| Universität Ulm, Fakultät für Informatik, Inst. für Künstliche Intelligenz | up: Inst. für KI |
Diese Auswahl an Themen wird laufend aktualisiert.
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Die nachfolgende Liste ist eine Auswahl von Themen für Diplom- und Masterarbeiten. Bis auf Ausnahmen eignen sich die Themen bei reduziertem Umfang auch für Praktikas oder Hilfskrafttätigkeiten. Hierbei kann ein Praktikum/ Hilfskrafttätigkeit auch eine anschließende Diplom- oder Masterarbeit vorbereiten.
Die Themenliste ist nicht als vollständig anzusehen. Eigene Themenvorschläge
sind jederzeit willkommen.
Über genauere Inhaltsbeschreibungen, aktuelle Informationen oder
Individualpraktika geben die Ansprechpartner der jeweiligen
Themenbereiche gerne Auskunft.
Diplom- und Masterarbeitsthemen im Bereich
| Diplomarbeits- / Praktikumsthemen - Wissensbasierte Systeme |
Aufgabenstellung: Heutige Schlussfolgerungssysteme lassen sich zumeist nur durch batch-orientierte Schnittstellen ansprechen. Ziel ist es, zunächst konzeptionell für die typischen Schlussfolgerungsdienste (z.B. taxonomische Klassifikation) ein Kommunikationsprotokoll zu entwerfen, welches Änderungen zu vorhegenden Systemzuständen überträgt. Anschließend soll dieses Protokoll prototypisch für ein Schlussfolgerungssystem implementiert werden.
Voraussetzung: Kenntnisse in der Graphentheorie. Java oder Lisp.
Kontakt: Prof. F. von Henke und T. Liebig (thorsten.liebig@uni-ulm.de, Raum 423)
Aufgabenstellung: Heutige Schlussfolgerungssysteme kennen keinerlei Rechtekonzept. So ist es zum Beispiel nicht möglich bestimmtes Wissen nur bestimmten Nutzergruppen zugägnlich zu machen. Dies kann zum Beispiel dann interessant sein, wenn bestimmte Teile einer Wissensbasen gegen Bezahlung aboniert werden müssen. Die Aufgabe besteht darin ein Konzept vorzuschlagen, dass die Modellierung von Benutzerrechten auf einer Ontologie erlaubt, die Konsequenzen für den Schlussfolgerungsprozess zu beschreiben und die Erkenntnisse an einem prototypischen System zu verifizieren.
Voraussetzung: Voraussetzung sind Kenntnisse in Logik und den Methoden der symbolischen Wissensrepräsentation. Programmierkenntnisse in Java und/oder Lisp sind hilfreich.
Kontakt: Prof. F. von Henke und T. Weithöner (timo.weithoener@uni-ulm.de, Raum 424)
Aufgabenstellung: Die Erstellung von Ontologien setzt Techniken und Methoden voraus, die in üblichen Editoren oder auch Softwareentwicklungsumgebungen nicht notwendig und daher auch nicht zu finden sind. Im Rahmen der Arbeit soll der aktuelle Stand der Dinge sowohl theoretischer Ansätze als auch realisierter Werkzeuge erörtert werden. Zu untersuchen sind Methoden zur Versionierung, dem Abgleich oder Zusammenführen verschiedener Ontologien oder dem Erkennen von Ähnlichkeiten in Ontologien.
Voraussetzung: Voraussetzung sind Kenntnisse in Logik und den Methoden der symbolischen Wissensrepräsentation.
Kontakt: Prof. F. von Henke und T. Liebig (thorsten.liebig@uni-ulm.de, Raum 423)
Aufgabenstellung: Der Entwurf und die Modellierung eines realistischen Szenarios im Umfeld mobiler, ortsabhängiger und personalisierter Dienste ist eine Voraussetzung für die Evaluierung von Methoden zur Auswahl und Komposition von Diensten. Es sollen deshalb zunächst verschiedene Fallstudien erarbeitet und beschrieben werden. In einem zweiten Schritt soll die für die Fallstudien notwendige Domäne mit Hilfe von Ontologien modelliert werden.
Voraussetzung: Voraussetzung sind Kenntnisse in Logik und den Methoden der symbolischen Wissensrepräsentation.
