Wahlmodul Informatik (STG- Jahr 3)

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1 D U A L E H O C H S C H U L E BadenWürttemberg Studienbereich Technik Wahlmodul Informatik (STG Jahr 3) (T2INF4902) Studiengang Informatik Formale Angaben zum Modul Studienrichtung Informationstechnik Vertiefung Modulbezeichnung Sprache Nummer Version Modulverantwortlicher Wahlmodul Informatik (STG Jahr 3) Deutsch T2INF Prof. Friedemann Stockmayer Verortung des Moduls im Studienverlauf Semester Voraussetzungen für die Teilnahme Modulart Moduldauer 6. Sem. Lokales Profilmodul 1 Eingesetzte Lehr und Prüfungsformen Lehrformen Lehrmethoden Vorlesung, Vorlesung, Labor, Vorlesung, Übung, Vorlesung, Übung, Labor Lehrvortrag, Diskussion, Lehrvortrag, Diskussion, Gruppenarbeit Prüfungsleistung Klausur Benotung Standardnoten Prüfungsumfang (in min) 120 Workload insgesamt (in h) 75,0 Workload und ECTS davon Präsenzzeit (in h) davon Selbststudium (in h) 36,0 39,0 ECTSPunkte 5 Sachkompetenz Selbstkompetenz Sozialethische Kompetenz Übergreifende Handlungskompetenz Qualifikationsziele und Kompetenzen Im Rahmen eines vorgegebenen Auswahlkataloges besteht die Möglichkeit zur spezifischen Erweiterung oder Vertiefung des Curriculums Kommunikationsinformatik. Sofern der Auswahlkatalog es zulässt, hat der Studierende die Möglichkeit seine vorwiegend berufliche Handlungskompetenz zu erweitern. Dies gelingt entweder durch Aufgreifen von Spezialthemen (Vertiefung), oder Erschließung neuer Themen (auch Randgebiete). Seite 1

2 Lehr und Lerneinheiten Data Mining Lerneinheiten und Inhalte Verfahren, Algoritmen und Visualisierung Associations Clustering Classification Regression Deviation Detection Alternativ zur Behandlung algorithmischer Ansätze, können grafische Methoden behandelt werden. C# /.Net 1 Präsenz Selbststudium Überblick über das.net Framework: Die Entwicklungsumgebung VS2008 / SharpDevelop / Monodevelop,.NET FrameworkTools Grundlagen der CLR: Reference Types vs. Value Types, Boxing und Unboxing, Schnittstellen und Generika, Events und Delegates, Ausnahmebehandlung, Automatische Speicherverwaltung Ein und Ausgabe: StringHandling und RegEx, Zugriff auf das Dateisystem, Streams (FileStream, MemoryStream, CompressionStreams,...) Listen (Queue, Stack, Dictionary,...) Serialisierung Debugging von.netapplikationen: DebuggerKlasse / TraceKlasse, DebuggerAttribute, Breakpoints Oberflächenprogrammierung mit Windows Forms:.Kennenlernen grundlegender UIControls (z.b. Panels, Buttons, TextBox, Labels,...),Dialogfenster (OpenFileDialog, SaveFileDialog, ) MDI vs. SDI, Asynchrones Programmieren mit dem BackgroundWorkerControl, Drag & Drop, Drucken, Lokalisierung / Globalisierung von Anwendungen Ausblick auf.net 3.0/.NET 3.5, Windows Presentation Foundation C++ Geschichtliche Einordnung der Sprache C++ Entwicklungsgeschichte Wesentliche Sprachmerkmale Vor und Nachteile der Sprache C++ Unterschiede zur Sprache Java Dateiorganisation in C++, Modulkonzept, Header und Implementierungsfile Hauptprogramm, Programmeintrittspunkt Ein und Ausgabestream, Namespace Übersetzen und Binden Formatierte Ausgabe, Strings aus der Sprache C, ANSI/ISO Klasse string Präprozessor Zeiger, Objektinstanzen Konstruktor/Destruktor void* Zeiger und NULL Zeiger Initialisierungen in C++ Kopieren von Objekten, flache Kopie, tiefe Kopie Copy Konstruktor Überladen des Assignment Operators Symbolische Konstanten Initialisieren von Klassenattributen, konstante Attribute Rein lesende Methoden, const nach Methodensignatur Aufzählungstypen, konstanten Datenstrukturen mit struct Call by value, Call by pointer, Call by reference DefaultParameter