Bachelor und Master Informatik

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1 Modulhandbuch für die Studiengänge Bachelor und Master Informatik Department Elektrotechnik und Informatik Universität Siegen Stand:

2 ALGORITHMENTHEORIE... 8 ALGORITHMEN UND DATENSTRUKTUREN... 9 ANALYSIS I FÜR INFORMATIKER ANALYSIS II FÜR INFORMATIKER AUDIOTECHNIK AUFBAU- UND VERBINDUNGSTECHNIK BACHELOR-ARBEIT MIT VERTEIDIGUNG BERECHENBARKEIT BETRIEBSSYSTEME I CLIENT/SERVER-PROGRAMMIERUNG COMMUNICATIONS ENGINEERING / ANT COMPILERBAU I COMPILERBAU II COMPUTATIONAL INTELLIGENCE COMPUTERGESTÜTZTE VERFAHREN IN DER ZAHNMEDIZIN COMPUTERGRAPHIK I COMPUTERGRAPHIK II COMPUTERGRAPHIK III COMPUTERGRAPHIK IV COMPUTERGRAPHIK PRAKTIKUM DATENBANKSYSTEME I DATENBANKSYSTEME II DECISION MAKING

3 DENOTATIONELLE SEMANTIK DIAGNOSE UND THERAPIE DIDAKTIK DER INFORMATIK I DIGITALE BILDVERARBEITUNG I DIGITALE BILDVERARBEITUNG II DIGITALE BILDVERARBEITUNG PRAKTIKUM DIGITALTECHNIK UND RECHNERORGANISATION DISKRETE MATHEMATIK EINFÜHRUNG IN DIE MEDIZINISCHE INFORMATIK EINFÜHRUNG IN DIE REGELUNGSTECHNIK FÜR INFORMATIKER ELEKTRISCHE MASCHINEN UND ANTRIEBE ELEKTRONIKARCHITEKTUREN IM AUTOMOBIL EMBEDDED CONTROL EMBEDDED SYSTEMS ESTIMATION THEORY FAHRERASSISTENZSYSTEME FORSCHUNGSSEMINAR FUNKTIONALES PROGRAMMIEREN GESTALTUNGSPRAKTIKUM 3D MODELLIERUNG UND ANIMATION MIT MAYA GESTALTUNGSPRAKTIKUM E-LEARNING GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK I GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK II GRUNDLAGEN DER MEDIZINISCHEN BILDVERARBEITUNG

4 GRUNDLAGEN DER NACHRICHTENTECHNIK FÜR INFORMATIKER GRUNDLAGEN DER SIGNAL- UND SYSTEMTHEORIE GRUNDLAGEN DER THEORETISCHEN INFORMATIK HARDWAREPRAKTIKUM HIGH-TECH-MEDIZIN I HIGH-TECH-MEDIZIN II INCAR- UND CAR-TO-X-KOMMUNIKATION INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION INFORMATIONS- UND KOMMUNIKATIONSSICHERHEIT I INFORMATIONS- UND KOMMUNIKATIONSSICHERHEIT II INFORMATIONSSYSTEME IM GESUNDHEITSWESEN & EHEALTH LINEARE ALGEBRA LOGIK I LOGIK II MASCHINELLES LERNEN MASCHINELLES SEHEN MASTER-ARBEIT MATHEMATIK FÜR ELEKTROTECHNIK-INGENIEURE I MATHEMATIK FÜR ELEKTROTECHNIK-INGENIEURE II MATHEMATIK FÜR VISUAL COMPUTING MEDIENINFORMATIK IN DER BILDUNG I MEDIZIN I MEDIZIN II

5 MIKROSYSTEMENTWURF - FERTIGUNG MIKROSYSTEMENTWURF - GEOMETRIE MIKROSYSTEMENTWURF - TEST MIKROSYSTEMENTWURF - VERHALTEN MODEL-CHECKING MULTIMEDIA RETRIEVAL NUMERIK I OBJEKTORIENTIERUNG UND FUNKTIONALE PROGRAMMIERUNG PARALLELVERARBEITUNG PATTERN RECOGNITION PRAKTIKUM SCIENTIFIC WORKING PROGRAMMIERPRAKTIKUM PROJEKTGRUPPE PROZESSAUTOMATISIERUNG RECHNERARCHITEKTUREN I RECHNERARCHITEKTUREN II RECHNERNETZE-PRAKTIKUM (VERTIEFUNGSPRAKTIKUM) RECHNERNETZE I RECHNERNETZE II SEMANTIK VON PROGRAMMIERSPRACHEN I SEMANTIK VON PROGRAMMIERSPRACHEN II SEMINAR SEMINAR SCHLÜSSELKOMPETENZEN

6 SEMINAR THEORETISCHE INFORMATIK SOFTWARETECHNIK I SOFTWARETECHNIK II SOFTWARETECHNIK III SOFTWARETECHNIK-PRAKTIKUM SPEICHERTECHNOLOGIEN STATISTIK FÜR MEDIZININFORMATIKER STATISTISCHE LERNTHEORIE STOCHASTIC MODELS STOCHASTIK I STRUKTURELLE KOMPLEXITÄTSTHEORIE STRUKTUREN DES GESUNDHEITSWESENS SYNTHETIC APERTURE RADAR IMAGING SYSTEME MIT KONTROLLERN I SYSTEME MIT KONTROLLERN II TELEMATIK - MULTIMEDIA TELEMATIK - TECHNOLOGIEN UND ANWENDUNGEN TYPOGRAPHIE UND FARBENLEHRE VERFAHREN UND KOMPONENTEN FÜR DIE COMPUTERASSISTIERTE CHIRURGIE VERTEILTE SYSTEME VERTIEFUNGSPRAKTIKUM VIDEOTECHNIK VIRTUAL REALITY

7 VISUELLE WAHRNEHMUNG UND INFORMATIONSVISUALISIERUNG WEBDESIGN WISSENSBASIERTE SYSTEME I WISSENSBASIERTE SYSTEME II WISSENSCHAFTLICHE VISUALISIERUNG WISSENSMANAGEMENT I WISSENSMANAGEMENT II ZAHLENTHEORIE FÜR INFORMATIKER

8 Modulbezeichnung Algorithmentheorie ggf. Modulniveau Master ggf. Kürzel ALG ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 1. Semester im Master WS, jährlich Modulverantwortliche/r Prof. Dr. Markus Lohrey Dozent(in) Prof. Dr. Markus Lohrey Sprache Deutsch Zuordnung zum Master Informatik Schwerpunkt: Theoretische Informatik MSc Informatik Lehrform/SWS Vorlesung (4 SWS) Übung (2 SWS) Arbeitsaufwand 90 h Präsenz 170 h Eigenstudium, 40 h Prüfungsvorbereitung Kreditpunkte 10 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Einführungsvorlesung Algorithmen und Datenstrukturen (AD) Voraussetzungen Grundlagen der Theoretischen Informatik Modulziele / Erlernen fortgeschrittener Entwurfs- und Analysemethoden für Angestrebte Algorithmen und Datenstrukturen. Lernergebnisse Inhalt * Mathematische Grundlagen zur Analyse von Algorithmen (Asymptotisches Verhalten, Rekurrenzen, Mastertheoreme) * Divide & Conqueralgorithmen * Greedyalgorithmen, Matroide * Dynamische Programmierung * Fortgeschrittene Datenstrukturen * Amortisierte Analyse * Parallele Algorithmen Studien- /Prüfungsleistungen Prüfungsformen Medienformen Literatur Vorlesung, Übungen, mündliche Prüfung M Tafel, schriftliche Unterlagen, Beamer *Cormen, Leiserson, Rivest, Stein. Algorithmen - Eine Einführung. Oldenbourg 2001 *Schöning. Algorithmik. Spektrum 2001 *Ottmann, Widmayer. Algorithmen und Datenstrukturen. Spektrum

