Labor Ubiquitous und Web-Applications

Das Labor

Der Fokus des Labors liegt auf mobilen Anwendungen unter anderem für Smartphones, einschließlich sogenannter Apps und Web Browser-Anwendungen. Das Labor erforscht die Entwicklung von qualitativ hochwertiger Software. Es verwendet etablierte Methoden der Softwaretechnik oder entwickeln diese weiter, wie modell-basierte Entwicklung, Testen und Usability Engineering. Ein Schwerpunkt liegt auf Variabilitätsmanagement und neuen Benutzer-Schnittstellen basierend auf Sensoren.

Das Labor unterstützt die Studierenden der Fakultät M+I im Programmierprojekt zur Veranstaltung Ubiquitous Applications,  bei Master- und Bachelorprojekten, Abschlußarbeiten (Thesis Projekte) und weiteren Lehrveranstaltungen und verleiht dafür Smartphones und Rechner.

Über Ubiquitous Computing

Zu Beginn der 1980er Jahre wurden Computer durch die Einführung von graphischen Benutzer-Schnittstellen zu Geräten für Endnutzer.  Am Anfang des 21. Jahrhunderts erlauben mobile und verteilte Technologien und interaktive Systeme neue Formen Kommunikation miteinander und der Wechselwirkung mit der Welt! Neue Technologien unterstützt die sozialen, kulturellen und ästhetischen Seiten des alltäglichen Lebens und bringen die Medizin und alle anderen Wissenschaften voran. 

Viele Erfinder im Umkreis des Internets waren davon getrieben, Kommunikation zwischen Menschen zu ermöglichen und diese auf den Menschen zugeschnitten zu gestalten sowie dem Menschen Zugriff auf Wissen zu ermöglichen (Vannevar Bush, JCR Licklider, Douglas Engelbart, Ted Nelson, Marc Weiser, Tim Berners Lee und viele andere)!

Schon gewusst?

  • 1960 wurde eine Variante des Hypertexts erfunden: Ted Nelson berücksichtigte dabei bidirektionale Links und Mikropayment.
  • 1969 wurde das Internet gestartet: Forschungsinstitute der USA tauschten die ersten Emails und Files aus!
  • 1989 wurde der Grundstein für das World-Wide-Web gelegt: Tim Berners Lee erfand für das CERN die Hypertextmarkup Language, Suchmaschine, Browser und einen Vorläufer des http-Protokolls. 

 

Lehrveranstaltung

Thesisarbeiten im Bereich der Software-Entwicklung erfordern eine softwaretechnische Herangehensweise an eine Problemstellung, d.h. eine Analyse der Anforderungen und eine Modellierung der Lösung, insbesondere ein Modell der Daten. Ein solides ER-Diagramm oder ähnliches für die zugehörige Datenbank ist das wertvollste Asset einer Software-Entwicklung, da Tools für die Realisierung (von Frameworks über Sprachen bis hin zu web-basierten Ansätzen) extrem schnelllebig sind. 

Im Bereich Bachelor wird eine softwaretechnische Vorgehensweise erwartet. Diese wird in einigen Bachelorstudiengängen der Fakultät Medien bereits im Grundstudium gelehrt. Im Bereich Master wird eine wissenschaftliche Fragestellung erwartet.

Vorlesung und Labor (Wahlfach)

Die Studierenden lernen die Grundkonzepte von Spielen auf Smartphones kennen wie Grafik, Animation, Sound, Touch, sensorbasierte Steuerung, Physik von Spielen, Levels, Highscore, etc.
Am Beispiel von Java für Android entwickeln sie eine Spielidee und setzen diese um.

Vorlesung/Projektarbeit (nur auf Englisch)

Veranstaltung im Sommersemester für den Master CME und MuK, im wählbaren Modul Ubiquitous Communication, mit zugehörigem Programmierprojekt von 75 Stunden zusätzlich zur Vorlesung, in dem die Studierenden eine Smartphone-App erstellen.

Veranstaltung für die Bachelorstudiengänge MI und UNITS und die Masterstudiengänge MuK und CME. Im Team vertiefende Beschäftigung mit einem Thema aus dem Bereich Ubiquitous und Web-Applications und praktische Erfahrung mit dem Projektmanagement.