Kontakt: Prof. F. von Henke und T. Weithöner (timo.weithoener@uni-ulm.de, Raum 424) oder T. Liebig (thorsten.liebig@uni-ulm.de, Raum 423)
Aufgabenstellung: Die Erstellung und Benutzung von Applikationen im Semantic Web erfordert Schlussfolgerungssysteme, die bzgl. Flexibilität und Interaktivität über das Leistungsspektrum traditioneller Systeme hinausgehen. Aktuelle Arbeiten auf diesem Gebiet reichen von theoretischen Erkenntnissen bis hin zu Entwicklung abstrakter Algorithmen bzgl. Aspekten wie dem inkrementellen Schlussfolgern, dem Erklären von Schlussfolgerungen oder temporalen Erweiterungen für Beschreibungslogiken. Im Rahmen der Arbeit(en) sollen konkrete Implementierungen entstehen, die auf Vorarbeiten der Abteilung aufbauen und sich z.B. in den dort entwickelten OWL-Editor OntoTrack integrieren lassen.
Voraussetzung: Voraussetzung sind Kenntnisse in Logik und den Methoden der symbolischen Wissensrepräsentation.
Kontakt: Prof. F. von Henke und T. Liebig (thorsten.liebig@uni-ulm.de, Raum 423)
Aufgabenstellung: In verschiedenen Projekten der Semantic-Web-Gruppe werden zur Verifizierung von Konzepten und Systemen immer wieder Ontologien verschiedener Größe und Komplexität benötigt. Die Erstellung synthetischer Testontologien soll in Zukunft mit einem Werkzeug erfolgen, das anhand bestimmter Parameter (bspw. Anzahl Konzepte, verwendete Konstruktoren, Vermaschtheitsgrad) OWL-Ontolgien gezielt für bestimmte Testzwecke generiert. Das Tool soll in Java implementiert werden und sowohl über eine API als auch ein GUI ansprechbar sein.
Voraussetzung: Programmierkenntnisse in Java. Nützliche Voraussetzung sind Kenntnisse in Logik und den Methoden der symbolischen Wissensrepräsentation.
Kontakt: Prof. F. von Henke und T. Weithöner (timo.weithoener@uni-ulm.de, Raum 424)
Aufgabenstellung: Die Probleme und Ergebnisse der Forschung sind dem "Normalbürger" nicht immer sofort verständlich. Anlässlich der Nacht der Informatik an der Universität Ulm planen wir ein für Informatik-Laien unmittelbar verständliches System aufzubauen, das anhand eines aus dem Leben gegriffenen Beispiels (Verwandschaftsverhältnisse) die Möglichkeiten automatischem Schlussfolgerns plastisch darstellt (siehe Informatikjahr). Hierzu soll ein spezialisierter, grafisch ansprechender A-Box-Editor erstellt werden, der mit Anbindung an einen Reasoner dem Publikum aufzeigt, wer "der Schwager von Tante Lieschen ist" oder was passiert wenn "Onkel Helmut die Großmutter väterlicherseits heiraten würde".
Voraussetzung: Nützliche Voraussetzung sind Kenntnisse in Logik und den Methoden der symbolischen Wissensrepräsentation. Programmierkenntnisse in Java, Flash, o.ä.
Kontakt: Prof. F. von Henke und T. Weithöner (timo.weithoener@uni-ulm.de, Raum 424)
Aufgabenstellung: Alle bekannte Schlussfolgerungsalgorithmen für OWL (Beschreibungslogiken) sind bisher für die nicht-parallele Verarbeitung konzipiert. Die Arbeit soll diese auf ihre Parallelisierung auf mehrere Prozessoren oder Prozessorkerne untersuchen und einen tableaux-basierte oder relationale prototypische Implementierung für eine einfache Sprache vornehmen.
Voraussetzung: Nützliche Voraussetzung sind Kenntnisse in Logik und den Methoden der symbolischen Wissensrepräsentation oder Datenbanken.
Kontakt: Prof. F. von Henke und T. Liebig (thorsten.liebig@uni-ulm.de, Raum 423) oder T. Weithöner (timo.weithoener@uni-ulm.de, Raum 424)
Aufgabenstellung: Die Web Ontology Language OWL ist eine ausdrucksmächtige, vom W3C standardisierte Sprache im Bereich des Semantic Web. Zur Verarbeitung von OWL Ontologien gibt es verschiedene APIs wie die an der Universität von Manchester entwickelte freiverfügbare OWL-API. Die Arbeit soll die Aktivitäten der Abteilung um die Weiterentwicklung der OWL-API unterstützen, wobei das Ziel verfolgt wird, diese in die offizielle OWL-API einfliessen zu lassen. Dies einzelnen Aufgaben hierzu sind u.a.:
Einzelne Aufgaben können ebenso als Praktikum durchgeführt werden.