9 Modulbezeichnung Algorithmen und Datenstrukturen ggf. Modulniveau Bachelor ggf. Kürzel AD ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 1. Semester im Bachelor WS, jährlich Modulverantwortliche/r Prof. Dr. V. Blanz Dozent(in) Prof. Dr. V. Blanz Sprache Deutsch Zuordnung zum Bachelor Informatik, Bachelor "Duales Studium Informatik" Bachelor Elektrotechnik (AD I) (Bachelor Mathematik, Physik, Wirtschaftsinformatik, verschiedene Studiengänge Lehramt) Lehrform/SWS Vorlesung 4 SWS, 300 Studierende Übungen 2 SWS, je 30 Studierende Arbeitsaufwand Präsenz: 90 h, Eigenarbeit: 120 h, Prüfungsvorbereitung: 90 h Kreditpunkte 10 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Keine Voraussetzungen Modulziele / *Die Studierenden sollen einen Überblick über die Begriffe der Angestrebte Informatik gewinnen, auf denen in späteren Veranstaltungen Lernergebnisse aufgebaut werden wird. *Die Arbeitsmethoden und die grundlegende Denk- und Herangehensweise der Informatik soll erlernt und aktiv eingeübt werden. Dazu gehören Methoden wie devide-and conquer und rekursive Problemlösung. *Die Studierenden werden in die Lage versetzt, einfache Programme in C/C++ selbst zu entwickeln und zu implementieren. Dies wird in den Übungen aktiv erlernt. *Kenntnis der Konzepte wie Rekursion, Iteration, Kenntnis der wichtigsten Datenstrukturen. *Verständnis der Rolle von Datenrepräsentationen und des Zusammenhangs mit den je nach Datenstruktur sich ergebenden Algorithmen (zum Beispiel Bäume und deren Traversierung). *Kenntnis elementarer Algorithmen. Diese dienen auch zur Übung, um aus Problemstellungen eine Lösungsidee, einen Algorithmus und schließlich ein Programm zu erstellen und dessen Aufwand zu beurteilen. 9

10 Inhalt Studien- /Prüfungsleistungen Prüfungsformen Medienformen Literatur *Überblick über die Geschichte der Informatik *Überblick über die Rechnerarchitektur, von Neumann Rechner, CPU *Codierung von Zahlen und Zeichen (Gleitkommazahlen, vorzeichenbehaftete ganze Zahlen) *Einführung in die Programmiersprache C++ (elementare Anweisungen, erste Grundlagen der Objektorientierung) *Einführung in die Konzepte der formalen Sprachen *Aussagen- und Prädikatenlogik *Einführung in die Komplexitätstheorie *Rekursive Algorithmen *Dynamische Datenstrukturen (Listen, Stapel, Schlangen, Bäume), Algorithmen auf Baumstrukturen *Graphen und elementare Algorithmen auf Graphen *Suchalgorithmen, Hashing *Sortieralgorithmen Mindestpunktzahl in den Übungen ist Voraussetzung zur Zulassung zur Prüfung, Prüfungsleistung Klausur K2 Powerpoint Folien, Tafel, elektronisches Übungssystem (DUESIE) *H. Gumm & M. Sommer. Einführung in die Informatik. Oldenbourg *H. Ernst. Grundkurs Informatik. Vieweg *H. Herold, B. Lurz & J. Wohlrab. Grundlagen der Informatik. Pearson Studium *Cormen, Th., Leiserson, Ch. und Rivest, R. Algorithmen Eine Einführung. Oldenbourg *Sedgewick, R. Algorithmen in C++. Pearson Studium *Stroustrup, B. Die C++ Programmiersprache. Addison-Wesley 10

11 Modulbezeichnung Analysis I für Informatiker ggf. Modulniveau Bachelor ggf. Kürzel ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 3. Semester im Bachelor SS, jährlich Modulverantwortliche/r PD Dr. J. Jahnel Dozent(in) Dozenten der Mathematik Sprache Deutsch Zuordnung zum Bachelor Informatik Bachelor Duales Studium Informatik Lehrform 4 SWS Vorlesung, 2 SWS Übung Arbeitsaufwand Präsenz: 90 h, Eigenstudium:170 h, Prüfungsvorbereitung: 40 h Kreditpunkte 10 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Voraussetzungen Modulziele / Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden erwerben die Angestrebte Vertrautheit mit den axiomatischen Methoden der Analysis Lernergebnisse und mit den elementaren Techniken und Methoden der Infinitesimalrechnung. Sie erwerben die Fähigkeit zum analytischem Denken. In den Übungen wird durch schriftliches Erarbeiten von Lösungen zu Übungsaufgaben und selbst gehaltene Vorträge ihre Präsentations- und Kommunikationsfähigkeit geschult. Inhalt *Reelle und komplexe Zahlen, axiomatischen Charakterisierung *Folgen, Reihen, Konvergenzkriterien *Stetigkeit reeller Funktionen, Hauptsatz über stetige Funktionen auf abgeschlossenen Intervallen *Differenzierbarkeit reeller Funktionen, Mittelwertsatz, Taylorentwicklung, Extremwerte *Reihen von Funktionen, gleichmäßige Konvergenz *Potenzreihen, analytische Funktionen *Exponentialfunktion, Logarithmus, trigonometrische und hyperbolische Funktionen *Lineare Differentialgleichungen mit konstanten Koeffizienten *Riemann-Integration: Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung, Integrationstechniken Studien- Klausur /Prüfungsleistungen Prüfungsformen K2 Medienformen Literatur Tafel, Beamer [1] O. Forster: Analysis 1/2/3, Vieweg, Braunschweig-Wiesbaden, 2007f. [2] K. Königsberger: Analysis 1/2, Springer, Berlin-Heidelberg, [3] H. Amann und J. Escher: Analysis 1/2/3, Birkhäuser, Basel, 11

12 2006f. [4] W. Walter: Analysis 1/2, Teubner, Stuttgart, 2002f. [5] H. Heuser: Lehrbuch der Analysis 1/2, Grundwissen Mathematik, Springer, Berlin- Heidelberg-New York 2008f. [6] M. Fichtenholz: Differential- und Integralrechnung 1/2/3, Hochschulbücher für Mathematik, Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, 1992f. [7] F. Erwe: Differential- und Integralrechnung 1/2, B.I.- Hochschultaschenbücher, Wissenschaftsverlag, Mannheim, [8] H. Grauert und I. Lieb: Differential- und Integralrechnung 1/2/3, Heidelberger Taschenbücher Band 26, Springer, Berlin-Heidelberg- New York, 1976f. [9] A. Ostrowski: Vorlesungen über Differential- und Integralrechnung 1/2/3, Birkhäuser, Basel-Stuttgart,