Überladen von Operatoren Vererbung, Konstruktoren bei der Vererbung Friend Klasse, Sichtbarkeitsregeln Mehrfachvererbung Zugriffskontrolle bei Vererbung Virtuelle Methoden, Polymorphie Abstrakte Klassen const vor Parametern einer Funktion/Methode const vor dem Rückgabewert einer Funktion/Methode Emotional Computing Linux 1 Grundsätzliches/Einleitung: Geschichte, Was ist eigentliche Linux, Unterschiede Windows/Linux, Lizenzen, Distributionen, Support, Dokumentationskonzepte Installation und erste praktische Erfahrungen: Knoppix, Suse oder eine andere MajorDistribution, KDE und andere Oberflächen Shell/Konsole: Shell und ihre Kommandos, Pipes Benutzer, Dateirechte, Prozesse, Bootprozess von Linux, Runlevels Dateisystem: Dateitypen, Standardfilesystem (FHS), Logdateien Netzwerk: Einleitung/Netzkonfiguration, Eatzgebiete von Linux im Netzwerk, Servertypen (inetd/standalone) ypische Server und wichtige Implementierung (ssh, mail, http, op3, imap, NIS, ldap, X11), Fehlersuche im Netzwerk, pratische Übungen für apache/nfs/samb, Sicherheit im Netzwerk Verschiedenes: vmware und andere OSEmulatoren, Echtzeitlinux, Linux auf embeddeddevices Diskrete Mathematik 1 Basic Concepts and Structures: Integers and Division. The Euclidean Algorithm. Polynomials. The Ring Z of Integers. Systems of Equations. Modular Arithmetic. Systems of Congruences. The Chinese RemainderTheorem. Finite Groups and Vector Spaces. Finite Rings and Fields. Selected Topics of Number Theory: The Fundamental Theorem of Arithmetic. Fermat's Little Theorem. Euler's Theorem. Fermat Numbers. Squarefree Numbers. Applications: Computer Arithmetic with Large Integers. Matrices. Cryptography. Affine Ciphers. The Hill ncipher. DiffieHellman Private Key Generation. RSA Encryption and Decryption. Seite 2

3 Diskrete Mathematik 2 Counting Techniques: Recurrence Relations and Difference Equations. Generating Functions. Special Numbers. More Problems and Applications. Advanced Concepts and Applications: Polynomial Rings. Principal Ideals. Cosets and Partitions. Quotient Rings. (m,n)linear Codes. Error Correcting Codes. Cyclic Codes. Recursive Sequences in Finite Fields * :Difference Equations in Finite Fields. Periodic Sequences. Maximal Length of Period. Software Architecture Management SoftwareArchitektur ist die nächste Abstraktionsstufe nach Anwendungsprogrammierung: Es geht um den übergreifenden Einsatz von Bausteinen, Stilen und Vorgehensweisen um gleichartige Lösungen für gleichartige (insbesondere nichtfunktionale) Anforderungen darzustellen. Ziel ist die von Geschäftszielen abgeleitete Gestaltung von Anwendungslandschaften. Gliederung: Was sind SoftwareArchitekturen? Aufgaben des SoftwareArchitekten Dokumentation von SoftwareArchitekturen ArchitekturStile (Muster) ArchitekturBausteine Bewertung von SoftwareArchitekturen Standards, Technologien und Werkzeuge Beispiele von SoftwareArchitekturen Ausblick: Enterprise Architecture Management Linux 2 Fortsetzung von Linux 1 mit Vertiefung/Ergänzung der Themen. Conversational English 2 C#/.Net 2 Sicherheit :, Grundlagen CodeAccessSecurity Permissions, Konfiguration: Systemsteuerung vs. CASPol.exe, Benutzer und Datensicherheit (Signaturen, Verschlüsselung, Benutzerverwaltung) XML: Kurzeinführung in XML / Wiederholung, XmlNode und XmlAttributes, XPath Programmierung von WindowsDiensten Kommunikation: SocketProgrammierung, WebRequest / Response, HTTPProtokoll (HTTPRequest/Response/Listener), FTPProtokoll, DNSProtokoll Datenbankprogrammierung : Einführung in DataControls, Verbindungen (Wizards vs. Code), Transaktionen (INSERT, UPDATE, DELETE, SELECT,...), Einführung