept sieht die 

Unterscheidung eines statischen und eines dynamischen Teils vor. Der statische Teil 

besteht aus den sog. IPQ Taxonomien, die in erster Linie zur Klassifizierung von IPs 

vorgesehen sind. Im Gegensatz dazu steht der dynamische Teil, mit dem jeweils die 

IP Daten einer einzelnen IP beschrieben werden. Auf Basis des definierten IPQ 

Formats und der zugehörigen Beispiele wurde ein IP basierter Entwurfsprozess sowie 

das damit verbundene Konzept für eine IPQ Toolbox entwickelt. 

82

DFG-Projekt Schwerpunktprogramm 1148 Rekonfigurierbare Rechensysteme 

Automatisierte Rekonfigurierung von Schnittstellen in eingebetteten Systemen 

Rekonfigurierbare Rechensysteme werden auf hoher Ebene optimiert, indem 

Komponenten in das System eingefügt oder daraus entfernt werden. Auf einer 

niedrigeren Abstraktionsebene wird die Optimierung als Anpassung der 

Funktionalität einzelner Komponenten im System verstanden. Die Kommunikation 

zwischen Komponenten wird auf beiden Ebenen durch die Rekonfiguration 

beeinflusst und muss daher in die Optimierung einbezogen werden. In dem 

beantragten Vorhaben wird eine Entwurfsmethodik für dynamisch rekonfigurierbare 

Schnittstellen entwickelt, so dass die Rekonfiguration des Rechensystems auf beiden 

Ebenen nicht durch starre Kommunikationskanäle eingeengt oder verhindert wird. 

Zunächst werden dynamisch rekonfigurierbare Kommunikationsmodule auf hoher 

Abstraktionsebene definiert und formal modelliert. Dies schließt sowohl die 

abstrakten Schnittstellenparameter als auch die Kommunikationsprotokolle ein. Auf 

diesen Modellen wird eine Methode zur automatisierten Synthese konkreter 

Schnittstellenmodule sowie zur dynamischen Rekonfigurierung der Schnittstelle 

entwickelt. Konzeption und Methodik werden kontinuierlich an industrierelevanten 

Anwendungsbeispielen validiert. 



Ihmor, S., Bastos, N. Jr., Klein, R., Visarius, M., Hardt, W.: "Rapid Prototyping 

of Realtime Communication - A Case Study: Interacting Robots", In 14th IEEE 

International Workshop on Rapid System Prototyping. San Diego, CA, IEEE 

Computer Society Press, 2003 

Ihmor, S., Visarius, M., Hardt, W.: "Modeling of Configurable HW/SW- 

Interfaces", In Proceedings of 6. GI/ITG/GMM-Workshop Modellierung und 

Verifikation, Bremen, 2003 

Visarius, M., Lessmann, J., Hardt, W., Kelso, F., Thronicke, W.: "An XML 

Format based Integration Infrastructure for IP based Design", In Proceedings of the 

16th Symposium on Integrated Circuits and Systems Design (SBCCI 2003), Sao 

Paulo, Brazil, Sept. 2003. IEEE Computer Society 

Fischer, M., Förster, S., Windisch, A., Balser, B., Monjau, D.: A New Process- 

Algebraic Specification Methodology for Integrated Modular Avionics Systems, 

Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von 

Schaltungen und Systemen, February 24-26, 2003, Berichte aus der Informatik, 

Shaker Verlag, Rolf Drechsler (ed.), ISBN 3-8322-1202-7 

83

Förster, S., Fischer, M., Windisch, A., Balser, B., Monjau, D.: A New 

Specification Methodology for Embedded Systems Based on the pi-Calculus Process 

Algebra, Proceedings of the 14th IEEE International Workshop on Rapid System 

Prototyping (RSP 2003), pages 26 - 32, June 9 - 11, 2003, ISBN 0-7695-1943-1, 

ISSN 1074-6005 

Förster, S., Windisch, A., Fischer, M., Monjau, D., Balser, B.: Process Algebraic 

Specification, Refinement, and Verification of Embedded Systems, 

Proceedings of Forum on Specification and Design Languages (FDL'03), pages 

525 -535, September 23 - 26, 2003, ISSN 1636-9874 

Fischer, M., Windisch, A., Förster, S., Monjau, D., Balser, B.: A New Time 

Extension to pi-Calculus based on Time Consuming Transition Semantics, 

Proceedings of Forum on Specification and Design Languages (FDL'03), pages 

447 - 455, September 23 - 26, 2003, ISSN 1636-987 

Sporer, M., Monjau, D.: Datenbanken zur konsistenten Speicherung von 

Entwurfsdaten für eingebettete Systeme. In: Rolf Drechsler(Hrsg.): Tagungsband 

zum 6. GI/ITG/GMM-Workshop "Methoden und Beschreibungssprachen zur 

Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen", Seiten 62 - 71, 

Bremen, 24. - 26.02.2003, Shaker Verlag, ISBN: 3-8322-1202-7 

Sporer, M., Monjau, D.: A universal simulation environment for embedded 

systems. In: Proceedings of the IASTED International Conference Modelling, 

Identification and Control (MIC 2003); February 10 - 13, 2003 Innsbruck, Austria 

CD-ROM, ISBN: 0-88986-339-3 

Monjau, D., Sporer, M.: Ensuring Semantic Integrity in Knowledge Bases for 

Embedded Systems In: Edited by Eugenio Villar and Jean P.Mermet, Best of FDL'02 

"System Specification & Design Languages", Copyright by Kluwer Academic 

Publishers, Seiten 327 - 340, 2003, ISBN: 1-4020-7414-X 


Amelunxen, C.: Automatische Adaptierung von IPQ Entwurfswerkzeugen über Web 

Services. Master's thesis, University Paderborn, Warburger Str. 100, 33098 

Paderborn, Jan. 2003 

Lessmann, J.: Integration of Tools for IP based Design with a Generic XML Format 

and Web Services. Master's thesis, University Paderborn, Warburger Str. 100, 33098 

Paderborn, June 2003 

84


Flade, M.: „FPGA-basierte Fail-safe-Schnittstellen für eingebettete Systeme“ 

Ruggaber, A.: Entwurf eines SW-Konzepts für eine Kunststoff-Technologiebaugruppe 

im Automatisierungssystem „SIMOTION“ 


Visarius, M.: "IPQ Format based Tool-Chain", Demo and Poster Presentation at the 

2nd EkompaSS Workshop, Hannover, Germany, April 2003 

Hardt, W.: „Automatisierte Rekonfigurierung von Schnittstellen in eingebetteten 

Systemen“: Einführungskolloquium zum DFG-Schwerpunktprogramm 1148 am 

12./13. Juni 2003 unter Schirmherrschaft der DaimlerChrysler AG in Stuttgart 

Visarius, M.: "An XML Format based Integration Infrastructure for IP based 

Design", In Proceedings of the 16th Symposium on Integrated Circuits and Systems 

Design (SBCCI 2003), Sao Paulo, Brazil, September 2003. IEEE Computer Society 

Hardt, W.: "IPQ Toolbox based on the IPQ Format", Demo Presentations of the 

German Project-Workshop: IP-Qualifikation für effizientes Systemdesign, Dresden, 

Germany, November 2003 

Hardt, W.: "Integration Infrastructure for IPQ Format compliant IP based Design 

Tools", German Project-Workshop: IP-Qualifikation für effizientes Systemdesign, 

Dresden, Germany, November 2003 

Hardt, W.: "Rapid Prototyping of Realtime Communication - A Case Study: 

Interacting Robots", In 14th IEEE International Workshop on Rapid System 

Prototyping. San Diego, CA, IEEE Computer Society Press, 2003 

Ihmor, S.: "Modeling of Configurable HW/SW-Interfaces", In Proceedings of 6. 

