Volume 51, Issue 2

Mobility has become an important part of our daily life, but caused by numerous challenges the development of mobile applications in the sense of location-aware applications for mobile devices is complex and time-consuming. To overcome the challenges, a software support for rapid development of mobile applications is needed. Reusability is an appropriate approach to achieve this goal. When developing mobile applications it can be observed that some functionalities such as, e. g., location sensing and map display are required in most cases. Therefore we developed the Companion platform which provides these functionalities as reusable modules in a pre-defined architecture. It supports developers in the difficult mobile development by allowing them to realize their application ideas faster and with higher quality based on a simple building block concept. The Companion platform is used for a broad variety of applications and advances continuously based on long experiences in the area of mobile application development.

The design of data management for mobile applications is a non-trivial task. Even with today´s much more powerful devices, we must consider limited resources: size and persistence of the local data storage, limited bandwidth and reliability of connection for data transmissions to remote servers, and constraint energy consumption of the used algorithms. In this article we focus on client/server approaches. We classify existing techniques and support the designer of data management functionalities for mobile applications with a set of fundamental characteristics of replication, hoarding and caching solutions.

Context-aware applications adapt their behavior according to the current situation. In this paper we present a layered model to separate different tasks and concerns in designing data models for context-aware applications. The layers are discussed along the Nexus approach, which is designed to support large-scale, mobile applications by federated context models. Furthermore, related approaches are described and compared.

There are many limitations and benefits of mobile technology and the specific situation of mobile users adds complexity through additional parameters that designers need to address. This makes designing user interfaces and user interaction for mobile applications a very complex task. To address this complexity we propose an interaction design approach using patterns for mobile interaction design. We present an iterative user centered development process which integrates the usage of an interaction pattern library within the interaction design process. By using the pattern approach, not only functional and interaction requirements but also architectural issues are considered. In addition we present tools for designers that enable them to use the pattern library according to the categorization of functionality and interaction representing the dimensions of a design task especially in mobile environments. The proposed method guides developers in their task to design interaction that matches the project´s requirements.

Zusammenfassung Während Schaltungen noch bis vor einigen Jahren vornehmlich in Rechenanlagen Verwendung fanden, werden sie zunehmend ein Teil unserer täglichen Umgebung und finden in vielen sicherheitskritischen Bereichen Anwendung. Exemplarisch seien hier medizinische Apparaturen und die Automobilindustrie genannt. Schon heute entstehen z.B. in dem zuletzt genannten Bereich bis zu 40% der Kosten durch die Elektronik. Hinzu kommt, dass hier immer mehr sicherheitsrelevante Komponenten, wie Bremsen und Lenkung, elektronisch unterstützt bzw. gesteuert werden. Daher werden immer höhere Anforderungen an die Verfahren gestellt, die die Korrektheit dieser Schaltungen und Systeme gewährleisten sollen. In den vergangenen Jahren wurden große Fortschritte erzielt, doch durch die immer höhere Komplexität der Systeme und den Einsatz neuer Technologien müssen auch die Werkzeuge weiterentwickelt werden, die die Qualität sicher stellen. Ein wesentlicher Aspekt bei der Erstellung von Schaltungen und Systemen ist der Test. Die durch den Test entstehenden Kosten betragen bis zu 30% der Gesamtkosten der Fertigung. Eine grundlegende Methode zum Testen ist die Generierung von Testmustern ausgehend von einem System und einem betrachteten Fehlermodell. In den frühen 90er Jahren wurden Verfahren zur automatischen Testmustergenerierung (ATPG = Automatic Test Pattern Generation) basierend auf Boolescher Erfüllbarkeit (SAT = Satisfiability) vorgeschlagen. Aufgrund der Mächtigkeit moderner SAT-Beweiser sind diese Verfahren wieder in den Fokus der Forschung gerückt. In dieser Arbeit werden die grundlegenden Mechanismen der Methode vorgestellt und aktuelle Erweiterungen diskutiert. Es zeigt sich, dass es möglich ist, große industrielle Schaltungen mit diesen Verfahren effizient zu bearbeiten. Abschließend werden aktuelle Forschungsaufgaben identifiziert.

What is necessary to enhance the command of complex technical systems in order to reach the ease and naturalness of human communication? How can we endow technical devices with the necessary cognitive abilities to support humans at a high level of semantic interaction offering true flexibility by virtue of adaptivity, self-organization, and learning? These are the guiding questions of the Excellence Cluster “Cognitive Interaction Technology” established since November 2007 at Bielefeld University. It focusses the efforts of computer scientists, psychologists, linguists, physicists and biologists on the goal of establishing cognitive interfaces that facilitate the use of complex technical systems by providing a high level of semantic interaction. This combines interdisciplinary, basic, and applied research beyond the classical confines of artificial intelligence. It aims at a thorough understanding of the processes and functional constituents of cognitive interaction in order to replicate it in technical systems including the development of evaluation methodologies and tool-kits for such systems. The research agenda of the EC is organized around four central topic areas: Motion Intelligence, Attentive Systems, Situated Communication, Memory and Learning. In addition, the EC is offering a cross-disciplinary education program.

Zusammenfassung In der algorithmischen Spieltheorie modellieren wir das Verhalten von eigennützigen Agenten in großen Netzwerken als strategisches Spiel: Jeder Agent versucht, den eigenen Nutzen zu maximieren, ohne dabei auf mögliche Verschlechterungen für andere Agenten Rücksicht zu nehmen. Das dominierende Lösungskonzept in solchen Spielen ist das Nash-Gleichgewicht, ein Zustand, in dem kein Agent seine eigene Situation verbessern kann. Zwar ist es unstreitig, dass ein solcher Zustand stabil ist, aber es ist nicht unmittelbar klar, wie er erreicht werden kann, da eine Berechnung durch die Agenten auf Grund fehlenden Wissens und mangelnder Berechnungskraft nicht möglich ist. In dieser Arbeit betrachten wir daher ein dynamisches Modell, in dem die Agenten parallel und unabhängig voneinander einfache Verbesserungsschritte ausführen, die nur auf lokal verfügbarer Information basieren. Wir zeigen, dass eine Population von Agenten auf lange Sicht zu einem Nash-Gleichgewicht konvergiert. Ein Hauptproblem ist dabei das unkoordinierte parallele Vorgehen der Agenten, das zu einem Überschießen führen kann. Wir geben ein Kriterium an, das sicher stellt, dass dieser Effekt nicht auftritt, und zeigen, dass auch in sehr großen Netzwerken schnelle Konvergenz zum Gleichgewicht möglich ist.