in ADO.NET, Kurzübersicht weiterer Persistenzframeworks und O/RMapper (NHibernate, Vanatec OpenAccess, ), Ausblick auf.net 3.5 (LINQ to SQL, ) ApplicationDomains & Reflection Interoperabilität mit native Code : Zugriff auf CSchnittstellen via P/Invoke Deployment / Verteilen der Applikation: ClickOnce, Der eigene Installer (InstallerKlasse, ), Externe Produkte (Kurzeinführung in MSI (Microsoft Installer) Technologie) Reverse Engineering Grundlagen Importance What Is Reverse Engineering? Reversing Applications Reversing in Software Development LowLevel Software The Reversing Process Tools LowLevel Software Windows Fundamentals Reversing Tools Reversing.NET Code Antireversing Techniques Key Account Management Marketing im Rückblick der letzten 100 Jahre und Key Account Management (KAM) als Antwort auf das moderne One2One Marketing von heute Differenzierung KAM gegenüber dem klassischen Vertriebsansatz basierend auf geografischen oder produktorientierten Vorgaben Der Lieferant wird zum Partner des Kunden Strategische Partnerschaft als erstrebenswertes Ziel für jedes Unternehmen? Key Supplier Management (KSM) als die Antwort des Kunden Gründe für den Einsatz von KAM, die insbesondere heute Unternehmen veranlassen, KAM anzuwenden, beziehungsweise einzuführen. Firmeninterne und externe Risiken von KAM Identifikation der Topkunden Verschiedene Methoden im kritischen Vergleich (ABC Analyse, Customer Lifetime Value Ansatz und Scoring Portfolio Methode). KAM Organisation verschiedene Organisationsmodelle im Vergleich. Key Account Manager "als Kundenversteher und Value Generator" Sein Anforderungsprofil, seine Aufgaben und Rollen sowie ein Vergleich verschiedener Vergütungssysteme. Key Account Plan als strategisches Steuerungsinstrument und Kommunikationstool. Customer Perceived Value Selling Was steckt hinter dem Customer Value Ansatz? Welche Arten von Mehrwerten gibt es und wie können Lösungen als Antwort auf Kundenbedürfnisse und probleme verkauft werden. Beziehungsmanagement als zentrale Aufgabe des Key Account Managers Buying Center Analyse und aktives Buying Selling Center Beziehungsmanagement. Sales Pipeline Management und Opportunity Assessment Bewerten von Geschäftsmöglichkeiten oder die Frage "Welches sind die fettesten Rosinen?" KAM Wie EBusiness Lösungen den Verkaufprozess im KAM unterstützen können. Einführung KAM im Unternehmen Wie KAM professionell und systematisch in einem Unternehmen eingeführt werden kann Betriebs und Organisationspsychologie 1 Grundlagen der Psychologie: Psychologische Schulen zur Tiefenpsychologie und Typenlehren,, Psychologie heute, Sozialisationstheorien, Faktoren und Auswirkungen der Sozialisation auf die Persönlichkeit und die Zusammenarbeit im Betrieb Soziale Gebilde im Betrieb: Informelle und formelle Gruppen, Gruppennormen und Rollen, Rollenerwartungen und Rollenkonflikte, Führungsstile früher und heute, Verhältnis zwischen Stabs und Linienstellen, Grundsätze moderner Menschenführung Betriebs und Organisationspsychologie 2 Die Themen der Unit 1 werden vertieft und erweitert. Bioinformatik 1 Seite 3