GI/ITG/GMM-Workshop Modellierung und Verifikation, Bremen, 2003 

Sporer, M.: Ensuring Semantic Integrity in Knowledge Bases for Embedded Systems 

In: Edited by Eugenio Villar and Jean P.Mermet, Best of FDL'02 "System 

Specification & Design Languages", Copyright by Kluwer Academic Publishers, 

Seiten 327-340, ISBN: 1-4020-7414-X 

85

Sporer, M.: Datenbanken zur konsistenten Speicherung von Entwurfsdaten für eingebettete 

Systeme. In: Rolf Drechsler(Hrsg.): Tagungsband zum 6. GI/ITG/GMM- 

Workshop "Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation 

von Schaltungen und Systemen", Seiten 62-71, Bremen, 24. - 26. Februar 2003, 

Shaker Verlag, ISBN: 3-8322-1202-7 

Sporer, M.: A universal simulation environment for embedded systems. In: 

Proceedings of the IASTED International Conference Modelling, Identification and 

Control (MIC 2003); February 10-13, 2003 Innsbruck, Austria CD-ROM 

ISBN: 0-88986-339-3 


Hardt, W.: 

- Mitglied im Programm Committee: International Workshop on Rapid System 

Prototyping (RSP) 

- Mitglied der Gesellschaft für Informatik e. V. (GI) 

- Mitglied und Stellv. Sprecher der GI - Fachgruppe 3 "Methoden des Entwurfs und 

der Verifikation digitaler Schaltungen und Systeme" 

- Mitglied der GI - Fachgruppe 4 „Beschreibungssprachen und Modellierung von 

Schaltungen und Systemen“ 

- Mitglied der Graduiertenkommission der TU Chemnitz 

- Mitglied der Promotionskommission der Fakultät für Informatik der TUC, 

Wellner, J. 

- Mitglied der Promotionskommission und externer Gutachter, Universität 

Paderborn, Bobda, Chr. 

86

2.12 Theoretische Informatik 


Leiter: Prof. Andreas Goerdt 

Sekretariat: Rita Höfer 

Wiss. Mitarbeiter: Dipl.-Inf. Frank Schädlich 

Dipl.-Inf. André Lanka 

Dipl.-Inf. Marion Riedel (seit Oktober ) 

Dipl.-Inf. Ulrike Schönke (seit Oktober) 


Bei der Entwicklung von Computerprogrammen stellen sich zwei grundlegende 

Probleme: Zum einen sollen die Programme ihre Aufgabenstellung korrekt erfüllen, 

und zum anderen sollen sie diese Aufgabenstellung in möglichst kurzer Zeit, d. h. 

effizient erledigen. 

Das Arbeitsgebiet der Professur lautet: Algorithmen und Komplexität. Das heißt 

die Professur beschäftigt sich mit grundlegenden Problemen bei der Entwicklung 

möglichst effizienter Programme. 

Die Vielfalt dieses Bereiches deuten die folgenden beiden zentralen Fragestellungen 

an: Auf der einen Seite ist man bestrebt, immer effizientere Algorithmen zu finden. 

Auf der anderen Seite aber versucht man, untere Schranken nachzuweisen, das heißt 

zu zeigen, dass eine gewisse Laufzeit nicht mehr unterschritten werden kann. In 

diesem Umfeld hat sich die Professur im vergangenem Jahr mit der Klasse der 

kombinatorischen Suchalgorithmen (insbesondere für das grundlegende 

aussagenlogische Erfüllbarkeitsproblem) beschäftigt. Ein weiterer Schwerpunkt ist 

es, Algorithmen zu entwickeln, deren Laufzeit nicht mehr auf allen möglichen 

Eingaben, sondern nur noch auf den „meisten“ Eingaben möglichst kurz ist. 

Die Frage der Effizienz stellt sich aber nicht nur für die Laufzeit von 

Computerprogrammen im engeren Sinne. Die Professur beschäftigt sich auch mit 

Fragen der effizienten Kommunikation verschiedener Rechner miteinander. 

87


Die Forschungstätigkeit an der Professur Theoretische Informatik ist durch das an der 

Professur bearbeitete, breit angelegte Projekt mit dem offiziellen Namen: 

„Schwellenverhalten zufälliger Strukturen, Fehlertoleranz und routing Algorithmen 

bei Kommunikationsnetzen, Heuristiken auf zufälligen Eingaben“ bestimmt. Im 

Rahmen dieses Projektes finanziert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) die 

Stelle eines wissenschaftlichen Mitarbeiters und einer studentischen Hilfskraft. 

Augenblicklich wird folgende Themenstellung als Schwerpunkt bearbeitet: 

Algorithmen für das aussagenlogische Erfüllbarkeitsproblem 

(A. Goerdt, A. Lanka ) 

Als Hauptresultat ist im Berichtszeitraum der innovative Aspekt der Anwendung 

bekannter Approximationsalgorithmen auf zufällige Strukturen, insbesondere 

zufällige aussagenlogische Formeln herausgearbeitet worden. Die erzielten 

Ergebnisse spiegeln sich in den Veröffentlichungen in Tagungsbänden wider. 


Zeitschriften 

Goerdt, A., Molloy, M.: Analysis of edge deletion process on faulty random regular 

graphs. Theoretical Computer Science 297, S. 241 - 260 

Goerdt, A., Jurdzinski, T.: k-Sat instances an approximation algorithms applied to 

random structures. Combinatorics, Probability and Computing 12, S. 245 - 267 

Tagungsbände 

Coja-Oghlan, A., Goerdt, A., Lanka, A., Schädlich, F.: Certifying Unsatisfiability 

of Random 2k-SAT Formula using Approximation Techniques. Tagungsband 

Foundamendals of Computing Theory (FCT), Lecture Notes in Computer Science, 

Springer Verlag 

Goerdt, A., Lanka, A.: Recognizing more random unsatisfiable 3-SAT instances 

efficiently. Tagungsband des Workshops Phase Transitions of Combinatorial 

Structures, Ottawa (Kanada) im Rahmen der Konferenz Logic in Computer Science 

2003 


Berger, A.: k-erfüllbare aussagenlogische Formeln. 

88


Goerdt, A.: Ein effizienter Nachweis der Unerfüllbarkeit zufälliger 4-Sat-Formeln 

unter Verwendung der Max-Cut-Approximation, 18.03.2003, 47. Theorietag an der 

Universität Jena 

Goerdt, A.: Efficient recognition of random unsatisfiable k-Sat instances. 

30.04.2004, Tagung Komplexitätstheorie am Mathematischen Forschungsinstitut in 

Oberwolfach 

Goerdt. A.: Effizient recognition of random unsatisfiable 4-Sat instances using 

approximation techniques, 21.06.2003, Workshop Phase transitions in random 

combinatorial structures, Ottawa (Kanada) im Rahmen der Konferenz Logic in 

Computer Science 2003 

Goerdt. A.: Effiziente Erkennung zufälliger unerfüllbarer k-SAT Formeln. 

04.07.2003, Informatik-Kolloquium an der LMU München 


Goerdt, A.: 

- Studiendekan der Fakultät für Informatik und als solcher mit beratender Stimme in 

der Senatskommission Lehre und Studium (bis März) 

- Mitglied des Fakultätsrates (bis März) 

- Vorsitzender des Promotionsausschusses (bis März) 

- Mitglied der Berufungskommission für die Professur Wirtschaftsinformatik der 

Fakultät für Wirtschaftswissenschaften. 