Voraussetzung: Voraussetzung sind gute Kenntnisse in XML und Java. Gute Programmierkenntnisse.
Kontakt: Prof. F. von Henke und O. Noppens (olaf.noppens@uni-ulm.de, Raum 442)
Aufgabenstellung: In vielen Anwendungsfeldern wird von Benutzern verlangt,
durchgeführte Tätigkeitkeiten zu protokollieren. Trotz der Tatsache, dass in vielen
Fällen eine automatisierte Weiterverarbeitung der erfassten Informationen erforderlich ist,
erfolgt deren Akquisition oftmals über Freitext oder Formular. So muss beispielsweise
ein Arzt Symptome, Untersuchungsergebnisse, Diagnosen und verordnete Therapie
handschriftlich in einer Patientenakte verzeichnet - obwohl das verwendete Vokabular und
die verschiedenen "Eintragstypen" sehr übeschaubar bzw. fest vorgegeben ist.
Ziel dieses Projektes ist es einen Editor zu entwerfen, der auf Basis einer
Domänen-Ontologie während der Texteingabe eine intelligente Wort- und
Satzvervollstädigung (auto completion) anbietet und nur solche Eingaben erlaubt, die
konsistent mit der verwendeten Ontologie sind.
Es bestehen bereits Vorarbeiten, die eine ähnliche Technologie für ein Query-Interface
verwenden. Auf die entsprechenden Komponenten kann ggf. aufgebaut werden.
Voraussetzung: Nützliche Voraussetzung sind Kenntnisse in Logik und den Methoden der symbolischen Wissensrepräsentation. Programmierkenntnisse in Java.
Kontakt: Prof. F. von Henke und T. Liebig (thorsten.liebig@uni-ulm.de, Raum 423)
In der Abteilung wird ein graphisches, inferenced-based ontology authoring framework OntoTrack entwickelt. Im Rahmen dieser aktiven Tätigkeit fallen eine Reihe von Aufgaben und Forschungsfragen an, welche teilweise sowohl in Form einer Diplomarbeit als auch in Form von Praktikas durchgeführt werden können. Teilweise bauen diese bereits auf existierenden Ergebnissen früherer Arbeiten auf. Zu den Aufgaben gehören u.a.
Voraussetzung: Nützliche Voraussetzung sind gute Kenntnisse in XML und Java.
Kontakt: Prof. F. von Henke und O. Noppens (olaf.noppens@uni-ulm.de, Raum 442)
Aufgabenstellung: Die Abteilung ist aktiv an der Weiterentwicklung eines XML-basierten, standardisierten Protokolls für die Kommunikation von Anwendungen mit DL-Schlussfolgerungssystemen beteiligt. In diesem Zusammenhang entwickeln wir eine Referenzimplementierung für die kommende Version 2.0 dieser Spezifikation. Dabei benötigen wir Unterstützung für die Anbindung an folgende Komponenten:
Voraussetzung: Nützliche Voraussetzung sind gute Kenntnisse von XML und Parsertechnologien. Implementierung in Java (OWL-API) oder Lisp/C (Racer).
Kontakt: Prof. F. von Henke und T. Liebig (thorsten.liebig@uni-ulm.de, Raum 423)
Aufgabenstellung: Die OpenCyc Wissensbasis ist die größte öffentlich erhältliche Wissenbasis symbolischer Informationen über unser tägliches Umfeld. Dieses System besitzt eine Web-basierte Benutzeroberfläche, die eine recht unkomfortable Browsing- und Navigationsfunktionalität besitzt. Ziel ist zum einen ein flexible Exportfunktionalität in das OWL Format und die Anbindung an die Visualisierungskomponente des OntoTrack Ontologieeditors.
Voraussetzung: Nützliche Voraussetzung sind Kenntnisse in Logik und den Methoden der symbolischen Wissensrepräsentation sowie Java oder Lisp.