Veranstaltung für den Bachelorstudiengänge MI. Das Praktikum vertieft die Themen Anforderungsdefinition, UI Design, Datenstrukturen, UML-Modelle, Programmierung und Testen anhand eines kleinen Softwarespiels in Java. Die Aufgabenstellung wechselt jedes Semesters.

Projekte und Kooperationen

Studentische Projekte

  • Freund abholen
    Die App soll dazu dienen eine abzuholende Person zu informieren, wenn man sich ihr nähert. 
  • Sprücheberatung
    Die App soll durch Schütteln einen zufälligen Spruch aus der Datenbank anzeigen. Ein erneutes Schütteln soll einen neuen Spruch anzeigen. 
  • Connecting People
    Die App erlaubt Benutzern verschiedene Soziale Netzwerke zu verbinden  (z.B Facebook, Hi5, StudiVZ).
  • Partial Blind-date
    Diese App tauscht Text-Messages aus zwischen Personen in der Nähe, die mit Bluetooth verbunden sind. Sie ist ideal für schüchterne Menschen, die sich nicht trauen mit einer anderen Person ein Gespräch zu beginnen.
  • Film-Probe
    Der Zweck dieser Anwendung ist, dem Benutzer zu ermöglichen, einen schnellen Überblick über einen bestimmten Film zu bekommen. Der Überblick beinhaltet das Internet-Rating des Films, Poster und Trailers.
  • Video Search Engine 
    Eine schnelle Video Such-Anwendung, die in mehreren Datenbanken sucht (zB Youtube, Dailymotion) und die besten Ergebnisse findet.
  • Rassel
    Mit der Java-Android-App „Rassel“ lassen sich wie mit einer echten Rassel Geräusche durch Schütteln des Smartphones erzeugen.
  • Sanduhr
    Dreht man das Smartphone in der vertikalen Richtung einmal herum, fängt die Zeit und der Sand in der Java-Android-App an zu laufen.
  • Schatzfinder
    Die Java-Android-App verwendet GPS dazu, einen bestimmten Punkt auf der Erde zu finden.
  • Stein,Schere & Papier
    Der Klassiker „Stein,Schere & Papier" als Java-Android-App für zwei Smartphones, die sich über Bluetooth verbinden.
  • Weitwurf
    Die Java-Android-App bestimmt zu einer Bewegung die Beschleunigung und eine entsprechende Wurfweite (diese App wurde bisher nicht realisiert).
  • Street Racer
    In der Android-Flash-App wird der Rennwagen durch Neigung des Smartphones nach links und rechts durch die Kurven gesteuert.

Forschungsprojekte und Kooperationen

Wir erforschen die Entwicklung von sogenannten Apps für Android Smartphones, welche die Sensoren des Smartphones nutzen, einschliesslich der GPS-Einheit. Unser Ziel ist die Entwicklung qualitativ hochwertiger Software. Mit Beschleunigungssensoren, Gyrometer und Kompass kann kontrolliert werden, wie das Smartphone ausgerichtet und bewegt wird. Dies kann zur Steuerung von Applikationen durch Bewegung des Smartphones in der Hand verwendet werden.

Werden jeweils einzelne Sensoren zur Berechnung einer Bewegung verwendet, akkumulieren sich Messfehler. Darüberhinaus erzeugt jede Zeile Code für die Weiterverarbeitung der Messwerte eine Latenz in der Reaktion. Daher erfordert die Programmierung mit Sensoren ein vertieftes Verständnis der Physik und Mathematik. Wir untersuchen, wie Messfehler durch geschickte Kombination von Sensoren programmatisch minimiert werden können und wie weit die Reaktionszeit in Software verbessert werden kann. Dieser Ansatz ist auch als "Sensor Fusion" bekannt, sowohl in Hardware wie Software.

Die Aspektorientierung ist eine Weiterentwicklung objektorientierter Programmiersprachen wie Java und Modellierungssprachen wie UML. Das Labor erforscht den Einsatz von Graphtransformationen als Semantik für UML-Aktivitätsdiagramme, insbesondere für eine aspektorientierte Erweiterung. Dabei sollen die formalen Analysetechniken der Graphtransformationen auf Anwendbarkeit und Nutzen für die aspektorientierte Modellierung untersucht werden. Die Erkenntnisse werden mittels des Graphtransformationswerkzeuges AGG/Actigra an einem Beispiel validiert.