- Mitveranstalter des Dagstuhlseminars „The Propositional Satisfiability Problem- 

Algorithms and Lower Bounds „ im Internationalen Begegnungs- und 

Forschungszentrum für Informatik Schloss Dagstuhl, 30.03. - 04.04.2003 

89

2.13 Professur Theoretische Informatik und Informationssicherheit 


Leiter: Prof. Hanno Lefmann 

Sekretariat: Rita Höfer 

Wiss. Mitarbeiter: PD Dr. math. Ulrich Tamm 

Dipl.-Inf. Jens Arnold 


Zentrale Lehr- und Forschungsgegenstände an der Professur sind Design und Analyse 

effizienter Algorithmen für diskrete Optimierungsprobleme und Design sowie 

Sicherheitsaspekte kryptographischer Systeme. Für diskrete Optimierungsprobleme 

werden vornehmlich randomisierte Algorithmen (diese bedienen sich des Zufalls) 

sowie Approximationsalgorithmen, die schnell gute Näherungslösungen liefern, 

hinsichtlich ihrer Laufzeit sowie der Güte der gelieferten Lösung analysiert. Auch 

werden hierbei evolutionäre Strategien betrachtet. Kryptographische Systeme werden 

zum einen theoretisch untersucht, zum anderen werden auch praktische Anwendungen 

auf Chipkartensysteme sowie e-commerce betrachtet. 


Approximationsalgorithmen 

Verschiedene diskrete Optimierungsprobleme lassen sich als Probleme auf Graphen 

oder Hypergraphen formulieren. Dann gilt es, die Größe geeigneter Parameter zu 

bestimmen bzw. zu approximieren. Teilweise existieren hierfür effiziente Verfahren, 

häufig stellt man jedoch fest, dass die exakte Bestimmung der Parameter ein NPschweres 

Problem ist, also nach allgemeinem Konsens nicht in Polynomialzeit 

möglich ist. Um möglichst schnell Näherungslösungen von hoher Güte zu erhalten, 

setzt man dann Approximationsalgorithmen ein. Bei den untersuchten Strukturen zeigt 

sich vielfach ein quasizufälliges Verhalten der interessanten Parameter. Dieses 

quasizufällige Verhalten hilft bei dem Design effizienter Algorithmen. So wurden 

randomisierte Algorithmen zur Approximation der Unabhängigkeitszahl von 

bestimmten Hypergraphen eingesetzt, und diese Algorithmen konnten dann mit 

Derandomisierungstechniken in deterministische Verfahren konvertiert werden, wobei 

Laufzeit und Güte der gefundenen Lösung analysiert wurden. 

91

Speziell gelang es hiermit, Verteilungen von n Punkten im mehrdimensionalen 

Einheitswürfel deterministisch in Polynomialzeit zu bestimmen, so dass das minimale 

Volumen unter allen erzeugten Simplizes möglichst groß ist. Des Weiteren wurden 

Dimensionen von großen dünnbesetzten Paritätsprüfmatrizen über endlichen Körpern 

analysiert und auf k-fache Unabhängigkeit asymptotisch untersucht. 

Kryptosysteme 

Kryptosysteme, die der Verschlüsselung von Daten dienen, werden theoretisch und 

praktisch untersucht. Die Sicherheit derartiger Systeme beruht verschiedentlich auf 

vermutet NP-schweren Problemen. Untersucht wird, ob es allgemeine Verfahren gibt, 

derartige Probleme zumindest theoretisch auf Kryptosysteme umzusetzen. Gewonnene 

Erkenntnisse werden hierbei auch auf ihre praktische Relevanz für die Anwendung in 

Chipkarten untersucht. Im Berichtszeitraum wurde zum Beispiel der Berlekamp- 

Massey Algorithmus zur Dekodierung zyklischer Codes im Hinblick auf die 

Bestimmung der Koeffizienten bestimmter orthogonaler Polynome untersucht. 

Kommunikationskomplexität 

Es wurden Untersuchungen zu der Kommunikationskomplexität von Funktionen f(.,.) 

mit zwei Argumenten speziell des Hammingabstandes durchgeführt. Die 

Kommunikationskomplexität ist hierbei die Anzahl Bits, die zwei Personen 

austauschen müssen, um gemeinsam einen Funktionswert f(x,y) zu berechnen, wenn 

anfangs eine Person nur String x und die andere Person nur String y kennt. Es zeigte 

sich hierbei, dass für die Analyse der Kommunikationskomplexität des Hamming- 

Abstandes die Nullstellen von Krawchouk-Polynomen von Bedeutung sind. 

Ausgehend von einem Problem von Wigderson hinsichtlich der Additivität der 

Schaltkreistiefe bei der Komposition zweier Funktionen gelang es, mit Methoden aus 

der Datenkompression zu zeigen, dass eine exakte Additivität im allgemeinen nicht 

gegeben ist. Der asymptotische Fall ist hier jedoch noch offen. 

Evolutionsstrategien 

Die Fertigungssegmentierung ist ein strategisches Planungsproblem, dessen Lösung 

einen langfristigen Einfluss auf die Kosten und somit auf die Wettbewerbsfähigkeit 

eines Unternehmens hat. Das Problem der Planung besteht im Wesentlichen aus der 

Ermittlung des Ressourcenbedarfs, der logischen Zusammenfassung der Ressourcen 

nach fertigungsorganisatorischen Aspekten zu hierarchischen Ordnungsebenen sowie 

deren topologisch optimaler Anordnung innerhalb der Ordnungsebenen. Mit dem 

Planungswerkzeug SiDiS.GA können ganzheitlich diese Faktoren optimiert werden. 

Anhand praxisrelevanter Anwendungsfälle konnten die Vorteile dieser ganzheitlichen 

Optimierung unter Verwendung von heuristischen Optimierungsverfahren, speziell 

genetischer Algorithmen, gegenüber dem Ansatz der Optimierung der einzelnen 

Faktoren aufgezeigt werden. Hierbei zeigte sich auch, welche speziellen Randfaktoren 

und Datenabhängigkeiten berücksichtigt werden sollten. 

92



Arnold, J., Förster, A., Gäse, Th., u. a.: Integrative modulare Produktionssystemplanung. 

Wissenschaftliche Schriftenreihe des Institutes für Betriebswissenschaften 

und Fabriksysteme, TU Chemnitz, Heft 35, ISSN 0947-2495 

Lefmann, H.: Sparse Parity-check Matrices over Finite Fields (Extended Abstract), 