4 Introduction to Computational Life Sciences Molecules and Sequences Sequence and Shape of Important Biomolecules Protein Structure and Function Gene and Protein Databases Sequence Similarity Search for Genes and Proteins Kinetics, Regulation and Systems The Cellular Life Cycle Proteins Kinetics of Chemical Reactions Gene Regulation and Micro Arrays Simulation of Reaction and Regulation Networks Simulation of Complex Biological Systems Bioinformatik 2 Zufallszahlen bietet ungefaehr das Material, das Knuth in The Art of Computer Programming ueber Zufallszahlen bietet, ergaenzt um neuere Generatoren und vor allem um die Anwendung von Zufallszahlen in Simulationssystemen oder Schwarmprogrammierung stellt zwei Schwarmprogrammierumgebungen vor (swarm und NetLogo) und entwickelt, ausgehend von den die Entwicklung dieses Ansatzes motivierenden biologischen Systemen (Ameisen), den Einsatz von Schwarmprogrammierung zur Loesung von Such, Transport und Optimierungsaufgaben. Umfang und Inhalt entsprechen ungefaehr dem "Klassiker" dieser jungen Disziplin: Bonabeau Alternative Antriebe für Automobile Einleitung, Motivation, Herausforderungen Marcus Jenter Batterieelektrische Fahrzeuge Marcus Jenter Fahrzeuge mit Hybridantrieb Daniel Navarro Innovative Fahrzeugkonzepte Daniel Navarro Komponenten alternativer Antriebssysteme: EMotor und Leistungselektronik, Brennstoffzellen und Fahrzeuge, H2Tanksystem, Infrastruktur Advanced Management Knowledge Management:, KM Grundlagen, Überblick über KMInstrumente und Werkzeuge, Knowledge Repositories, Communities of Practice, After Action Reviews, KM Planung und Implementierung, KM Zukunftstrends Supply Change Management:, Begriffe zum SCM, SCM Fallstudien, Ansätze und historische Strategien, Aktuelle Entwicklungen und Schlagworte, Simulation und Übung (Beer Game), Darstellung SC (Matrixmodell), Darstellung SCKnoten (Kostenfaktoren), KostenmanagementAnsätze, Identifikation von Kostentreibern, Strategische Geschäftsentscheidungen und Steuermodelle in der SC Serviceorientierte Architekturen Definition Serviceorientierter J2EE Grundlagen und Überblick Behandlung einer Entwicklungsplattform XML Grundlagen WebServices Technologien: SOAP, Sicherheit für WebServices Business Process Integration Performance Tuning für SOA Spoken Language Processing Einführung: Sprachverstehen und Spracherzeugung beim Menschen Spracherkennung Sprachkodierung Sprachsynthese Verfahren zur Verbesserung der Sprachqualität Entwurf von Sprachdialogsystemen Sprachübertragung in paketbasierten Netze iphoneappprogrammierung Grundlagen von ObjectiveC Introduction to Computerized Tomography Goal of the course is to impart the student basic knowledge of the principles of computerized tomography. The main principle is the measurement of projections. The approach is mainly from a practical point of view, using the MATLAB Image Processing Tool Box to get insight in the measurement process and the evaluation of the measurement data for reconstruction of the internal structure of the object. Data Collection Reconstruction Algorithms Image Processing Toolbox with MATLAB AI Game Development Einführung, Historie und Umfeld (Spielegenres, Hardware, Grafik etc.) KI Methoden in Computerspielen (Verfolgung und Wegesuche, Flocking, Regelsysteme, Fuzzy und Finite State Machines etc.) Skripting und Skriptsprachen Game Engines und Entwicklungswerkzeuge Implementierung von intelligenten Computergegnern in einer vorgegebenen Spielumgebung. Praktischer Einsatz von Spieleentwicklungswerkzeugen Grundlagen Maschineller Lernverfahren Einführung in das Maschinelle Lernen Symbolische Lernverfahren Grundlagen Neuronaler Netze Probabilistische Lernmodelle Entwurf und Implementierung ausgewählter Techniken für eine Anwendung Seite 4