13 Modulbezeichnung Analysis II für Informatiker ggf. Modulniveau Bachelor ggf. Kürzel ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 3. Semester im Bachelor WS, halbjährlich Modulverantwortliche/r PD Dr. J. Jahnel Dozent(in) Dozenten der Mathematik Sprache Deutsch Zuordnung zum Bachelor Informatik Bachelor Duales Studium Informatik Lehrform 4 SWS V; 2 SWS Ü Arbeitsaufwand Präsenz: 90 h, Eigenstudium: 170 h, Prüfungsvorbereitung: 40 h Kreditpunkte 10 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Analysis I Voraussetzungen Modulziele / Angestrebte Lernergebnisse Die Studierenden erwerben die Vertrautheit mit den axiomatischen Methoden der Analysis und mit den elementaren Techniken und Methoden der Infinitesimalrechnung. Sie erwerben die Fähigkeit zum analytischen Denken. In den Übungen wird durch schriftliches Erarbeiten von Lösungen zu Übungsaufgaben und selbst gehaltene Vorträge ihre Präsentations- und Kommunikationsfähigkeit geschult. Inhalt *Normierte, endlich-dimensionale reelle Vektorräume, euklidische Räume, topologische Grundbegriffe, Abgeschlossenheit, Kompaktheit, Vollständigkeit *Partielle und totale Differenzierbarkeit von reell wertigen Funktionen in mehreren Variablen *implizierte Funktionen, Umkehrfunktion, Taylor-Formel in mehreren Veränderlichen *Extremwerte von Funktionen in mehreren Variablen ohne und mit Nebenbedingungen *Kurvenintegrale Studien- Prüfungsleistung /Prüfungsleistungen Prüfungsformen Medienformen Literatur K1 [1] O. Forster: Analysis 1/2/3, Vieweg, Braunschweig-Wiesbaden, 2007f. [2] K. Königsberger: Analysis 1/2, Springer, Berlin-Heidelberg, [3] H. Amann und J. Escher: Analysis 1/2/3, Birkhäuser, Basel, 2006f. 13

14 Modulbezeichnung: Audiotechnik ggf. Modulniveau Bachelor ggf. Kürzel AuT ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen: *Vorlesung mit Übung *PROTEC *Gestaltungspraktikum Studiensemester: ab 1.Semester im Bachelor SS, jährlich Modulverantwortliche(r): Prof. Dr.-Ing. D. Ehrhardt Dozent(in): Prof. Dr.-Ing. D. Ehrhardt Sprache: deutsch Zuordnung zum Bachelor Informatik, Vertiefung Medieninformatik Bachelor ""Duales Studium Informatik"" Vertiefung Lehrform/SWS: *Vorlesung mit Übung: 3 SWS (2V,1Ü) *PROTEC: 2 SWS (als Blockveranstaltung) *Gestaltungspraktikum: 3 SWS Arbeitsaufwand: Präsenzzeit: 120 h, Selbststudium: 130 h, Prüfungsvorbereitung 50 h Kreditpunkte: 10 Voraussetzungen nach Empfohlene Voraussetzungen: Modulziele / Angestrebte Lernergebnisse: keine Grundkenntnisse in Mathematik und Elektrotechnik, Vorlesung/Übung Audiotechnik, PROTEC *Die Studierenden können Aufbau und Qualitätsmerkmale von Lautsprecherboxen wiedergeben, sie können die Raumakustik beurteilen, Maßnahmen zur Anpassung der Raumakustik erklären und Bausteine der Audioverarbeitung beschreiben. *Die Studierenden können die Audioaufnahmetechnik anwenden und das Schneiden von Audiomaterial ausführen. *Die Studierenden können eine Audioproduktion planen und organisieren. Sie haben ihre Kooperations- und Teamfähigkeit entwickelt 14

15 Inhalt: Studien- /Prüfungsleistungen/ Prüfungsformen: Medienformen: Literatur: Vorlesung mit Übung *Grundlagen der Audiotechnik (Schall, Schallfeldgrößen, Sprechorgan, Hörorgan, psychoakustische Effekte) *Schallausbreitung(Schalleitung, Schallabstrahlung, gerichtete Schallabstrahlung) *Netzwerke *Wandlerprinzipien *Mikrofone *Lautsprecher(Frequenzgänge, Thiele-Small-Parameter, Boxenformen, Meßtechnik, Konstruktionsbeispiel) *Raumakustik(Wandabsorption, Hallradius, Zeitliche Vorgänge, Optimierung der Raumakustik) *Beschallungstechnik(Schallausbreitung im Freien, Beschallungsanlagen für Freiflächen, Beschallungsanlagen für Räume, Kopfhörer, Übertragungsfehler) *Analoge Schallspeicher (Film, Schallplatte, Tonband, Rauschverminderungssysteme) *Digitale Schallspeicher (Digitale Signalverarbeitung, Compact Disk, Digital Audio Tape, MiniDisc, MP3-Player) *Tonstudiotechnik(Betriebsablauf, Sendekomplex, Produktionskomplex, Autarkstudio, Tonregieanlagen, Echo- und Hallgeräte, Aufnahmetechnik) *Audioschnitt(Elemente eines Mischpultes, Aufbau von Schnittsoftware, Schnitttechniken) PROTEC *Einführung in das Hörspiel *Aufnahmetechniken, Umgang mit Ton, Schnittplatz *Drehbucherstellung *Aufnehmen eines eigenen Hörspiels *Schneiden eines eigenen Hörspiels Gestaltungspraktikum (Herstellung eines Audio-Produktes zu einem vorgegebenen Thema) *Entwicklung eines Exposés (Themeneingrenzung, Bestimmung der Ziele) *Entwicklung des Drehbuchs (Entwicklung des Feinkonzepts) *Durchführung der Aufnahmen (O-Töne) *Schnitt *Die Teilnehmer übernehmen arbeitsteilig alle auftretenden Rollen, z.b. Drehbuchschreiber, Interviewer, Sprecher u.s.w. *Vorlesung: schriftliche Prüfung *PROTEC: Drehbuch und Kolloquium *Gestaltungspraktikum: Drehbuch, Audioprodukt, Fachgespräch K1 Begleitmaterial auf kostenloser Daten-DVD vom Dozenten E. Zwicker, M. Zollner. Elektroakustik. Springer-Verlag 15

