Promotionen der Fakultät für Informatik im Jahr 2012

Kienel, Enrico
"Algorithmen der Bildanalyse und –synthese für große Bilder und Hologramme"
Promotion zum Dr.-Ing.

Gutachter: Prof. Dr. Guido Brunnett (Technische Universität Chemnitz), Prof. Dr. Gerik Scheuermann (Universität Leipzig)

Kürsten, Jens
"A Generic Approach to Component-Level Evaluation in Information Retrieval"
Promotion zum Dr.-Ing.

Gutachter: Prof. Dr. Maximilian Eibl (Technische Universität Chemnitz), Prof. Dr. Vivien Petras (Humboldt-Universität zu Berlin), Prof. Dr. Harald Kosch (Universität Passau)

Abstract englisch:
Research in information retrieval deals with the theories and models that constitute the foundations for any kind of service that provides access or pointers to particular elements of a collection of documents in response to a submitted information need. The specific field of information retrieval evaluation is concerned with the critical assessment of the quality of search systems. Empirical evaluation based on the Cranfield paradigm using a specific collection of test queries in combination with relevance assessments in a laboratory environment is the classic approach to compare the impact of retrieval systems and their underlying models on retrieval effectiveness.

In the past two decades international campaigns, like the Text Retrieval Conference, have led to huge advances in the design of experimental information retrieval evaluations. But in general the focus of this system-driven paradigm remained on the comparison of system results, i.e. retrieval systems are treated as black boxes. This approach to the evaluation of retrieval system has been criticised for treating systems as black boxes. Recent works on this subject have proposed the study of the system configurations and their individual components. This thesis proposes a generic approach to the evaluation of retrieval systems at the component-level.

The focus of the thesis at hand is on the key components that are needed to address typical ad-hoc search tasks, like finding books on a particular topic in a large set of library records. A central approach in this work is the further development of the Xtrieval framework by the integration of widely-used IR toolkits in order to eliminate the limitations of individual tools. Strong empirical results at international campaigns that provided various types of evaluation tasks confirm both the validity of this approach and the flexibility of the Xtrieval framework.

Modern information retrieval systems contain various components that are important for solving particular subtasks of the retrieval process. This thesis illustrates the detailed analysis of important system components needed to address ad-hoc retrieval tasks. Here, the design and implementation of the Xtrieval framework offers a variety of approaches for flexible system configurations. Xtrieval has been designed as an open system and allows the integration of further components and tools as well as addressing search tasks other than ad-hoc retrieval. This approach ensures that it is possible to conduct automated component-level evaluation of retrieval approaches.

Both the scale and impact of these possibilities for the evaluation of retrieval systems are demonstrated by the design of an empirical experiment that covers more than 13,000 individual system configurations. This experimental set-up is tested on four test collections for ad-hoc search. The results of this experiment are manifold. For instance, particular implementations of ranking models fail systematically on all tested collections. The exploratory analysis of the ranking models empirically confirms the relationships between different implementations of models that share theoretical foundations. The obtained results also suggest that the impact on retrieval effectiveness of most instances of IR system components depends on the test collections that are being used for evaluation. Due to the scale of the designed component-level evaluation experiment, not all possible interactions of the system component under examination could be analysed in this work. For this reason the resulting data set will be made publicly available to the entire research community.

Heil, Andreas
"Anwendungsentwicklung für Intelligente Umgebungen im Web Engineering"
Promotion zum Dr.-Ing.

Gutachter: Prof. Dr. Martin Gaedke (Technische Universität Chemnitz), Prof. Dr. Wolfram Hardt (Technische Universität Chemnitz)

Hofmann, Michael
"Effiziente parallele Sortier- und Datenumverteilungsverfahren für Partikelsimulation auf Parallelrechnern mit verteiltem Speicher"
Promotion zum Dr.-Ing.

Gutachter: Prof. Dr. Gudula Rünger (Technische Universität Chemnitz), Prof. Dr. Felix Wolf (Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen)

Abstract deutsch:
Partikelsimulationen repräsentieren eine Klasse von daten- und rechenintensiven Simulationsanwendungen, die in unterschiedlichen Bereichen der Wissenschaft und der industriellen Forschung zum Einsatz kommen. Der hohe Berechnungsaufwand der eingesetzten Lösungsmethoden und die großen Datenmengen, die zur Modellierung realistischer Probleme benötigt werden, machen die Nutzung paralleler Rechentechnik hierfür unverzichtbar. Parallelrechner mit verteiltem Speicher stellen dabei eine weit verbreitete Architektur dar, bei der eine Vielzahl an parallel arbeitenden Rechenknoten über ein Verbindungsnetzwerk miteinander Daten austauschen können. Die Berechnung von Wechselwirkungen zwischen Partikeln stellt oft den Hauptaufwand einer Partikelsimulation dar und wird mit Hilfe schneller Lösungsmethoden, wie dem Barnes-Hut-Algorithmus oder der Schnellen Multipolmethode, durchgeführt. Effiziente parallele Implementierungen dieser Algorithmen benötigen dabei eine Sortierung der Partikel nach ihren räumlichen Positionen. Die Sortierung ist sowohl notwendig, um einen effizienten Zugriff auf die Partikeldaten zu erhalten, als auch Teil von Optimierungen zur Erhöhung der Lokalität von Speicherzugriffen, zur Minimierung der Kommunikation und zur Verbesserung der Lastbalancierung paralleler Berechnungen.

Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Entwicklung eines effizienten parallelen Sortierverfahrens und der dafür benötigten Kommunikationsoperationen zur Datenumverteilung in Partikelsimulationen. Hierzu werden eine Vielzahl existierender paralleler Sortierverfahren für verteilten Speicher analysiert und mit den Anforderungen von Seiten der Partikelsimulationsanwendungen verglichen. Besondere Herausforderungen ergeben sich dabei hinsichtlich der Aufteilung der Partikeldaten auf verteilten Speicher, der Gewichtung zu sortierender Daten zur verbesserten Lastbalancierung, dem Umgang mit doppelten Schlüsselwerten sowie der Verfügbarkeit und Nutzung speichereffizienter Kommunikationsoperationen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird ein neues paralleles Sortierverfahren entwickelt und in die betrachteten Anwendungsprogramme integriert. Darüber hinaus wird ein neuer In-place-Algorithmus für der MPI_Alltoallv-Kommunikationsoperation vorgestellt, mit dem der Speicherverbrauch für die notwendige Datenumverteilung innerhalb der parallelen Sortierung deutlich reduziert werden kann. Das Verhalten aller entwickelten Verfahren wird jeweils isoliert und im praxisrelevanten Einsatz innerhalb verschiedener Anwendungsprogramme und unter Verwendung unterschiedlicher, insbesondere auch hochskalierbarer Parallelrechner untersucht.

Reichelt, Toni
"A Model Driven Approach for Services Based System Design Using Interaction Templates"
Promotion zum Dr.-Ing.

Gutachter: Prof. Dr. Wolfram Hardt (Technische Universität Chemnitz), Prof. Dr. Martin Gaedke (Technische Universität Chemnitz)