Bachelor-/Masterarbeiten, Hiwi-Stellen

Offene Hiwi-Stellen

Zur Weiterentwicklung unserer PHP-basierten Literaturverwaltung haben wir derzeit eine Hiwi-Stelle ausgeschrieben. Bei Interesse bitte bei Michael Hamann, M.Sc. melden. Wer sich für eine andere Hiwi-Stelle am ITI Wagner interessiert, sollte bei Mitarbeitern nachfragen.

Offene Bachelor- und Masterarbeiten

Die hier aufgeführten Themenbereiche decken den Großteil der Forschungsthemen am Lehrstuhl ab. Es gibt (fast) immer aktuelle, konkrete Themen für Abschlussarbeiten in den genannten Bereichen. Interessierte Studierende sollten sich an die jeweils genannten Mitarbeiter wenden.

Algorithmen für Energienetze

Ein Energieversorgungsnetz besteht aus Produzenten, dem Netzwerk selbst, verschiedenen Netzkomponenten, wie z.B. Transformatoren, und den Verbrauchern. Dabei ist die Hauptaufgabe des Netzes eine zuverlässige und kosteneffiziente Energieversorgung sicher zu stellen. Aufgrund der sich ändernden Netzsituation durch den Wechsel hin zu erneuerbaren Energien ändert sich der Energiefluss im Netz gegenüber bisherigen Szenarien grundlegend. Das bisherige Netzwerk besteht aus hierarchischen Schichten, in denen der Fluss von der obersten (den Kraftwerken) zur untersten Schicht (den Verbrauchern) unidirektional fließt. Dieser ist in zukünftigen Energienetzen bidirektional, da durch die Energiewende unabhängige Energieproduzenten in fast allen Schichten des Netzes existieren, die sowohl Energie erzeugen als auch verbrauchen können. Aus der Problemstellung das bisherige Netz an die neuen Betriebsszenarien anzupassen, ergeben sich eine Reihe interessanter Optimierungsprobleme und damit verbundene algorithmische Fragestellungen, etwa die optimale Platzierung von Kontrolleinheiten oder die optimale Erweiterung des Netzes durch neue Trassen.

Ansprechpartner: Dr. Ignaz Rutter und Franziska Wegner, M.Sc.

Beobachtbarkeit von Multidomänen-Energieverteilnetzen

Die Energieversorgungssysteme befinden sich in einer Phase fundamentaler Veränderungen, in deren Folge die bestehende zentrale Energieversorgung in getrennten physikalischen Domänen in eine dezentrale domänenübergreifende Versorgungsstruktur übergeht. Wichtige Bestandteile dieser Entwicklung sind die Erneuerbaren Energien (EE), die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), Energiespeicher sowie die Power-to-X Technologien. Die entsprechenden Anlagen operieren meist auf Verteilnetzebene und verursachen dort zeitlich schwankende Leistungsflüsse, welche aufgrund einer unzureichenden Sensorausstattung für die Netzbetreiber nicht detektierbar sind. In der Folge kommt es zu unzulässigen Grenzwertverletzungen, z.B. für die Spannung im elektrischen Netz oder den Druck im Gasnetz. Deshalb stellt sich die Frage, wo Sensoren platziert werden müssen, um ein Multidomänen-Energieverteilnetz beobachtbar zu machen.

Ausschreibung: Beobachtbarkeit von Multidomänen-Energieverteilnetzen (engl. Ausschreibung)

Ansprechpartner: Martin Pfeifer, M.Sc. und Franziska Wegner, M.Sc.

Graphenzeichnen

Das Graphenzeichnen beschäftigt sich mit der geometrischen Repräsentation von Graphen und Netzwerken. Die Anwendungen reichen von Visualisierungen von Graphen für menschliche Betrachter bis zu Layouts integrierter Schaltkreise. Aus wissenschaftlicher Sicht bietet das Gebiet ein breites Spektrum an Themen für Abschlussarbeiten, von theoretischen Betrachtungen (z.B. Existenz von Zeichnungen oder Algorithmen mit gewissen Eigenschaften) bis hin zu praxisnahen Fragestellungen, die konkrete Anforderungen einer Anwendung modellieren und durch Anpassung etablierter Algorithmen oder Entwicklung neuer Techniken lösen sollen.

Ansprechpartner: Dr. Tamara Mchedlidze, Dipl.-Inform. Benjamin Niedermann, Dr. Ignaz Rutter

Aktuelle Beispielthemen (weitere Themen auf Anfrage):

Digital Humanities

Digital Humanities ist ein Forschungsbereich in der Schnittstelle von Informatik und Geisteswissenschaften wie Geschichte, Philosophie, Literatur, Kunst, Archäologie, Musik sowie Kultur- und Sozialwissenschaften. Wissenschaftler im Bereich der Digital Humanities verwenden computergestützte Verfahren, um existierende Forschungsfragen in den Geisteswissenschaften zu beantworten oder neue Ansätze zu entwickeln. Abschlussarbeiten behandeln reale Probleme denen Forscher der Geisteswissenschaften in ihrer Forschung und ihren Studien begegnen. Ein typisches Ziel einer Abschlussarbeit ist es, algorithmische Methoden zu untersuchen um solche Probleme anzugehen.