16 Modulbezeichnung Aufbau- und Verbindungstechnik ggf. Modulniveau Master ggf. Kürzel AVT ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 4. Semester im Bachelor SS, jährlich Modulverantwortliche/r Prof. Dr. R. Obermaisser Dozent(in) Dr. B. Klose Sprache Deutsch Zuordnung zum Master Informatik Vertiefung Bachelor Informatik Vertiefung Bachelor Duales Studium Informatik Vertiefung Lehrform/SWS 2 SWS Vorlesung, 2 SWS Übung Arbeitsaufwand 60 Präsenz, 60 Eigenstudium, 30 Prüfungsvorbereitung Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Grundlagen der Elektronik, Kombination mit Systeme mit Voraussetzungen Controllern Modulziele / Angestrebte Inhaltliche Lernziele / Faktenwissen Lernergebnisse *unterschiedliche Assemblierungstechnologien elektronischer Baugruppen wiedergeben und erläutern können *ein einfaches Leiterplatten-Layoutwerkzeug bedienen können *die Anforderung von Highspeed-Designs erläutern können. *die Fertigungsprozesse von Leiterplatten benennen und erläutern können. *den Zusammenhang zwischen Bauteildimensionen und Leiterplattenstrukturgrößen erläutern können. *die Fertigungsverfahren von Mikrovias erläutern können. *Testverfahren benennen und erläutern können Methodenkompetenz *selbstständig eigene Leiterplattenentwürfe mit Entwurfswerkzeugen umsetzen und Leiterplattenbaugruppen aufbauen können *einfache Highspeed-Designs entwerfen. *Teststrategien entwickeln können *Präsentationstechnik verfeinern *Kooperations- und Teamfähigkeit weiterentwickeln Bewertungskompetenz *Entwurfswerkzeuge hinsichtlich ihrer Stärken und Schwächen bewerten können *Assemblierungstechniken hinsichtlich ihrer Vor-und Nachteile bewerten können *Die Mikroviatechniken in Abhängigkeit von ihren ökonomischen und ökologischen Eigenschaften bewerten können Inhalt Die Veranstaltung vermittelt einen Überblick über gängige Assemblierungstechniken elektronischer Baugruppen und vertieft ausgewählte Themenbereiche wie Mikrochip-Handling, Gehäusetechniken, Leiterplattenlayout, EMV- und Highspeed-Design, 16

17 Leiterplattentechniken, eingebettete aktive und passive Komponenten, Multichip-Module und Test. Studien- /Prüfungsleistungen Prüfungsformen Medienformen Literatur Studienleistung Übung: Praktischer Schaltungsentwurf, Aufbau und Inbetriebnahme (prüfungsrelevant) M Beamer, Tafel, E-Learning (Moodle) *Hanke, Hans Joachim. Baugruppentechnologie der Elektronik. Leiterplatten. Verlag Technik, Berlin *Hanke, Hans Joachim. Baugruppentechnologie der Elektronik. Hybridträger. Verlag Technik, Berlin *Herrmann, Günter et al. Handbuch der Leiterplattentechnik. Band 1-3. Eugen G. Leuze Verlag *Jillek, Werner; Keller, Gustl. Handbuch der Leiterplattentechnik. Band 4. Eugen G. Leuze Verlag *Klose, Bernd. Chip-frst-Systeme und- Gehäuse. Shaker Verlag, Aachen.2000 *Scheel, Wolfgang. Baugruppentechnologie der Elektronik. Montage. Verlag Technik, Berlin

18 Modulbezeichnung Bachelor-Arbeit mit Verteidigung ggf. Modulniveau Bachelor ggf. Kürzel BA ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Modulelement 1: Verfassen der Bachelorarbeit, 360 h, 12 KP Modulelement 2: Kolloquium zur Bachelorarbeit: Erarbeiten und Vortragen einer Verteidigung der BA-Arbeit, 90 h, 3 KP Studiensemester ab 6. Semester im Bachelor WS und SS Modulverantwortliche/r Department ETI Dozent(in) Department ETI Sprache Zuordnung zum Lehrform/SWS Arbeitsaufwand Deutsch Bachelor Informatik Bachelor Duales Studium Informatik Bachelor-Arbeit 450 h (60 h Präsenz, 390 h Eigenstudium) Kreditpunkte 15 (Bachelorarbeit: 12, Verteidigung: 3) Voraussetzungen nach Empfohlene Voraussetzungen Modulziele / Angestrebte Lernergebnisse Inhalt Studien- /Prüfungsleistungen siehe "Einheitliche Regelungen fu r Pru fungen in den Studienga ngen des Departments Elektrotechnik und Informatik der Naturwissenschaftlich-Technischen Fakulta t" 36 Abs. (4) Kenntnisse im jeweiligen Fachgebiet gemäß den ersten 5 Fachsemestern vertiefte und spezielle fachliche Themen des jeweiligen Themengebiets der Aufgabenstellung Schlüsselqualifikationen: 1. die meisten Aufgabenstellungen beinhalten mehr oder minder umfangreiche Systementwicklungsarbeiten; die damit zusammenhängenden planerisch / organisatorischen Fähigkeit werden erworben 2. die Fähigkeit, anhand von Literaturdatenbanken und anderen Quellen Material zu einem vorgegebenen Thema zu erschließen 3. ggf. die Fähigkeit, anspruchsvolle englische Originalliteratur zu lesen und zu verstehen 4. die Fähigkeit, vor einem Fachpublikum einen Vortrag zu einem nichttrivialen wissenschaftlichen Thema zu entwerfen (also auch didaktisch richtig zu gestalten) und ihn unter Einsatz ublicher Medien abzuhalten 5. die Fähigkeit, Texte von ca Seiten zu verfassen, i.d.r. zur Erklärung wissenschaftlicher Inhalte In der Abschlussarbeit muss die Kandidatin oder der Kandidat innerhalb einer vorgegebenen Frist ein Problem ihres bzw. seines Studienfachs selbständig nach wissenschaftlichen Methoden bearbeiten. Im einzelnen sind i.d.r. folgende Leistungen erbringen: Lösung der fachlichen Fragestellung, i.d.r. verbunden mit umfangreichen Entwicklungsarbeiten, Erstellen eines Berichts über die Arbeit, Abhalten eines Vortrags über die Ergebnisse der Arbeit 18

19 Prüfungsformen Medienformen Literatur BA speziell für jede einzelne Bachelor-Arbeit 19

20 Modulbezeichnung Berechenbarkeit ggf. Modulniveau Bachelor ggf. Kürzel Ber ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 3. Semester im Bachelor, ab 2. Semester im Master WS, jährlich Modulverantwortliche/r Department ETI Dozent(in) n.a. Sprache deutsch Zuordnung zum Bachelor Informatik Bachelor Duales Studium Informatik Lehrform/SWS Vorlesung (4 SWS) Übungen (2 SWS) Arbeitsaufwand Präsenz: 90 h, Eigenstudium: 150 h, Prüfungsvorbereitung: 60 h Kreditpunkte 10 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Diskrete Mathematik für Informatiker und Grundlagen der Voraussetzungen theoretischen Informatik Modulziele / Angestrebte *Vertiefte Einsicht in den Umfang des algorithmisch Machbaren Lernergebnisse und der Grenzen der formalen wissenschaftlichen Methode. *Erwerb grundlegender Beweismethoden in der Berechenbarkeitstheorie. *Kennenlernen von Methoden zur Strukturierung der Welt der algorithmisch unlösbaren Probleme *Vertieftes Verstehen von Prozeduren als Programmstruktur Inhalt Die folgenden Bereiche werden behandelt: Studien- /Prüfungsleistungen Prüfungsformen Medienformen *Entscheidbarkeit und Aufzählbarkeit *Unentscheidbare Probleme der Informatik *Vollständigkeit, die Reduktionsmethode *Gödels Unvollständigkeitssatz *Klassifikation von unentscheidbaren Problemen: die arithmetische Hierarchie *Relative Berechenbarkeit *Das Postsche Problem *Berechenbare Operatoren *Limesberechenbarkeit und Anwendungen in der Lerntheorie *Berechenbarkeit auf unendlichen Objekten *algorithmische Zufälligkeit Vorlesung, Übungen, mündliche Prüfung M Tafel-Präsentationen bzw. Projektionen, schriftliche Unterlagen 20