Kontakt: Prof. F. von Henke und T. Liebig (thorsten.liebig@uni-ulm.de, Raum 423)
| Diplomarbeitsthemen - Planen und Scheduling |
Aufgabenstellung: Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll innerhalb eines gegebenen Kleinst-Szenarios ein effektives Sprachdialogmanagement für das Panda System implementiert werden. Die Planungssoftware Panda wird hierbei genutzt, um Problemlösungen zu ermitteln. Das Sprachdialogsystem soll den Planer mittels dynamisch erzeugter Dialoge im Umgang mit dem Nutzer ergänzen. In einem ersten Schritt sollen Planungsverfahren und Sprachdialogsystem auf die Möglichkeiten untersucht werden, die Interaktion effektiv und effizient zu gestalten. Hierbei stellen sich zwei Kernfragen:
Nach der Klärung dieser Fragen soll die Schnittstelle zum Panda System implementiert werden. Ein prototypisches Sprachdialogsystem, das z.B. durch dynamische Generierung von Dialogabschnitten in VoiceXML Verhandlungen mit dem Nutzer durchführen kann, wird im letzten Abschnitt der Arbeit erstellt. Als Hilfestellung können die Ergebnisse der Diplomarbeit ,,Mixed Initiative Planning", in der eine grafische Oberfläche für Panda entwickelt wurde, dienen. Die Arbeit wird gemeinsam vom Institut für Künstliche Intelligenz und von der Forschungsgruppe Dialogue Systems am Institut für Informationstechnik betreut. Sie richtet an Studenten des Diplom- oder Masterstudiengangs (Medien-)Informatik.
Voraussetzung: Voraussetzung sind:
Kontakt: Prof. S. Biundo-Stephan und Dr. J. Bidot ( julien.bidot@uni-ulm.de, Uni Ost, Gebäude O27, Institut für Künstliche Intelligenz, Raum 4405, Tel.: 0731/50-24123) Prof. W. Minker und Dipl.-Inform. T. Heinroth (tobias.heinroth@uni-ulm.de, Uni West, Institut für Informationstechnik -- Dialogue Systems, Raum 43.1.228, Tel.: 0731/50-26265)
Aufgabenstellung:
Voraussetzung: Voraussetzung sind gute Kenntnisse in Planen & Scheduling und KI-Suchverfahren sowie gute Programmierkenntnisse in Java.
Kontakt: Prof. S. Biundo-Stephan und B. Schattenberg ( bernd.schattenberg@uni-ulm.de, Raum 447)
Aufgabenstellung:
Voraussetzung: Voraussetzung sind gute Kenntnisse in Planen & Scheduling und KI-Suchverfahren sowie gute Programmierkenntnisse in Java (insbesondere GUI-Programmierung).
Kontakt: Prof. S. Biundo-Stephan und B. Schattenberg (bernd.schattenberg@uni-ulm.de, Raum 447)
Aufgabenstellung:
Voraussetzung: Voraussetzung sind gute Kenntnisse in Planen & Scheduling und KI-Suchverfahren sowie gute Programmierkenntnisse in Java.
Kontakt: Prof. S. Biundo-Stephan und B. Schattenberg (bernd.schattenberg@uni-ulm.de, Raum 447)
Aufgabenstellung:
Voraussetzung: Voraussetzung sind gute Kenntnisse in Planen & Scheduling und Logik sowie gute Programmierkenntnisse in Java (insbesondere GUI-Programmierung).
Kontakt: Prof. S. Biundo-Stephan und B. Schattenberg (bernd.schattenberg@uni-ulm.de, Raum 447)
| Diplomarbeits- / Praktikumsthemen - Formale Modellierung und Analyse |
Aufgabenstellung:
SAL (Symbolic Analysis Laboratory) ist eine Sammlung von Werkzeugen
zur formalen Analyse von Transitionssystemen. Im Zentrum stehen eine
ausdrucksstarke Spezifikationssprache zur Beschreibung solcher
Transitionssysteme sowie eine Reihe von unterschiedlichen
Model-Checkern für die Analyse. Während die Analysewerkzeuge allesamt
zu den führenden ihrer Klasse gehören, gestaltet sich die Arbeit mit
SAL wenig fortschrittlich: Spezifikationen werden in einem Text-Editor
geschrieben, die Modellüberprüfung geschieht auf der
Kommando-Zeile. Insbesondere ist auch keine Beweisverwaltung vorhanden, die
darüber buchführt, welche Formeln bewiesen oder widerlegt sind, und
mit welchem Model-Checker die Analysen jeweils durchgeführt wurden.