Buchbeitrag:

Mehner-Heindl, Katharina; Monga, Mattia; Taentzer, Gabriele: Analysis of Aspect-Oriented Models Using Graph Transformation Systems. In Moreira, Ana [Hrsg.]; Chitchyan, Ruzanna[Hrsg.]; Araújo, João [Hrsg.]; Rashid, Awais [Hrsg.]: Aspect-Oriented Requirements Engineering, pp. 243-270, ISBN 978-3-642-38639-8, Springer (Berlin Heidelberg/Germany) (2013)

(Preprint)

Veröffentlichungen

Buchbeitrag

Mehner-Heindl, Katharina; Monga, Mattia; Taentzer, Gabriele: Analysis of Aspect-Oriented Models Using Graph Transformation Systems. In Moreira, Ana [Hrsg.]; Chitchyan, Ruzanna[Hrsg.]; Araújo, João [Hrsg.]; Rashid, Awais [Hrsg.]: Aspect-Oriented Requirements Engineering, pp. 243-270, ISBN 978-3-642-38639-8, Springer (Berlin Heidelberg/Germany) (2013)
(Preprint)

Wozniak, Peter; Mehner-Heindl, Katharina; Rüdebusch, Tom; Müller, Felix. Dynamisches Augmented Reality mittels nachladbaren 3D- und Markerdaten. In Proceedings Virtuelle und Erweiterte Realität - 10. Workshop der GI-Fachgruppe VR/AR, ISBN 978-3-8440-2211-7, Shaker Verlag (Aachen/Germany) (2013). (Poster, Preprint)

Vauderwange, Oliver; Dressler, Paul; Curticapean, Dan; Wozniak, Peter. Digital devices: Big challenge in color management. SPIE Optics + Photonics 2014, Optical Engineering + Applications, Optics Education and Outreach III, San Diego, USA, 2014. (Link)

Curticapean, Dan; Wozniak, Peter; Israel, Kai; Vauderwange, Oliver, Dressler, Paul.
Increased knowledge transfer by using modern high-speed camera. SPIE Optics + Photonics 2014 Optical Engineering + Applications, Optics Education and Outreach III, San Diego, USA, 2014. (Link)

Dressler, Paul; Wielage, Heinz-Hermann; Haiss, Ulrich; Vauderwange, Oliver; Wozniak, Peter; Curticapean, Dan. Microcontrollers and optical sensors for education in optics and photonics. SPIE Optics + Photonics 2014 Optical Engineering + Applications, Optics Education and Outreach III, San Diego, USA, 2014. (Link)

Wozniak, Peter: Dynamisches Augmented Reality für Mobilgeräte auf Basis
von Unity3D und Vuforia
, 2013. Masterthesis

Wozniak, Peter: Video Tracking für Videoinstallationen, 2010. Bachelorthesis

Events / News

Der Co-Founder Vinh Phuc Dhin von PitchView, Freiburg, spricht über Kotlin und Flutter.

Am Donnerstag, den 17. Februar präsentiert die Fakultät M+I Filme, Bilder und Ideen auf der großen Leinwand. Ab 16:30 Uhr sind alle herzlich eingeladen, die Werke der Studierenden aus dem letzten Semester im D-Bau zu bewundern. Audio-Video Kompositionen, Smartphone-Apps, Interaktive Anwendungen und Radiofeatures werden ebenfalls zu sehen und zu hören sein. Programm Werkschau

Links

Konferenzen und Workshops

  • Konferenz “Mensch und Computer 2015″
  • 15th IFIP International Conference on Human-Computer Interaction
  • IEEE Conference Virtual Reality
  • IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR)
  • Journal of Virtual Reality and Broadcasting

Interessante Projekte

  • VENUS Projekt
    Gestaltung technisch-sozialer Vernetzung in situativen ubiquitären Systemen
  • WEBINOS Project
    Webinos ist ein EU-Projekt für eine einheitliche Plattform für Web-Anwendungen auf Handy, PC, Home-Media (TV) und In-Car Geräten.

Quellen für Entwickler