21 Literatur *B. Cooper. Computability Theory. Chapman & Hall, 2003 *N. Cutland. Computability - Reprint. Cambridge Univ. Press, 1992 *Davis. Computability and Unsolvability. Dover Publications, 1982 *H. Hermes. Aufzählbarkeit, Entscheidbarkeit, Berechenbarkeit Aufl., Heidelberger,

22 Modulbezeichnung Betriebssysteme I ggf. Modulniveau Bachelor ggf. Kürzel BS_I ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 3. Semester im Bachelor WS, jährlich Modulverantwortliche/r Prof. Dr. R. Wismüller Dozent(in) Prof. Dr. R. Wismüller Sprache deutsch Zuordnung zum Bachelor Informatik Bachelor Duales Studium Informatik Lehrform/SWS Arbeitsaufwand Vorlesung: 2 SWS Übung: 2 SWS (Gruppengröße ca. 20) Präsenzstudium: 60 h Eigenstudium: 60 h Prüfungsvorbereitung: 30 h Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Grundkenntnisse der Informatik aus den Lehrveranstaltungen " Voraussetzungen Algorithmen und Datenstrukturen" und "Objektorientierung und Modulziele / Angestrebte Lernergebnisse Inhalt funktionale Programmierung", insbesondere Java-Programmierung Die Studierenden können die Aufgaben und die Funktionsweise von Betriebssystemen diskutieren. Sie können grundlegende Betriebssystemkonzepte und ihre Implementierungen erklären und ihre möglichen Probleme vorhersagen. Sie können dieses Verständnis als Grundlage für die Nutzung existierender Betriebssysteme und die Programmierung von Anwendungssoftware verwenden. Sie sind in der Lage, einfache Probleme bei der Synchronisation nebenläufiger Aktivitäten zu analysieren und Lösungen mit Hilfe geeigneter Synchronisationskonstrukte korrekt zu konstruieren und in einer Programmiersprache zu formulieren. Die Lehrveranstaltung gibt einen einführenden Überblick über die wichtigsten Konzepte heutiger Betriebssysteme für Arbeitsplatzrechner und Server, wobei der Themenkomplex "Multithreading und Synchronisation" einen Schwerpunkt darstellt. Im einzelnen werden folgende Themen behandelt: *Einführung: Aufgaben eines Betriebssystems, Aufbau von Rechnern, Betriebssystem-Konzepte, Systemaufrufe *Prozesse und Threads: Grundlagen, Zustandsmodelle *Synchronisation: kritische Bereiche, Sperren, Semaphore, Monitore, Bedingungsvariable *Nachrichtenbasierte Prozeßinteraktion: Nachrichtenaustausch, RPC, Signale 22

23 Studien- /Prüfungsleistungen/ Prüfungsformen Medienformen Literatur *Synchronisationsfehler: Verhungerung, Deadlocks, Deadlock- Erkennung und -Vermeidung *Prozeß-Scheduling: FIFO, Round-Robin, Prioritäten, adaptives und Multilevel-Scheduling *Speicherverwaltung: Aufbau des Adreßraums, dynamische Speicherverwaltung, Swapping, seitenbasierte Speicherverwaltung, Seitenersetzungsstrategien *Ein-/Ausgabe: Geräte, Zugriff auf Geräte *Dateisysteme: Dateien und Dateizugriff, Verzeichnisse, Aufbau eines Dateisystems *Schutz: Schutzmatrix, Schutzmonitor, Beispiele Übung und Prüfung K1 Beamer, Tafel *Andrew S. Tanenbaum. Moderne Betriebssysteme, 3. Auflage. Pearson Studium, 2009 *William Stallings. Betriebssysteme, 4. Auflage. Pearson Studium,

24 Modulbezeichnung Client/Server-Programmierung ggf. Modulniveau Master ggf. Kürzel CSP ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 1. Semester im Master WS, jährlich Modulverantwortliche/r Prof. Dr. R. Wismüller Dozent(in) Prof. Dr. R. Wismüller Sprache deutsch Zuordnung zum Master Informatik Lehrform/SWS Vorlesung: 2 SWS Praktikum: 2 SWS (Gruppengröße ca. 20) Arbeitsaufwand Präsenzstudium: 50h Eigenstudium: 80h Prüfungsvorbereitung: 20h Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Algorithmen und Datenstrukturen, Objektorientierung und Voraussetzungen Modulziele / Angestrebte Lernergebnisse Inhalt funktionale Programmierung, Betriebssysteme I, Verteilte Systeme Die Studierenden können die Mechanismen zur Realisierung entfernter Methodenaufrufe erklären, die Middleware-Technologien CORBA, Enterprise Java Beans und Web Services gegenüberstellen und in ihren Eigenschaften differenzieren, sowie mit Hilfe dieser Technologien einfache Client/Server-Anwendungen im Bereich E- Business entwickeln. Sie können die Technologien in der Praxis anwenden, die internen Abläufe identifizieren und für eine gegebene Anwendungen die Vor- und Nachteile der Technologien einschätzen. Die Lehrveranstaltung führt die Veranstaltung "Verteilte Systeme" fort. Sie stellt die Middleware-Technologien CORBA, EJB und Web Services im Detail vor, wobei der Schwerpunkt auf der praktischen Anwendung liegt. Die Veranstaltung wird daher von einem Praktikum begleitet, in dem die Teilnehmer eigenständig ein praxisnahes Client/Server-Programm mit den verschiedenen Technologien unter Java realisieren. Die Themen im Detail sind: Studien- /Prüfungsleistungen Prüfungsformen Medienformen *CORBA: Architektur; IDL; CORBA Programmierung im Detail; CORBA Dienste *Java Beans *Enterprise Java Beans (EJB): Session Beans und Entities; EJB Programmierung im Detail; Deployment; Dienste des EJB Containers *Web Services: Web Service Standards(XML, SOAP, WSDL, UDDI); Web Service Programmierung mit Axis im Detail; Axis Werkzeuge *Grundlagen weiterer Client/Sever-Technologien Praktikum und Prüfung; erfolgreiche Teilnahme am Praktikum ist Voraussetzung zur Zulassung zur Prüfung M Beamer, Tafel 24