Proceedings 9 th International Conferenc on Computing and Combinatorics COCOON 

2003, Springer Verlag , LNCS 2697, 112-121, ISSN 0302-9743 

Lefmann, H.: Sparse Parity-Check Matrices over GF (q), 21 Seiten, erscheint in 

Combinatorics, Probability and Computing, Cambridge University Press 

Lefmann, H.: On Heilbronn`s Problem in Higher Dimension, 10 Seiten, erscheint in 

Combinatorica, Springer Verlag 

Tamm, U.: The Berlekamp-Massey algorithm and Combinatorics, Proccedings 

International Workshop on Coding and Cryptography, WCC 2003, Versailles, 2003, 

433-443, ISBN 2-7261-1205-6 

Tamm, U.: Communication complexity and data compression, Proceedings 3 rd Asian- 

European Workshop on Coding and Information Theory, Kamogawa, Japan, 2003, 

92 - 95, ISBN 4-902087-04-9 

Tamm, U.: On a problem of Berlekamp, Proceedings 2003 International Symposium 

on Information Theory, Yokohama, Japan, 2003, 4, IEEE Press, ISBN 0-7803-7728-1 

Tamm, U.: Compression and decompression algorithms, erscheint in Algorithms of 

Informatics 


Lefmann, H.: Sparse Parity Check Matrices over Finite Fields, Thirthy-fourth 

Southeastern International Conference on Combinatorics, Graph Theory and 

Computing, Boca Raton, 03. - 07.03.2003 

Lefmann, H.: Sparse Parity Check Matrices over Finite Fields, 9 th International 

Computing and Combinatorics Conference, Big Sky, MT, 25. - 28.07.2003 

Tamm, U.: Catalan-Zahlen und Erweiterungen, Hochschule Mittweida, 21.01.2003 

93

Tamm, U.: Computerschach-Experiment, Forschungsgruppe „General Theory of 

Information Transfer and Combinatorics“, Universität Bielefeld, 28.02.2003 

Tamm, U.: The Berlekamp-Massey Algorithm and Combinatorics, International 

Workshop on Coding and Cryptography, WCC 2003, Versailles, 24. - 28.03.2003 

Tamm, U.: On a Problem of Berlekamp, International Symposium on Information 

Theory, Yokohama, Japan, 29.06. - 04.07.2003 

Tamm, U.: Communication Complexity and Data Compression, 3 rd Asian-European 

Workshop on Coding and Information Theory, Kamogawa, Japan, 24. - 27.07.2003 

Tamm, U.: Communication Complexity, Symposium “Information Theory and Some 

Friendly Neighbours”, Zentrum für interdisziplinäre Forschung (ZIF), Bielefeld, 

11. - 15.08.2003 

Tamm, U.: The Berlekamp-Massey Algorithm and Combinatorics, Kolloquium über 

Kombinatorik, Universität Magdeburg, 14. - 15.11.2003 

2.13.6 Mitarbeit in Gremien: 

Lefmann, H.: 

- Beirat Internationales Universitäts Kolleg, TU Chemnitz 

- ECTS und Sokrates Beauftragter, Fakultät für Informatik 

- Fakultätsratsmitglied, Fakultät für Informatik 

- Vorsitzender des Prüfungsausschusses, Fakultät für Informatik 

- Promotionskommission Lingsheng Shi, Humboldt-Universität Berlin 


Tamm, U.: Lehrauftrag Hochschule Mittweida, Vorlesung „IT-Sicherheit“, SS 2003 

94

3. Studium und Lehre 

Das Fundament der Lehrtätigkeit der Fakultät für Informatik sind die folgenden 

beiden Studiengänge zur Informatik: 

- der klassische Diplomstudiengang Informatik, 

- der Diplomstudiengang Angewandte Informatik, 

- eine wesentliche Beteiligung am Studiengang Wirtschaftsinformatik, 

- die Ausbildung von Magistern nach dem Chemnitzer Modell. 

Außerdem bietet die Fakultät ein Ergänzungsstudium für im Beruf stehende Lehrer 

an. Der Studiengang Wirtschaftsinformatik wird gemeinsam mit der Fakultät für 

Wirtschaftswissenschaften gestaltet und mit der Philosophischen Fakultät die 

Magisterausbildung. 

Um Studenten anderer Fachrichtungen Grundkenntnisse in Informatik zu vermitteln, 

werden speziell konzipierte Einführungsveranstaltungen angeboten. Inhaltlich werden 

alle Studiengänge weiter unten in eigenen Abschnitten vorgestellt. Zunächst aber 

wird die Entwicklung der beiden Informatikstudiengänge anhand statistischen 

Materials dargestellt. 

Im Dezember 2003 sind in den Informatikstudiengängen über 800 Studenten 

eingeschrieben. Davon studieren etwa 420 Studenten den klassischen 

Diplomstudiengang Informatik und etwa 380 Studenten den Studiengang 

Angewandte Informatik. 

Hinzu kommen Studenten aus dem Ergänzungsstudium für Lehrer, sowie die 

zunehmende Anzahl von Magisterstudenten – insgesamt über 100. Zu diesen über 

900 Studierenden müssen noch weitere 330 hinzugezählt werden, die dem Bereich 

Wirtschaftsinformatik entstammen. 

Letztere sind zwar nominell an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften 

eingeschrieben, belasten die Fakultät für Informatik in der Betreuung durch 

Vorlesungen und insbesondere durch Übungen aber erheblich. 

Insgesamt ergibt sich zum Ende des Jahres 2003 die Zahl von 1.235 zu betreuenden 

Studierenden für die Fakultät für Informatik. Teilt man diese Zahl rein schematisch 

auf die 13 Professuren der Fakultät auf, so ergeben sich 95 Studenten pro Professur! 

Ein Großteil der Studenten hat erst in den vergangenen Jahren das Informatikstudium 

aufgenommen und fordert daher auch noch in den nächsten Jahren von der Fakultät 

die letzten Reserven. 

95

Die Zahl der Studienanfänger hat sich gegenüber den Vorjahren etwas reduziert, liegt 

aber immer noch in einem Bereich, der für die Fakultät eine extreme personelle 

Belastung darstellt. Ausschlaggebend hierfür ist einerseits die extrem dünne 

Personaldecke der Fakultät, sowie die darüber hinaus noch zu erwartenden 

Personaleinsparungen, die in einer kleinen Fakultät erheblich schwerer zu verkraften 

sind, als in einer großen. 

Der Erfolg der Angewandten Informatik ist darauf zurückzuführen, dass die Fakultät 

für Informatik die Angewandte Informatik aktuellen Tendenzen folgend um die 

Richtung Medieninformatik erweitert hat. Diese Richtung erfreut sich 

außerordentlicher Beliebtheit. Der Grund dafür mag in der Kombination von 

technischem und grafisch-künstlerischem Profil des Studienganges liegen. 

Bis auf das Wintersemester 2003/2004 konnte die Qualität von Lehre und 

Studienbedingungen trotz der hohen Belastung dank des Engagements aller Mitglieder 

der Fakultät gesichert werden. Bis zu diesem Semester wurden zur Unterweisung 

kleinerer Gruppen von Studenten bei Übungen und Praktika besonders qualifizierte 

Studenten höherer Semester als Tutoren eingestellt, wodurch insbesondere die 

Probleme, die mit der bedauernswerten Vermassung des Lehrbetriebes 

zusammenhängen, abgemildert werden konnten. 

Dies war durch den Fortfall von Geldern für studentische Hilfskräfte im zweiten 

Halbjahr 2003 in genanntem Wintersemester nicht mehr möglich und führte zu einer 

bedenklichen Krisensituation: Die Anzahl der Übungsgruppen musste um bis zu 50 % 

gekürzt werden, wobei gerade in den grundlegenden Studienjahren (1. und 2. 

Studienjahr) Massenübungen entstanden, die pädagogisch und didaktisch wertlos 

waren. 

Die im Sommersemester 2002 besetzte Professur für Medieninformatik wurde zum 

Wintersemester wieder frei, wodurch die Fortführung des Vertiefungsgebietes 

„Medieninformatik“ im Studiengang „Angewandte Informatik“ deutlich erschwert 

wurde – zumal hierin mittlerweile der Schwerpunkt dieses Studienganges, gemessen an 

der Anzahl der Studierenden, liegt. 

Die ersten Informatikdiplome (damals eigentlich noch Ingenieurdiplome) der TU 

Chemnitz wurden im Jahre 1989 verliehen. Im Jahr 2000 hat die Anzahl der 

Absolventen mit nur noch 13 ihren absolut niedrigsten Wert erreicht - im krassen 

Gegensatz zur Zahl der Anfänger. Die Zahl der Absolventen ist im Jahr 2003 auf 33 

gestiegen. Sie hat damit allerdings den Höchststand von 1994 bei weitem noch nicht 

wieder erreicht. 

Bei den verliehenen Diplomen im Jahr 2003 handelt es sich um 24 klassische 

Informatikdiplome und neun Diplome in der Angewandten Informatik. Da es den 

Studiengang Angewandte Informatik erst seit 1996 gibt, ist die Absolventenzahl noch 

gering. 

96

Sieht man Absolventen- und Anfängerzahlen im Zusammenhang und berücksichtigt, 

dass ein Informatikstudium üblicherweise vier bis sechs Jahre dauert, so wird der 

Grund für die aktuellen Absolventenzahlen klar: 

Die verhältnismäßig geringe Zahl von Studienanfängern im letzten Drittel der 90’er 

Jahre. Im Jahr 1994 hat diese Zahl mit nur noch 51 Anfängern ihren absoluten 

Tiefpunkt erreicht. 