5 Emotion in Interaktiven Systemen Einführung und Motivation Psychologische Grundlagen der Emotion Emotionserkennung (Audio/Video etc.) Emotionsdarstellung (Avatare etc.) Grundlegende Emotionsmodelle Einsatz von Emotionalen Agenten in interaktiven Systemen Experimentelle Erfassung von Emotionsdarstellungen und deren Bewertung Chinesische Sprache und Kultur 1 Der Kurs vermittelt so Sprachkenntnisse entsprechend dem HSK 2 Niveau (Anmerkung: die HSK Prüfung ist die offizielle, standardisierte Sprachprüfung für Chinesisch als Fremdsprache; sie geht in 6 Stufen von der Grundstufe bis hin zur Oberstufe). Gleichzeitig legt der Kurs die eminent wichtige Grundlage dafür, die chinesische Denkweise,chinesische Werte und Sitten zu verstehen und zu praktizieren, was in der Kommunikation mit Chinesen hilft, Missverständnisse zu vermeiden. Innerhalb des Kurses wird zudem regelmäßig Bezug auf aktuelle Themen und Entwicklungen genommen, um den Lernenden ein möglichst umfassendes Bild des heutigen Chinas zu vermitteln. Chinesische Sprache und Kultur 2 Der Kurs vermittelt so Sprachkenntnisse entsprechend dem HSK 2 Niveau (Anmerkung: die HSK Prüfung ist die offizielle, standardisierte Sprachprüfung für Chinesisch als Fremdsprache; sie geht in 6 Stufen von der Grundstufe bis hin zur Oberstufe). Gleichzeitig legt der Kurs die eminent wichtige Grundlage dafür, die chinesische Denkweise,chinesische Werte und Sitten zu verstehen und zu praktizieren, was in der Kommunikation mit Chinesen hilft, Missverständnisse zu vermeiden. Innerhalb des Kurses wird zudem regelmäßig Bezug auf aktuelle Themen und Entwicklungen genommen, um den Lernenden ein möglichst umfassendes Bild des heutigen Chinas zu vermitteln. Mobile App Programmierung Prinzipien Mobile App Development Responsive Web Design vs. Adaptive Web Design, Web Apps, hybride & native Apps Grundlagen Mobile Netzwerke (WiFi, UMTS, HSDPA, 4G) Entwicklungsmodell, mobile Architekturen & Distribution (Devices,,Screens, ios/objectivec, Android, Win8) Frameworks, Tools, Technologien und Beispiele (jquery, Dojo, Github, AJAX, REST, PhoneGap, Java Frameworks, Security, etc.) Location Based Services, Near Field Communication, Augmented Reality Blick in die reale Welt (Funktion & Technik): Foursquare, Twitter, Google Now, Ingress, WhatsApp, etc. Ausblick Zukunft: Wearables Latex 1 LaTeX: Einführung, Grundlagen, Tipps und Tricks Entwicklung eines Templates zur Formatierung von Studien und Bachelorarbeiten Latex 2 LaTeX: Einführung, Grundlagen, Tipps und Tricks Entwicklung eines Templates zur Formatierung von Studien und Bachelorarbeiten 3DModeling and Animation II Grundlagen der inversen Kinematik und physikalischen Simualtion Erstellen von 3D Computermodellen und deren Animation 3 D Modellierungsprogramme Integration von computergenerierter Animation in Filmmaterial Mobile & Web Prototyping Das Ziel dieser Wahlpflichtveranstaltung ist, die notwendigen Programmiersprachen, Technologien und Konzepte zu vermitteln, um in der Lage zu sein sehr schnell Mobile Anwendungen zu entwickeln. Dies umfasst sowohl die eigentliche App als auch den Server mit Datenbank (Backend). Für die Entwicklung der App wird werden Grundlagen der Programmiersprache Swift behandelt, sowie eine Einführung in ios gegeben. Darauf aufbauend wird vorgestellt, wie man mit "Javascript" für mehrere mobile Plattformen entwickeln kann ("Apache Cordova"). Als Vorgehensmodell für das Entwickeln wird ebenfalls die Methodik "Design Thinking" präsentiert. Alle Inhalte werden abschließend als Labor/Projekt in Kombination angewendet und bewertet. Inhalte: Grundlagen Swift Grundlagen ios Grundlagen Javascript Cross Plattform Technologie am Beispiel von Apache Cordova (Phonegap) Grundlagen Node.js Vorgehensweise: Design Thinking Labor/Projekt: Entwicklung einer App (nativ oder cross plattform) mit Node.js Backend Parallele Programmierung Parallele Architekturen Mehrkernprozessoren Simulaneous Multithreading/Hyperthreading Multimedia/Vektoreinheiten Cluster Parallele Programmierung mit praktischen Übungen Datenparallele Programmierung Java Threads Altrenative Konzepte Automatische Paralliesierung Design Patterns OpenMP MPI Mikrocontrollerprogrammierung mit Arduino Seite 5