25 Literatur *Ulrike Hammerschall. Verteilte Systeme und Anwendungen. Pearson Studium, 2005 *Robert Orfali, Dan Harkey. Client/Server-Programming with Java and Corba. John Wiley & Sons, 1998 *Cay S. Horstmann, Gary Cornell. Core Java 2, Band 2 - Expertenwissen. Sun Microsystems Press / Addison Wesley, 2008 *Torsten Langner. Verteilte Anwendungen mit Java. Markt+Technik, 2002 *Jim Farley, William Crawford, David Flanagan. Java Enterprise in a Nutshell, 3rd Edition. O'Reilly, 2005 *Johann Hofmann, Fritz Jobst, Roland Schabenberger. Programmieren mit COM und CORBA. Hanser, 2001 *Rima P. Sriganesh, Gerald Brose, Micah Silverman. Mastering Enterprise JavaBeans 3.0. Wiley, 2006 *Bill Burke, Richard Monson-Haefel. Enterprise JavaBeans 3.0, 5th Edition. O'Reilly, 2006 *Jason Hunter, William Crawford. Java Servlet Programmierung. O'Reilly, 2002 *Manfred Hein, Henner Zeller. Java Web Services, Addison-Wesley, 2003 *Torsten Langner. Web Services mit Java, Markt+Technik, 2003 *Thilo Frotscher, Marc Teufel, Dapeng Wang. Java Web Services mit Apache Axis2, entwickler.press,

26 Modulbezeichnung Communications Engineering / ANT ggf. Modulniveau Master ggf. Kürzel ANT (I) ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab dem 1. Studiensemester WS, jährlich Modulverantwortliche Prof. Dr. O. Loffeld /r Dozent(in) Prof. Dr. O. Loffeld / wiss. Mitarbeiter Sprache Vorlesung: Englisch, Seminar: Deutsch, English Zuordnung zum Master-Studiengang "Elektrotechnik" Master-Studiengang "Informatik" Lehrform/SWS Arbeitsaufwand Vorlesung: 2 SWS, Seminar 2SWS Präsenz: 60 h, Eigenstudium: 50 h, Prüfungsvorbereitung: 40 h Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach Empfohlene Voraussetzungen Modulziele / Angestrebte Lernergebnisse *Grundlagen der Nachrichtentechnik für Informatiker (dringend empfohlen) *Grundlagen der Signal- und Systemtheorie (dringend empfohlen) *inhaltlich: Signale und Signalkenngrößen, Periodische Signale und deren Analyse, Lineare Systeme, Faltungsintegral und Fouriertransformation, Signalübertragung über lineare Systeme Bereitstellung mathematischer und nachrichtentechnischer Grundlagen, Fertigkeiten und Fähigkeiten: Kenntnisse *Begriff des Signals *Periodische und nicht periodische Signale *lineare und nichtlineare Systeme *zeitvariante und zeitinvariante Systeme *Abtastung im Zeit- und Frequenzbereich *Faltung und Korrelation *Modulationsverfahren Fertigkeiten *Beschreibung von Signalen in Zeit- und Frequenzbereich *Beschreibung von linearen zeitinvarianten Systemen im Zeit- und Frequenzbereich *Verständnis der Zusammenhänge zwischen zeitkontinuierlichen und zeitdiskreten Signalen und Systemen auf der Basis der Abtasttheorie *Verständnis der Zusammenhänge zwischen periodischen und nichtperiodischen Signalen durch Abtastung im Frequenzbereich *Messung der Ähnlichkeit von Signalen durch Minimierung eines quadratischen Abstandsmaßes: Korrelation, Korrelation durch Faltung, Matched Filter Empfang, Tiefpaß- und Bandpaßssysteme und Signale: Verständnis und Beschreibungsformen 26

27 Kompetenzen *Anwendung linearer Systemtheorie zur Entwicklung von Verarbeitungsalgorithmen in der ein- und mehrdimensionalen Signalverarbeitung (Codierungstheorie, Bildverarbeitung, Bildanalyse) Inhalt Studien- /Prüfungsleistungen Prüfungsformen Medienformen Literatur *Determinierte Signale in linearen zeitinvarianten Systemen *Fourier-Transformation *Abtasttheoreme *Korrelationsfunktionen determinierter Signale *System- und Signaltheorie der Tiefpass- und Bandpassignale und - systeme Teilnahme am Seminar, bzw. Übung, Prüfungsleistung Klausur K2 Vorlesung mit Powerpoint-Folien und Lifeannotierung in der Vorlesung unter Verwendung einer aktiven Tafel, Vorlesungsskript als pdf in Deutsch, Aufzeichnung der Folien und Annotierungen als pdf-datei, Aufzeichnung und Archivierung der Vorlesung als Real Media Stream, Archivierung aller Unterlagen mit dem E-Learning-System Moodle, Interactive Tests im Moodle System, Java Applets zum Selbststudium. Gleiches gilt für das Seminar. Vorlesungsskript, Web- Inhalte werden aktuell semesterweise aktualisiert und in der Vorlesung referenziert. Lehrbücher *Lüke, Ohm. Signalübertragung. Springer Lehrbuch. *Puente, Leaon, Kiencke, Jäkel. Signale und Systeme. Olderbourg Verlag München 27

28 Modulbezeichnung Compilerbau I ggf. Modulniveau Bachelor ggf. Kürzel CB I ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 4. Semester im Bachelor SS, jährlich Modulverantwortliche/ PD Dr. K. Sieber r Dozent(in) PD Dr. K. Sieber Sprache deutsch Zuordnung zum Bachelor Informatik Kernfach Bachelor Duales Studium Informatik Kernfach Lehrform/SWS Vorlesung (2 SWS) Übung (2 SWS) Arbeitsaufwand Präsenz: 60 h, Eigenstudium: 50 h, Prüfungsvorbereitung: 40 h Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach keine Empfohlene GTI (Grundlagen der Theoretischen Informatik) Voraussetzungen Modulziele / Angestrebte Lernergebnisse Inhalt Die Studierenden sind in der Lage, Werkzeuge wie Lex und Yacc oder ANTLR bei der Generierung von Compilern einzusetzen und das passende Werkzeug für ihre Zwecke auszuwählen. Da sie mit der Arbeitsweise und mit den theoretischen Grundlagen dieser Werkzeuge vertraut sind, können sie mit den Problemen umgehen, die bei der Scanner- und Parser-Generierung auftauchen. Insbesondere können sie die Entstehung von Shift-/Reduce- oder Reduce-/Reduce-Konflikten nachvollziehen und damit einschätzen, ob und wie sich solche Konflikte im Einzelfall beheben lassen. Grundsätzlicher Aufbau eines Compilers: Lexikalische Analyse *Reguläre Ausdrücke und ihre Umwandlung in endliche Automaten Syntaktische Analyse *Top Down Parser, LL(1)-Grammatiken, Recursive Descent Parser *Bottom Up Parser, LR(1)- und LALR(1)-Grammatiken *Verwendung mehrdeutiger Grammatiken in Parsergeneratoren Studien- Vorlesung, Übungen, mündliche Prüfung /Prüfungsleistungen Prüfungsformen M Medienformen Tafel und schriftliche Unterlagen, Lernwerkzeug GTI-Tool Literatur *Wilhelm, Maurer. Übersetzerbau. Springer 1992 *Wilhelm, Seidl, Hack: Übersetzerbau Band 2, Syntaktische und Semantische Analyse, to appear. *Aho, Lam, Sethi Ullman: Compilers, 2nd Edition, Pearson