Dieser Tiefpunkt ist Ergebnis der damaligen gesamtwirtschaftlichen Situation 

gewesen. Auch der Autor dieser Zeilen erinnert sich daran, dass damals Kollegen 

nach der Promotion in Informatik für einige Monate nach einer adäquaten 

Arbeitsstelle auf die Suche gingen (aber schließlich doch immer eine fanden). 

Augenblicklich hat dagegen jeder Informatiker sofort mehrere attraktive Angebote. 

Das Vordiplom ist eine nach zwei Studienjahren zu absolvierende Zwischenprüfung. 

Auf der Tabelle der bestandenen Vordiplomprüfungen ist in den letzten vier Jahren 

ein deutlicher Anstieg festzustellen, im Jahr 2003 sogar die höchste Anzahl seit 1991. 

Es ist davon auszugehen, dass dieser Anstieg recht bald eine weitere Erhöhung der 

Anzahl der Absolventen zur Folge hat. An der folgenden Tabelle ist interessant, dass 

die Anzahl der Vordiplome im Jahr 2001 der Informatik der klassischen Informatik 

wieder etwas höher ist als die der Angewandten Informatik, im Gegensatz zum Jahr 

2000. 

Die Vielfalt der von der Fakultät angebotenen Studiengänge Informatik, Angewandte 

Informatik, Ergänzungsstudium für Lehrer, Magisterstudiengänge und 

Wirtschaftsinformatik spiegelt das Bemühen der Fakultät wider, das Studienangebot 

auch zusammen mit anderen Fakultäten der TU Chemnitz in einem kontinuierlichen 

Prozess kritisch zu überprüfen und dadurch zu verbessern. Dieser kontinuierliche 

Verbesserungsprozess ist in einem Gebiet wie der Informatik, in dem die 

Anforderungen an die Absolventen einem solch rasanten Wechsel unterworfen sind, 

von ganz besonderer Bedeutung. 

Als Beispiel dieses Wandels sei der Bereich der „Neuen Medien“ genannt, der auf 

Grund der verbesserten Kommunikationsmöglichkeiten über das Internet und das 

world-wide-web in der letzten Zeit ganz erstaunlich gewachsen ist. Und dem Bedarf 

an ausgebildeten Spezialisten ist kaum nachzukommen. 

Als Konsequenz hat die TU Chemnitz unbürokratisch und flexibel reagiert und an der 

Fakultät für Informatik die erwähnte Professur der Fachrichtung Medieninformatik 

neu eingerichtet. 

97

Auch wenn das flexible Mitgestalten aktueller Entwicklungen für eine Fakultät 

unerlässlich sein sollte, darf man nicht außer Acht lassen, dass jedes Fach einer 

Universität auf einem wissenschaftlichen und verhältnismäßig statischen Kern 

aufbaut. Ohne diesen Kern wird jede Flexibilität substanzlos und verkommt zu einem 

hastigen Verfolgen von Modetrends, die so plötzlich auftauchen wie sie wieder 

verschwinden. 

Deshalb wird ─ neben modernen Spezialisierungsrichtungen ─ der wissenschaftliche 

Kern in allen Studiengängen der Fakultät mit einem deutlichen Anteil an der zur 

Verfügung stehenden Unterrichtszeit vermittelt. Dem Absolventen soll diese 

umfassende Grundlagenausbildung das intellektuelle Rüstzeug und die hinreichende 

Selbstsicherheit zur selbständigen Erarbeitung und Beurteilung neuer 

Zusammenhänge mit auf den Berufsweg geben. Dass eine solche 

Grundlagenausbildung, neben Spezialfertigkeiten, auch dem Bedürfnis der 

Arbeitgeber nach qualifizierten Absolventen entgegenkommt, sollte nicht in Frage 

stehen. 

Aus vorstehenden Bemerkungen ergibt sich, dass zur erfolgreichen Absolvierung 

eines Studiengangs der Fakultät die Interessenten folgende Voraussetzungen 

mitbringen sollten: Wichtig sind gute Kenntnisse in Mathematik und die Freude und 

Fähigkeit auf einer abstrakten, formalen Ebene zu arbeiten. Allgemein menschliche 

Fähigkeiten wie Geschick und Gewandtheit im sozialen Umgang sind nicht nur, wie 

inzwischen allgemein bekannt, im späteren Berufsleben unabdingbar, sondern sie 

tragen auch zu einem zufriedenstellenderen Verlauf des Studiums, und damit zu 

besseren Leistungen bei. In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen 

werden, dass Englischkenntnisse in der Informatikbranche sehr wichtig sind. Sie sind 

aber keine formale Voraussetzung für die Aufnahme eines Informatikstudiums. 

Mögliche Informatikkenntnisse aus der Schule sind sicherlich sinnvoll. Es ist aber zu 

betonen, dass sie nicht zwingend erforderlich sind, um einen Informatikstudiengang 

erfolgreich zu absolvieren. Das gleiche gilt auch für Programmierkenntnisse und den 

Besitz eines eigenen Computers. 

98

Für alle auftretenden informatikspezifischen Fragen und Probleme steht als erster 

Ansprechpartner die Fachstudienberatung oder der Studiendekan der Informatik zur 

Verfügung, die fast immer weiterhelfen können. 

Ansprechpartnerin Dipl.-Math. Margitta Pippig 

Fachstudienberatung 

Postanschrift Technische Universität Chemnitz 

Fakultät für Informatik 

TU Chemnitz 


Sitz: Straße der Nationen 62 

Zi. 226 f 

Tel.: (03 71) 5 31-13 63 

E-Mail: margitta.pippig@informatik.tu-chemnitz.de 

URL: http://www.tu-chemnitz.de/informatik 

Für allgemeine Fragen auch zur Einschreibung und den zu berücksichtigenden 

Terminen ist die Zentrale Studienberatung zuständig. 

Postanschrift Technische Universität Chemnitz 

Zentrale Studienberatung 

TU Chemnitz 


Sitz: Straße der Nationen 62 

Zi. 046 

Tel.: (03 71) 5 31-18 40/-16 37/-16 90 

E-Mail: studienberatung@tu-chemnitz.de 

URL: http://www.tu-chemnitz.de/studium/beratung/ 

Im Folgenden wird das Studienangebot der Fakultät im Einzelnen erläutert. Die 

Prüfungs- und Studienordnungen der reinen Informatikstudiengänge können Sie unter 

der oben angegebenen www-Adresse der Fachstudienberatung abrufen. 

99

Der Diplomstudiengang Informatik 

Wie alle Diplomstudiengänge unterteilt sich der Diplomstudiengang Informatik in ein 

Grundstudium, das die ersten vier Semester ausfüllt und ein Hauptstudium, das in der 

Informatik die darauffolgenden fünf Semester umfasst. Damit ist der Abschluss des 

Studiums innerhalb von neun Semestern, das sind 4 ½ Jahre, möglich. Neben der 

Informatik an sich studiert jeder Student ein Nebenfach aus dem Angebot der TU 

Chemnitz, das während der ganzen Zeit beibehalten wird. Die Lehrveranstaltungen 

des Nebenfachs schlagen mit etwa einem Fünftel der zur Verfügung stehenden Zeit 

zu Buche. Ziel dieses Nebenfachs ist es, den Blick der Absolventen auch für 

informatikferne Probleme zu schärfen, deshalb kann das Nebenfach sowohl aus den 

ingenieur- und naturwissenschaftlichen Richtungen, als auch aus den 

geisteswissenschaftlichen Richtungen gewählt werden. Die allgemeine Einsicht, dass 

eine Horizonterweiterung immer etwas Positives hat, hat im Zusammenhang mit der 

Informatik eine ganz besondere Relevanz, denn die meisten praktischen 

Anwendungen der Informatik lösen Probleme in informatikfernen Wissensgebieten. 