Ansprechpartner: Dr. Tamara Mchedlidze

Algorithmische Kartografie und Geometrie

In der Visualisierung von Landkarten treten vielseitige Problemstellungen auf, die sich mit Methoden der algorithmischen Geometrie lösen lassen. Dies gilt insbesondere für dynamische und interaktive Darstellungen, beispielsweise auf Smartphones oder Navigationssystemen, aber auch für unkonventionelle statische Karten. Beispiele sind Beschriftungsalgorithmen zur Platzierung von Objektnamen, Algorithmen zur Erstellung von Flächenkartogrammen oder für Anfahrtskizzen im Straßennetz. Das Themengebiet bietet je nach Interesse Arbeiten mit stärkerem Fokus auf die Theorie oder die Praxis.

Ansprechpartner: Dipl.-Inform. Benjamin Niedermann

Drahtloskommunikation / Sensornetzwerke

Verteilte Berechnung von Algorithmen zur effizienten Kommunikation, sowie geometrische Fragestellungen rund um Greedy-Routing sind die Forschungsschwerpunkte dieses Themengebietes. Im erstgenannten Bereich werden vor allem verteilte Algorithmen zur Knotenfärbung, sowie deren Verwendung zur Steigerung der Kommunikations-Effizienz untersucht. Die geometrischen Fragestellungen umfassen Routing basierend auf virtuellen Koordinaten sowie die Charakterisierung von Graphen die Greedy-Routing erlauben. Beide Themengebiete bieten Fragestellungen die sich für theoretische sowie experimentelle Arbeiten eignen.

Ansprechpartner: Dipl.-Inform. Roman Prutkin

Routenplanung und Kürzeste-Wege-Algorithmen

Navigation in Verkehrsnetzen ist ein alltägliches Problem. Hierbei modelliert man das Netzwerk üblicherweise als gewichteten Graphen. Legt man zum Beispiel Reisezeit als Kantenmetrik zugrunde, lassen sich mit diesem Ansatz schnellste Routen berechnen. Dijkstras wohlbekannter Algorithmus aus dem Jahre 1959 findet die gewünschte Route, allerdings sind Verkehrsnetze so groß (das Straßennetzwerk von West- und Mittel-Europa besteht aus ca. 45 Millionen Straßensegmenten), dass der klassische Ansatz zu lange für eine Anfrage braucht. Desweiteren findet dieser Ansatz nur eine einzige Route. Zur Unterstützung von gemischten Verkehrsnetzen, die zum Teil einem Fahrplan unterliegen (Auto, Zug, Fahrrad, Fußwege, …), die Einbeziehung von aktuellen und historischen Stauinformationen, die Abwägung mehrerer Kriterien (Reisezeit, Preis, Energieverbrauch, …) sind erweiterte Modellierungen nötig. Um zugleich Benutzerinteraktivtät oder server-basierte Systeme mit vielen Millionen Anfragen pro Tag zu unterstützen, ist die Entwicklung von Beschleunigungstechniken für Dijkstra's Algorithmus Gegenstand aktueller Forschung. Diese reichern in einem Vorverarbeitungsschritt das Netzwerk mit Zusatzinformationen an, um anschließend die Berechnung von kürzesten Wegen zu beschleunigen.

Wir bieten in diesem Themenfeld Bachelor- und Masterarbeiten sowohl für theoretische Untersuchungen als auch für die praktische Umsetzung an, die den Algorithmenentwurf um Implementierung und ausführliche experimentelle Evaluation auf realistischen Datensätzen ergänzt.

Ansprechpartner: Tobias Zündorf, M.Sc., Moritz Baum, M.Sc., Valentin Buchhold, M.Sc. und Dipl.-Inform. Ben Strasser.

Graphenclustern

Beim Clustern von Graphen geht es darum, Subgraphen (Cluster oder auch Communities genannt) zu finden, die strukturell dicht sind, d.h. dass es innerhalb eines Clusters mehr Verbindungen gibt als zwischen den Clustern. Ob diese Cluster überlappen, ist Definitionssache, genauso, was denn „gute“ Cluster sind. Hierdurch gibt es eine Vielzahl von Qualitätsmaßen und heuristischen Algorithmen. Auch die Generierung von Graphen mit vorgegebener Clusterstruktur und die Analyse von bekannten oder vermuteten Clusterungen auf realen Netzwerken zählen zu dem Bereich. Unser derzeitiger Forschungsschwerpunkt liegt auf großen Graphen, die unter Umständen auch nicht mehr in den Hauptspeicher passen. Der Themenbereich für Abschlussarbeiten kann von theoretischen Komplexitätsbetrachtungen bis hin zu experimentellen Benchmarks sowohl hinsichtlich Performance als auch Qualität reichen.

Ansprechpartner: Michael Hamann, M.Sc.

Abgeschlossene Bachelor- bzw. Masterarbeiten und Dissertationen