29 Modulbezeichnung Compilerbau II ggf. Modulniveau Master ggf. Kürzel CB II ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 3. Semester im Bachelor WS, jährlich Modulverantwortliche/r PD Dr. K. Sieber Dozent(in) PD Dr. K. Sieber Sprache deutsch Zuordnung zum Master Informatik Lehrform/SWS Vorlesung (2 SWS), Übung (2 SWS) Arbeitsaufwand Präsenz: 60 h, Eigenstudium: 50 h, Prüfungsvorbereitung: 40 h Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Compilerbau I Voraussetzungen Modulziele / Ziele der Veranstaltung sind das Kennenlernen der Angestrebte Synthesephase eines Compilers und das Anwenden Lernergebnisse weitergehender Techniken zur Übersetzung von Computerprogrammen. Außerdem werden die syntaxgesteuerte Übersetzung analysiert und attributierte Grammatiken evaluiert. Inhalt Ziele der Veranstaltung sind das Kennenlernen der Synthesephase eines Compilers und das anwenden weitergehender Techniken zur Übersetzung von Computerprogrammen. Außerdem werden die syntaxgesteuerte Übersetzung analysiert und attributierte Grammatiken untersucht. Die semantische Analyse wird aus Compilerbau I weiter vertieft. Studien- Vorlesung, Übungen, mündliche Prüfung /Prüfungsleistungen Prüfungsformen M Medienformen Tafel, schriftliche Unterlagen Literatur *Aho, Lam, Sethi Ullman. Compilers, 2nd Edition. Pearson 2007 *Wilhelm, Maurer. Übersetzerbau. Springer 1992 *Wilhelm, Seidl. Übersetzerbau, Virtuelle Maschinen. Springer 2007 *Wilhelm, Seid, Hack. Übersetzerbau, Band 3, Analyse und Transformation. Springer

30 Modulbezeichnung ggf. Modulniveau ggf. Kürzel Computational Intelligence Master CI ggf. Untertitel -- ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab dem 1. Semester im Master WS, jährlich Modulverantwortliche/r Prof. Dr. U. Kelter Dozent(in) Sprache Zuordnung zum Lehrform/SWS Dr. Berlik deutsch Master Informatik Vertiefung Vorlesung (2 SWS); Übung (2 SWS); Arbeitsaufwand Präsenz: 60 h, Eigenstudium/ Übungen: 60 h, Prüfungsvorbereitung: 30 h Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach Empfohlene Voraussetzungen Modulziele / Angestrebte Lernergebnisse WBS I *Bestimmung der verschiedenen Grundkonzepte der CI, der mathematischen Grundlagen und der Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der Verfahren *Analyse wann der Einsatz von CI-Methoden sinnvoll ist, und zu einer Aufgabenstellung die angemessene CI-Methoden rechtfertigen können. Inhalt Im Rahmen dieser Veranstaltung werden die Grundlagen der Computational Intelligence (CI) vermittelt. Vorgestellt werden die drei Hauptgebiete Evolutionäre Algorithmen (EA), künstliche neuronale Netze (KNN) und Fuzzy Systeme, mit Schwerpunkten in den Bereichen EA und KNN. Im einzelnen werden behandelt: Themengebiet Evolutionäre Algorithmen *Mathematische Grundlagen *Grundzüge der biologischen Evolution *Evolutionsstrategien *Genetische Algorithmen *Genetisches Programmieren Themengebiet Künstliche neuronale Netze *Mathematische Grundlagen *Grundzüge biologischer neuronaler Netze *Grundlegende Neuronen *Aktivierungsfunktionen *Mehrschichtige Netze, Backpropagation 30

31 *Rekurrente Netze *Selbstorganisierende Netze Themengebiet Fuzzy Systeme *Grundlagen In den Übungen werden praktische Erfahrungen bei der Entwicklung und Anwendung von CI-Methoden in den Bereichen Modellierung, Steuerung, Optimierung und Klassifikation erworben. Zur Abgrenzung werden klassische Lösungsansätze besprochen. Studien- /Prüfungsleistungen Prüfungsformen Medienformen Literatur Studienleistungen s. Feld Lehrform/SWS; Prüfungsleistungen s. Feld Prüfungsformen. M Tafel, Beamer *David Poole, Alan Mackworth and Randy Goebel. Computational Intelligence - A Logical Approach. Oxford University Press, New York, Oxford, 1998 *Rüdiger Brause. Neuronale Netze. B. G. Teubner, Stuttgart, 1995 *Richard O. Duda, Peter E. Hart, David G. Stork. Pattern Classification, Second Edition. John Wiley and Sons, New York, 2001 *Carl G. Looney. Pattern recognition Using Neural Networks. Oxford University Press, New York, 1997 *Anreas Zell. Simulation Neuronaler Netze. Addison-Wesley, Bonn, 1994 *Bäck, Thomas; et al. Handbook of Evolutionary Computation. Institute Oxford University Press, New York, 1997 *Schwefel, Hans-Paul. Evolution and Optimum Seeking. John Wiley and Sons, Inc., New York, 1995 *Ingo Rechenberg. Evolutionsstrategie 94. Frommann-Holzboog, Stuttgart,

32 Modulbezeichnung: Computergestützte Verfahren in der Zahnmedizin ggf. Modulniveau Master ggf. Kürzel Cdent ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen: Studiensemester ab 1.Semester im Master WS, jährlich Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. V. Blanz Dozent(in): Prof. Dr. V. Blanz, Prof. Albert Mehl Sprache: Deutsch Zuordnung zum Master Informatik - Studienschwerpunkt Medizinische Informatik Lehrform/SWS: Arbeitsaufwand: 2 SWS Vorlesung, 2 SWS Praxisteil Präsenz: 60 h, Eigenstudium: 50 h, Prüfungsvorbereitung: 40 h Kreditpunkte: 5 Voraussetzungen nach Keine Empfohlene Voraussetzungen: Modulziele / Angestrebte Lernergebnisse: Inhalt: Studien- /Prüfungsleistungen/ Prüfungsformen: Medienformen: Literatur: Grundlagen der Mathematik aus dem Bachelor-Studium Die Studierenden kennen die wichtigsten Problemstellungen der computergestützten Zahnmedizin sowie Ansätze zu deren Lösung einschließlich der dazu erforderlichen Grundlagen, sowohl aus der Zahnmedizin als auch aus der Informatik. Dabei geht es vor allem um geometrische Aufgaben sowie um Messtechnik und Bildverarbeitung. Die Studierenden sind in der Lage, an Projekten der computergestützten Zahnmedizin in Forschung und Entwicklung mitzuarbeiten. Sie erhalten die Kompetenz, die jeweiligen Herausforderungen der verschiedenen Anwendungen zu erkennen, einzuschätzen und geeignete Methoden auszuwählen. Grundlagen der Zahnmedizin und deren Terminologie, Übersicht über die wichtigsten Anwendungsfelder der Computergestützten Zahnmedizin (Diagnosetechniken und Therapieformen), geometrische und bildgebende Vermessung am Patienten, 3D Scanner, CAD-CAM Verarbeitungspipeline, Vergleich mit klassischen Verfahren der Dentaltechnik, Artikulatoren. Geometrische Grundlagen wie X Geradenund Ebenengleichungen, rigide Transformationen, geometrische Modellierung von 3D Gittermodellen, Registrierung von 3D Objekten (Iterative Closest Point Algorithmus), Grundlagen der Differentialgeometrie, Deformationsmethoden, statistische Modelle von Kurven (snakes), 2D Bilddaten und 3D Objekte (Morphable Models). Prüfungsleistung K2 Powerpoint wird in der Veranstaltung bekannt gegeben. 32