Das Grundstudium ist im Wesentlichen schulmäßig organisiert. Das heißt, der 

Student besucht Lehrveranstaltungen nach einem verbindlichen Stundenplan. 

Dadurch wird ein bei allen Studenten gleiches Grundwissen gelegt. Das 

Grundstudium wird mit der Vordiplomprüfung abgeschlossen. Im Hauptstudium ist 

es den Studenten in von der Prüfungsordnung gegebenen recht weit gesteckten 

Grenzen möglich, Lehrveranstaltungen nach Interesse und Neigung auszuwählen. 

Das gilt insbesondere für eine Vertiefungsrichtung, in der die Diplomarbeit 

geschrieben wird. 

Gemäß dem Studienplan ist die Diplomarbeit zum Abschluss des Studiums im 

neunten Semester anzufertigen. Studienbegleitende Proseminare, Seminare, Praktika 

und Projektarbeiten stellen den Anwendungsbezug der Ausbildung und der 

Vermittlung überfachlicher Fähigkeiten, wie Rhetorik und didaktischem Geschick 

sicher. 

Den Absolventen des Diplomstudiengangs Informatik bieten sich mannigfache 

Berufschancen sowohl in öffentlicher Verwaltung, im wissenschaftlichem Bereich ─ 

etwa zwecks einer Promotion ─ oder in Industrieunternehmen. Gemäß seiner 

Ausbildung wird der Diplom-Informatiker zumindest zum Berufsanfang techniknah 

eingesetzt. Der weitere Verlauf der beruflichen Laufbahn ist damit aber keineswegs 

vorgeschrieben. Im Laufe der Zeit können bei Interesse und Eignung auch 

Führungspositionen administrativen Charakters eingenommen werden. 

100

Der Diplomstudiengang Angewandte Informatik 

Wie der Diplomstudiengang Informatik teilt sich der Studiengang Angewandte 

Informatik in Grund- und Hauptstudium, die Gesamtstudienzeit beträgt wieder neun 

Semester. Charakteristisch für das Studium der Angewandten Informatik ist die 

intensive Beschäftigung mit einer angewandten Vertiefungsrichtung, die in einem 

wesentlich größerem Umfang als das Nebenfach des Diplomstudiengangs studiert wird. 

Im Gegensatz zum Nebenfach ist die Vertiefungsrichtung im Studienplan eng mit dem 

eigentlichen Informatikstudium verzahnt. Im Unterschied zum reinen 

Informatikstudium beinhaltet das Studium der Angewandten Informatik zusätzlich ein 

15-wöchiges Betriebspraktikum, das in der vorlesungsfreien Zeit zu absolvieren ist und 

einen Einblick ins eigentliche Berufsleben verschafft. 

Das Studium der Angewandten Informatik ist mit folgenden Vertiefungsrichtungen 

möglich: 

- Eingebettete Systeme, 

- Informations- und Kommunikationssysteme, 

- Konstruktions- und Produktionstechnik, 

- Medieninformatik. 

Das Gebiet der Eingebetteten Systeme beschäftigt sich speziell mit techniknahen 

Computerprogrammen, eben Programmen, die direkt in einem technischen 

Zusammenhang eingebettet sind. Beispiele sind etwa Programme zur 

Maschinensteuerung. Bei den Informations- und Kommunikationssystemen geht es 

um Rechnernetze, deren bekanntester Vertreter das Internet ist. Allerdings spielen 

Rechnernetze auch in kleinerem Rahmen als sogenannte Intranets (im Gegensatz zum 

Internet) eine Rolle. 

Konstruktions- und Produktionstechnik ist ein in der Fakultät für Maschinenbau 

angesiedeltes Vertiefungsgebiet. Die Medieninformatik ist eine ganz aktuelle 

Richtung und stillt das Bedürfnis nach Informatikern, die um die Außenwirkung von 

Computerprogrammen wissen, das heißt, die zum Beispiel mit den Möglichkeiten 

und Grenzen der Bildschirmgestaltung vertraut sind. 

Die drei Vertiefungsrichtungen: Eingebettete Systeme, Informations- und 

Kommunikationssysteme und Medieninformatik sind direkt der Informatik zu-gehörig, 

während die Konstruktions- und Produktionstechnik weit über die Informatik 

hinausführt. Die meisten Studenten der Angewandten Informatik verteilen sich auf die 

beiden Vertiefungsrichtungen: Informations- und Kommunikationssysteme und 

Medieninformatik. Die Berufsaussichten sind vergleichbar zu denen der klassischen 

Informatik. Wegen mangelnden Interesses wurde die vormals angebotene 

Vertiefungsrichtung Angewandte Chemie eingestellt. 

101

Das Ergänzungsstudium für Lehrer 

Das Ergänzungsstudium Informatik für Lehrer wird von der Fakultät angeboten, um 

dem akuten Mangel von Informatiklehrern an den verschiedenen Schultypen zu 

begegnen. Es dauert 4 Semester für Mittelschullehrer und 6 Semester für Lehrer an 

berufsbildenden Schulen und Gymnasien. Die Auswahl der Teilnehmer erfolgt über 

die zuständigen Schulämter. Der Anzahl der Teilnehmer ist pro Jahr auf 50 bis 60 

begrenzt. 

Wirtschaftsinformatik 

Der Studiengang der Wirtschaftsinformatik wird zu etwa einem Drittel von der 

Fakultät für Informatik und zu zwei Dritteln von der Fakultät für 

Wirtschaftswissenschaften gestaltet. Ende 2003 sind 330 Studenten in der 

Wirtschaftsinformatik eingeschrieben, zum WS 2003 haben etwa 45 Neuanfänger das 

Studium aufgenommen. Absolventen der Wirtschaftsinformatik tragen dem 

Bedürfnis der Industrie nach Informatikern mit umfassenden Kenntnissen der 

Wirtschaftswissenschaften Rechnung. Die Tätigkeitsbereiche von 

Wirtschaftsinformatikern sind eher nicht-technischer Natur, wie es zum Beispiel der 

Vertrieb oder die Arbeit in einer Unternehmensberatung ist. Allerdings sind auch hier 

die Grenzen zu klassischen Informatikertätigkeiten, wie Systemwartung oder 

Programmierung durchlässig. Organisatorisch ist der Studiengang 

Wirtschaftsinformatik an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften angesiedelt. 

Weitere Informationen gibt der zuständige Fachstudienberater der Fakultät für 

Wirtschaftswissenschaften, Prof. Dr. Bernd Stöckert. 

Informatik im Magisterstudiengang 

Zusammen mit einem Fach der Philosophischen Fakultät kann Informatik als zweites 

Hauptfach eines Magisterstudiengangs studiert werden. Die möglichen 

Fächerkombinationen (zum Beispiel 1. Hauptfach Anglistik, 2. Hauptfach 

Informatik) tragen dem Bedürfnis nach soliden Informatikkenntnissen auch bei 

geisteswissenschaftlichen Tätigkeiten, etwa bei Verlagen und Zeitschriften 

Rechnung. Darüber schätzen auch informatiktypische Arbeitgeber gelegentlich den 

durch eine geisteswissenschaftliche Ausbildung wesentlich veränderten Blickwinkel. 

Ende 2003 sind 37 Studenten in einem Magisterstudiengang mit 2. Hauptfach 

Informatik eingeschrieben. Die ersten Ansprechpartner zu den 

Magisterstudiengängen sind die Studienberater der Philosophischen Fakultät. 