6 Grundlagen Mikrocontrollerprogrammierung Arduinoboards mit ihren Timern,Interrupts und Schnittstellen (igital, Analog) praktische Übungen Besonderheiten Besonderheiten und Voraussetzungen Voraussetzungen Seite 6

7 Literatur Data Mining: Concepts and Techniques MorganKaufmann Publishers Ian H. Witten und Eibe Frank, Data Mining, MorganKaufmann Publishers Lehmann, D., Albuquerque, G., Eisemann, M., Tatu, A., Keim, D., Schumann, H., Magnor, M., Theisel, H., Visualisierung und Analyse multidimensionaler Datensätze, Informatik Spektrum, Vol. 33, No. 6, pp , December 2010 Kofler,M : Linux 2011: Debiam Fedore, opensue, Ubuntu, AddisonWesley, 2010 Kofler, M: Linux Kommandoreferenz, AddisonWesley, 2010 D.J. Barett, Torsten Wilhelm: Lunix kurz und gut, O'Reilly isaqb Curriculum für Certified Professional for Software Architecture (CPSA), Reussner, Ralf und Hasselbring, Wilhelm (Hrsg.) Handbuch der SoftwareArchitektur, dpunkt.verlag 2009 Starke, Gernot Effektive SoftwareArchitekturen Ein praktischer Leitfaden Hanser 2008 Kofler,M : Linux 2011: Debiam Fedore, opensue, Ubuntu, AddisonWesley, 2010 Kofler, M: Linux Kommandoreferenz, AddisonWesley, 2010 D.J. Barett, Torsten Wilhelm: Lunix kurz und gut, O'Reilly Fundamentals of Speech Recognition, Lawrence Richard Rabiner, PTR Prentice Hall, 1993, ISBN Statistical Methods for Speech Recognition, Frederick Jelinek A Bradford Book, ISBN: Speech and Audio Signal Processing: Processing and Perception of Speech and Music Ben Gold, Nelson Morgan, Dan Ellis, WileyInterscience; 2 edition (August 23, 2011), ISBN: Speech and Language Processing (2nd Edition) [hardcover] D. Jurafsky, J. Martin, Publisher: Pearson Prentice Hall; 2 edition (May 26, 2008), ISBN10: Gabor T. Herman. Fundamentals of Computerized Tomography. Image reconstruction from projections. Advances in Pattern Recognition. Second edition. Springer Verlag A.C. Kak, M. Slaney. Principles of Computerized Tomographic Imaging. IEEE Press Bourg,Seemann,Torkington,Diaz, AI for Game Developers Creating Intelligent Behavior in Games, O`Reilly, aktuelle Auflage Alex J. Champandard, AI Game Development,New Riders,aktuelle Auflage Game Programming Gems (Versionen bisher 18, unterschiedliche Autoren), Cengage Learning Services, aktuelle Auflage Toshinori Munakata,"Fundamentals of the new Artificial Intelligence", Springer Verlag, aktuelle Auflage Christoph Beierle,Gabriele KernIsberner, "Methoden Wissensbasierter Systeme Grundlagen Algorithmen Anwendungen", Vieweg Verlag, aktuelle Auflage Rüdiger Brause, "Neuronale Netze", B.G.Teubner Stuttgart, aktuelle Auflage Ethem Alpaydin,"Introduction to Machine Learning", MIT Press, aktuelle Auflage Friedemann Schulz von Thun, "Miteinander Reden 1 Störungen und Klärungen", Rowohlt Verlag, 1981 S.L.Breazeal, "Designing Sociable Robots",MIT Press, 2002 Watzlawick,Beavin,Jackson, "Menschliche Kommunikation", ISBN x, Verlag Hans Huber, 1996 Rosalind W. Picard, "Affective Computing", MIT Press, 2000 Dietrich Dörner, "Bauplan für eine Seele", rororo,1998 Mittelbach et. al: The latex Companion, Addisonwesleyprofessionals Schlosser: Wissenschaftliches Arbeiten schreiben mit Latex, mitp Mittelbach et. al: The latex Companion, Addisonwesleyprofessionals Schlosser: Wissenschaftliches Arbeiten schreiben mit Latex, mitp wird vom Dozenten bereitsgestellt wird vom Dozenten bereitgestellt wird vom Dozenten bereitgestellt Seite 7

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