In dieser Arbeit soll ein Konzept für eine Entwicklungsumgebung für
SAL erarbeitet und prototypisch implementiert werden.
Voraussetzung: Voraussetzung sind gute Programmierkenntnisse, Erfahrung mit Entwicklungsumgebungen sowie mit der Integration verschiedenartiger Softwarekomponenten. Nützlich sind Vorkenntnisse im Bereich Logik und Modellüberprüfung sowie dem Umgang mit SAL
Kontakt: Prof. F. von Henke und H. Pfeifer (Holger.Pfeifer@uni-ulm.de, Raum 446)
Aufgabenstellung:
SAL (Symbolic Analysis Laboratory, siehe oben) beinhaltet auch einen
symbolischen Simulator, mit dem Abläufe von Zustandsübergangssystemen
schrittweise durchgespielt werden können. Da der Simulator eng mit dem
symbolischen Model-Checker von SAL verbunden ist, kann der Benutzer
auch Anfragen der Art "Ermittle einen Pfad zu einem Zustand, in
dem die Eigenschaft P gilt" stellen. Die Ausgabe eines
solchen Pfades beschränkt sich dann aber auf die textuelle Auflistung
der verwendeten Zustandsübergänge und der sich dabei ändernden
Zustandskomponenten und ist somit nur schwer lesbar.
In dieser Arbeit soll ein Konzept für einen graphischen Simulator für
SAL erarbeitet und prototypisch implementiert werden.
Voraussetzung: Voraussetzung sind gute Kenntnisse im Bereich Logik und Modellüberprüfung sowie gute Programmierkenntnisse. Nützlich sind Vorkenntnisse im Umgang mit SAL sowie Erfahrung in der Entwicklung graphischer Benutzerschnittstellen.
Kontakt: Prof. F. von Henke und H. Pfeifer (Holger.Pfeifer@uni-ulm.de, Raum 446)
Aufgabenstellung:
Modellüberprüfung wird häufig auch zu Debugging-Zwecken
eingesetzt. Model-Checker wie die des SAL-Systems (Symbolic Analysis
Laboratory, siehe oben) können überprüfen, ob es Abläufe eines
Zustandsübergangssystems gibt, die zur Verletzung einer gewünschten
Eigenschaft führen und ggf. ein entsprechendes Gegenbeispiel
berechnen. Die Darstellung eines solchen Gegenbeispiels beschränkt
sich in SAL jedoch auf die textuelle Auflistung der verwendeten
Zustandsübergänge und der sich dabei ändernden Zustandskomponenten und ist
somit nur schwer lesbar.
In dieser Arbeit soll ein Konzept für eine graphische Darstellung von
Gegenbeispielen in SAL erarbeitet und prototypisch implementiert
werden.
Voraussetzung: Voraussetzung sind gute Kenntnisse im Bereich Logik und Modellüberprüfung sowie gute Programmierkenntnisse. Nützlich sind Vorkenntnisse im Umgang mit SAL sowie Erfahrung in der Entwicklung von Visualisierungssystemen.
Kontakt: Prof. F. von Henke und H. Pfeifer (Holger.Pfeifer@uni-ulm.de, Raum 446)
Aufgabenstellung:
Binäre Entscheidungsdiagramme (engl. binary decision diagrams,
BDDs) sind eine graphenartige Datenstruktur zur kompakten
Darstellung Boolescher Funktionen und bilden die Grundlage der
meisten Systeme zur symbolischen Modellüberprüfung. Die Bedeutung der
BDDs begründet sich nicht zuletzt daraus, dass einige wenige
Basis-Algorithmen ausreichen, BDDs aufzubauen und zu manipulieren, und
diese sich für viele Fälle überaus effizient verhalten.
In dieser Arbeit soll ein System implementiert werden, das diese
BDD-Operationen graphisch veranschaulicht. Ein besonderes Augenmerk
soll dabei auf die Möglichkeit gelegt werden, die BDD-Algorithmen
schrittweise durchzuspielen, so dass das System auch in der Lehre
eingesetzt werden kann.
Voraussetzung: Voraussetzung sind gute Programmierkenntnisse. Nützlich sind Vorkenntnisse im Bereich Logik sowie Erfahrung in der Entwicklung von Visualisierungssystemen.
Kontakt: Prof. F. von Henke und H. Pfeifer (Holger.Pfeifer@uni-ulm.de, Raum 446)
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