102

Höhere wissenschaftliche Abschlüsse 

Wie jede Fakultät einer Universität besitzt die Fakultät für Informatik der TU 

Chemnitz das Promotions- und Habilitationsrecht. Interessenten an einem solchen 

höheren Abschluss müssen von einem Professor oder einer Professorin der Fakultät 

wissenschaftlich betreut sein. Habilitationen sind eher seltene Ereignisse. Bisher fand 

erst eine an der Fakultät statt: Dr. Kühnhauser (inzwischen Professor an der TU 

Ilmenau) im Jahre 1999. Zwei Promotionen konnten im Jahr 2003 erfolgreich 

abgeschlossen werden. 

Übersicht der angebotenen Lehrveranstaltungen 

Die folgende Darstellung der im Sommersemester 2003 und Wintersemester 

2003/2004 angebotenen Vorlesungen, Seminare und Praktika zeigt, dass sich die 

Fakultät erfolgreich bemüht, trotz der hohen Studentenzahlen, interessierten 

Studenten vertiefende Lehrveranstaltungen spezielleren Charakters anzubieten. Diese 

vertiefenden Lehrveranstaltungen sind unabdingbar, da sie ein wissenschaftliches 

Studium an einer Universität erst ausmachen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die 

folgende Aufstellung aus Gründen der Überschaubarkeit nicht die zu fast allen 

Vorlesungen gehaltenen Übungen enthält. 

(In der folgenden Aufstellung steht V für Vorlesung, S für Seminar, P für Praktikum.) 

103

Sommersemester 2003 

Professur Datenverwaltungssysteme 

(Prof. W. Benn) 

Datenbanken II V 2 

Datenstrukturen V 4 

Seminar Datenbanken S 2 

Juniorprofessur Echtzeitsysteme 

(Dr. R. Baumgartl) 

Echtzeitsysteme V 2 

Proseminar Moderne Betriebssysteme S 2 

Forschungsseminar Betriebssysteme S 2 

Praktikum Embedded Programming P 4 

Professur Graphische Datenverarbeitung und Visualisierung 

(Prof. G. Brunnett) 

Computergraphik II V 2 

Solid Modeling V 2 

Algorithmen und Datenstrukturen V 1 

Virtual Reality V 2 

Grundlagen Objektrekonstruktion V 2 

Computergraphik P 4 

Professur Informationssysteme und Softwaretechnik 

(Prof. P. Kroha) 

Informationssysteme V 2 

Softwaretechnologie I V 2 

Soltwarepraktikum V 1 

Seminar CASE-Werkzeuge S 2 

Professur Künstliche Intelligenz 

(Prof. W. Dilger) 

Künstliche Intelligenz V 3 

Data-Mining V 2 

Bildverarbeitung V 2 

Expertensysteme V 2 

Konnektionistische Wissensverarbeitung V 2 

Kognition V 2 

Proseminar KI S 2 

Forschungsseminar KI/MoSi S 2 

104

Professur Medieninformatik 

(Prof. C. Wolff) 

Multimediaapplikationen V 2 

Integrierte Multimediastandards V 2 

Medienprogrammierung V 2 

Seminar Web, Service und Engineering S 2 

Multimediaapplikationen P 2 

Professur Modellierung und Simulation 

(Prof. P. Köchel) 

Stochastische Entscheidungsprozesse V 2 

Modellierung und Simulation V 2 

Forschungsseminar KI/MoSi S 2 

Proseminar Spez. In Informatik S 2 

Professur Praktische Informatik 

(Prof. G. Rünger) 

Compilerbau II V 2 

Höhere Programmiersprachen V 2 

Theorie der Programmiersprachen V 2 

Seminar Parallele Programmierung S 2 

Praktikum Java P 4 

Professur Rechnerarchitektur und Mikroprogrammierung 

(Prof. W. Rehm) 

Cluster- und Gridcomputing V 2 

Rechnerorganisation V 4 

Parallelrechner V 2 

Cluster- u. Gridcomputing P 4 

Professur Rechnernetze und Verteilte Systeme 

(Prof. U. Hübner) 

Prinzipien der Systemadministration V 2 

Proseminar Rechnernetze S 2 

Protokolle und Management V 4 

Rechnernetz-Sicherheit V 2 

Seminar Workshop Rechnernetze S 2 

Professur Systemprogrammierung und Betriebssysteme 

(Prof. W. Kalfa) 

Betriebssysteme u. Rechnernetze V 2 

105

Professur Technische Informatik 

(Prof. W. Hardt) 

Hardware/Software Codesign V 2 

Hardwarepraktikum P 2 

Professur Theoretische Informatik 

(Prof. A. Goerdt) 

Theoretische Informatik II V 4 

Höhere Programmiersprachen V 2 

Wahrscheinlichkeitsrechnung V 2 

Seminar (Ober) zur Fragen der Theoretischen Informatik S 2 

Proseminar/Seminar Spielbaumsuche S 2 

Professur Theoretische Informatik u. Informationssicherheit 

(Prof. H. Lefmann) 

Theoretische Informatik III V 3 

Theoretische Informatik I V 4 

Datensicherheit II V 2 

Seminar Approximationsalgorithmen S 2 

Proseminar Kodierverfahren S 2 

Proseminar Effiziente Algorithmen S 2 

Seminar (Ober) Theoretische Informatik u. Informationssicherh. S 2 

Fakultätsrechen- und Informationszentrum 

(Dr. Müller) 

Grundlagen der Informatik V 2 

Informatik Grundlagen V 2 

Praktikum Grundlagen der Informatik P 4 

106

Wintersemester 2003/2004 

Professur Datenverwaltungssysteme 

(Prof. W. Benn) 

Datenbanken V 2 

Objektorientierte Datenbanken V 2 

Seminar Implementation von Datenbanksystemen S 2 

Juniorprofessur Echtzeitsysteme 

(Dr. R. Baumgartl) 

Betriebssysteme II V 2 

Professur Graphische Datenverarbeitung und Visualisierung 

(Prof. G. Brunnett) 

Geometrische Modellierung V 2 

Computergrafik V 2 

Algorithmen und Datenstrukturen V 3 

Seminar Computergrafik S 2 

Professur Informationssysteme und Softwaretechnik 

(Prof. P. Kroha) 

Softwaretechnologie II V 2 

Information-Retrieval-Systeme V 2 

Seminar Software Engineering S 2 

Praktikum CASE-Systeme P 4 

Professur Künstliche Intelligenz 

(Prof. W. Dilger) 

Maschinelles Lernen V 2 

Robotik V 2 

Logische Programmierung V 2 

Multiagentensysteme V 2 

Einführung in die Informatik V 2 

Wissenspräsentationen/Problemlösung V 2 

Ausgewählte KI-Aspekte der Agententechnologie S 2 

Forschungsseminar KI/MoSI S 2 

Professur Medieninformatik 

(Prof. C. Wolff ) 

Mediengestaltung V 2 

Medientheorie V 2 

Mediengestaltung P 4 

107

Professur Modellierung und Simulation 

(Prof. P. Köchel) 

Algorithmen und Programmierung V 3 

Stochastische Modell V 2 

Forschungsseminar KI/MoSI S 2 

Professur Praktische Informatik 

(Prof. G. Rünger) 

Parallele und verteilte Programmierung V 4 

Compilerbau I V 2 

Seminar Compileroptimierung bei Parallelrechnern S 2 

Praktikum Compilerwerkzeuge und Parallelverarbeitung P 4 

Professur Rechnerarchitektur und Mikroprogrammierung 

(Prof. W. Rehm) 

Maschinenorientierte Programmierung V 2 

Rechnerarchitektur V 3 

Maschinenorientierte Programmierung P 1 

Rechnerarchitektur P 1 

Seminar Hauptseminar Cluster/Grid/P2P/-Computing S 2 

Professur Rechnernetze und Verteilte Systeme 

(Prof. U. Hübner) 

Rechnernetze V 2 

Entwurf verteilter Systeme V 2 

Multimedia-Netz-Praxis V 1 

Werkzeuge und Techniken für digitale Publikationen V 1 

Multimedia-Netz-Praxis V 1 

Netzwerkmanagement V 2 

Professur Betriebssysteme und Systemprogrammierung 

(Prof. W. Kalfa) 

Betriebssysteme V 2 

Systemprogrammierung V 2 

Proseminar Linux-Internals S 2 

Professur Technische Informatik 

(Prof. W. Hardt) 

Digitaltechnik V 4 

Rechnerorganisation und Rechnerarchitekturen V 2 

Hardwarepraktikum P 4 

108

Professur Theoretische Informatik 

(Prof. A. Goerdt) 

Datenschutz/Datensicherheit V 2 

Parallele Algorithmen V 2 

Multimedia V 2 

Proseminar Heuristisches Suchen S 2 

Seminar Kommunkationskomplexität S 2 

Seminar Heuristisches Suchen S 2 

Professur Theoretische Informatik u. Informationssicherheit 

(Prof. H. Lefmann) 

Theoretische Informatik I V 4 

Approximations- und Online-Algorithmen V 2 

Systemsicherheit V 2 

Datensicherheit V 2 

Proseminar Datenkompression S 2 

Seminar (Ober) Theoretische Informatik S 2 

Praktikum Informationssicherheit P 4 

Fakultätsrechen- und Informationszentrum 

(Dr. Müller) 

Grundlagen der Informatik V 2 

109

110

4. Kenndaten der Fakultät 

4.1 Entwicklungsgeschichte der Fakultät 

1969 Gründung der Sektion Rechentechnik und Datenverarbeitung einschließlich 

Rechenzentrum 

Grundlagenausbildung in Informatik für alle Fakultäten 

1970 Nebenfachausbildung in Informatik für Studenten der Mathematik 

1981 Nebenfachausbildung in Informatik für Studenten des Maschinenbaues 

1984 Umbenennung in Sektion Informatik 

Hauptfachausbildung in Informatik 

1988 Ausbildung von Berufsschullehrern mit Zweitfach Informatik 

1991 Teilung der Sektion Informatik in den Fachbereich Informatik und das 

Universitätsrechenzentrum 

1992 Neustrukturierung des Fachbereiches Informatik 

1993 Gründung der Fakultät für Informatik 

1996 Start des Studienganges Angewandte Informatik 

1999 Einrichtung der Vertiefungsrichtung Medieninformatik innerhalb des 

Studienganges Angewandte Informatik 

111

112

4.2 Veranstaltungen der Fakultät 

4.2.1 Informatik-Kolloquien 2003 

Prof. Dr. Dr. Christian Posthoff 

University of the West Indies, Trinidad and Tobago 

Mittwoch, 25.06.2003, 14:00 Uhr, Raum 1/336 

Parallelisierung des SAT-Problems 

Prof. Dr. Klaus Meer 

University of Southern Denmark, Odense 

Montag, 02.06.2003, 14:00 Uhr, Raum 1/336 

Reelle Komplexitätstheorie: Eine Einführung 

Josef Kohout 

Universität von Westböhmen, Pilsen 


Delaunay triangulation in 2D and 3D in parallel and distributed environment 

Prof. Dr. Ivana Kolingerova 

Universität von Westböhmen, Pilsen 

Dienstag, 06.05.2003, 10:00 Uhr, Raum 1/336 

Speeding Up Delaunay Triangulation in 2D and 3D 

Prof. Wilfried Krug 

DUALIS GmbH Dresden 

Donnerstag, 03.04.2003, 13:45 Uhr, Raum 1/336 

Integration von Simulations- und Optimierungstools in der Produktions-Planung und 

-Steuerung 

Dr. Amin Coja-Oghlan 

Humboldt-Universität zu Berlin 

Donnerstag, 30.01.2003, 14:00 Uhr, Raum 1/336 

Approximieren der chromatischen Zahl zufälliger Graphen mittels semidefiniter 

Programmierung 

Prof. Dr. rer. nat. Klaus Hering 

Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur, Leipzig 


Parallele compilergesteuerte Logiksimulation auf Modellpartitionierungsbasis 

113

4.2.2 Weitere Veranstaltungen 

Zentral geplante Veranstaltungen der Technischen Universität Chemnitz wurden 

vorbereitet und deren Durchführung unterstützt. Dazu gehören: 

- Tage der offenen Tür 

(09.01.2003 und 14.06.2003) 

- Chemnitzer Herbstuniversität 

(21.10.2003 – 23.10.2003) 

- Girls Day 

(08.05.2003) 

- Studentenwerbung „5 vor 12“ 

(27.09.2003) 

- 50. Jahrestag der Gründung der Hochschule für Maschinenbau in Karl-Marx-Stadt 

(25.11.2003) 

114

4.3 Kenndaten der Ausbildung 

4.3.1 Anzahl und Entwicklung der Studentenzahlen 

Stand: 01.12.2003 

Informatik: 421 

Angewandte Informatik: 383 

Informatik, Magister-Hauptfach 37 

Lehramtskandidaten: 64 

Wirtschaftsinformatik: 330 

Promotionsstudenten: 8 

Studienanfänger 

Jahr Studienanfänger 

Informatikstudiengänge 


Informatik 


Angewandte 

Informatik 

1984 25 

1985 50 

1986 100 

1987 100 

1988 110 

1989 110 

1990 110 

1991 110 

1992 70 

1993 60 

1994 51 

1995 55 

1996 81 65 16 

1997 82 69 13 

1998 96 71 25 

1999 179 103 66 

2000 280 125 155 

2001 239 117 122 

2002 189 104 85 

2003 155 97 58 

115

Vordiplom 

Jahr Anzahl 

Vordiplome 

Notendurchschnitt 

Vordiplome 

Informatik 

Vordiplome 

Angewandte 

Informatik 

1991 86 2,5 86 

1992 86 2,7 86 

1993 57 2,8 57 

1994 43 2,8 43 

1995 40 2,9 40 

1996 19 2,8 19 

1997 23 2,5 23 

1998 33 2,7 25 8 

1999 36 2,6 36 0 

2000 39 2,5 16 23 

2001 45 2,7 31 14 

2002 69 2,6 51 18 

2003 89 2,5 40 48 

116

4.3.2 Absolventen 

Habilitationen 

Insgesamt: 1 

davon 2003: 0 

Promotionen 

Insgesamt: 25 

davon 2003: 2 (Wellner, J. und Vanco, M.) 

Diplomanden 

Jahr Anzahl Diplome 

Notendurchschnitt 

1989 22 

1990 42 

1991 79 

1992 83 

1993 67 2,0 

1994 70 1,6 

1995 51 2,0 

1996 54 2,0 

1997 38 2,0 

1998 39 2,8 

1999 23 2,0 

2000 13 1,9 

2001 21 2,1 

2002 36 2,0 

2003 33 1,8 

117

118

4.4 Ausstattung 

4.4.1 Personalentwicklung 

Jahr 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 

Professuren 

wiss. Mitarbeiter 

11 11 10 10 12 13 13 13 

- Land 28 27 23 25 27 27 30 30 

- Drittmittel 10 11 13,5 13 14,5 13 17 17 

nichtwiss. 

Mitarbeiter 

20 20 18 17 16 17 16 16 

4.4.2 Sachmittel (Landesmittel) 

Jahr 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 

(TDM) (TDM) (TDM) (TDM) (TDM) (TDM) (TEuro) (TEuro) 

TG 51 

Lehre und 

Forschung 

225 309 356,5 337,5 362 491 89,2 109 

Stud./wissen. 

Hilfskräfte 

170 200 137 114 205 319 219 110 

119

Einleitende Worte des Dekans

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