33 Modulbezeichnung Computergraphik I ggf. Modulniveau Bachelor ggf. Kürzel CG 1 ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 3. Semester im Bachelor WS, jährlich Modulverantwortliche/r Prof. Dr. A. Kolb Dozent(in) Prof. Dr. A. Kolb Sprache deutsch Zuordnung zum Bachelor Informatik, Bachelor Duales Studium Informatik Lehrform/SWS Vorlesung 2 SWS, Übung 2 SWS Arbeitsaufwand Präsenz 60 h, Eigenstudium 60h, Prüfungsvorbereitung: 30 h Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Vorkenntnisse: Algorithmen und Datenstrukturen Voraussetzungen Modulziele / Angestrebte *Die Studierenden können die mathematischen Grundlagen der Lernergebnisse Computergraphik theoretisch und praktisch unterscheiden *Die Studierenden kennen die grundlegenden Prinzipien und die spezifischen Algorithmen der Bildsynthese, insbesondere das Prinzip der Rasterisierung und der Strahlverfolgung *Die Studierenden kennen erste weiterführende Konzepte der Computergraphik, insb. Texturen, und sind mit Objekthierarchien vertraut *Die Studierenden besitzen die Fähigkeit, einfache Graphikprogramme mit OpenGL zu entwickeln Inhalt Vermittlung des Grundlagenverständnisses der generativen 3D-Computergraphik und der dazu notwendigen Grundlagen verschiedener Disziplinen wie Farbtheorie und Vektorrechnung. Studien- /Prüfungsleistungen Prüfungsformen Medienformen *Grundlagen Farbmodelle, Grundlagen der Bildspeicherung, affine Transformationen, homogene Koordinaten der Bildgenerierung durch Strahlenverfolgung *Rastergraphik und Rasteralgorithmen: Graphik-Pipeline, Clipping und Rasterisierung geometrischer, primitiver und hierarchischer Modelle *Spezielle Transformationen: Viewing- und Projektionstransformation Prüfungsleistung LA Inf. Mündliche Prüfung, Prüfungsleistung BA/MA Informatik Klausur M (nur LA.InfG), K1 Beamer (Folien, Beispielprogramme), Tafel 33

34 Literatur *Bungartz, Griebel, und Zenger, Einführung in die Computergraphik, Vieweg 2002 *Eberly, 3D Game Engine Design, Morgan Kaufman, 2001 *Watt und Policarpo, 3D Games, Realtime Rendering and SW Technology, Addision Wasley, 2001 *Möller, Haines, Hoffmann, Real Time Rendering, AK Peters, 2008 *Schreiner etal, OpenGL Programming Guide, Addison-Wesley,

35 Modulbezeichnung ggf. Modulniveau ggf. Kürzel CG 2 ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester Computergraphik II Master (Wahlpflicht im Bachelor) ab 4. Semester im Bachelor ab 1. Semester im Master Modulverantwortliche/r Prof. Dr. A. Kolb Dozent(in) Prof. Dr. A. Kolb Sprache deutsch Zuordnung zum Bachelor Informatik, Bachelor Duales Studium Informatik Master Informatik SS, jährlich Lehrform/SWS Arbeitsaufwand Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach Empfohlene Voraussetzungen Modulziele / Angestrebte Lernergebnisse Inhalt Vorlesung 2 SWS, Übung 2 SWS. Je ca Teilnehmer Präsenz 60 h, Eigenstudium 60h, Prüfungsvorbereitung: 30 h Mathematik für Visual Computing, Computergraphik 1 *Die Studierenden kennen verschiedene Beschreibungsmöglichkeiten geometrischer Formen und sind im praktischen Umgang damit geübt *Die Studierenden können elementare Algorithmen der Computeranimation wiedergeben *Die Studierenden können die Animationstechniken bewerten und für konkrete Aufgabenstellungen einsetzen *Die Studierenden können Modellierungstechniken beschreiben *Die Studierenden kennen die wesentlichen Vor- und Nachteile der verschiedenen Modellierungsprinzipien und können für einfache Problemstellungen die Verfahren bewerten und implementieren *Die Studierenden können Modellierungssoftware kompetent nutzen *Die Studierenden können mathematische Konzepte (Geometrie, Numerik) praktisch anwenden *Die Studierenden können Vor- und Nachteile verschiedener Oberflächenrepräsentationen beurteilen *Bezierkurven, einfache parametrische Repräsentationen *Polygonnetze, Winged-Edge und Half-Edge Repräsentation *Modellierungstechniken *Subdivisionsflächen *Mehrgliedrige Modelle, Inverse Kinematik Studien- /Prüfungsleistungen Prüfungsformen Medienformen Erfolgreiche Bearbeitung der Übungsaufgaben ist Bedingung zur Zulassung zur Prüfung M Powerpoint-Präsentation, Tafel 35

36 Literatur *Foley, van Dam, Feiner & Hughes. Computer Graphics. Addison Wesley, 1993 *Encarnacao, Strasser & Klein. Graphische Datenverarbeitung. Oldenbourg 1996 *Watt. 3D Computer Graphics. Addison Wesley 2000 *Shirley. Fundamentals of Computer Graphics. AK Peters 2005 *Bungartz, Griebel & Zenger. Einführung in die Computergraphik. Vieweg

37 Modulbezeichnung Computergraphik III ggf. Modulniveau Master ggf. Kürzel CG_III ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 1. Semester WS, jährlich Modulverantwortliche/r Prof. Dr. A. Kolb Dozent(in) Prof. Dr. A. Kolb Sprache deutsch Zuordnung zum Master Informatik Wahlpflicht Lehrform/SWS Vorlesung: 2 SWS, Gruppengröße: 60 Übung: 2 SWS, Gruppengröße: 30 Arbeitsaufwand Präsenz 60 h, Eigenstudium 60h, Prüfungsvorbereitung: 30 h Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Grundkenntnisse aus B.Inf-VC: Mathematik für VC, Voraussetzungen Computergraphik I, Modulziele / *Die Studierenden kennen die verschiedenen Konzepte und Angestrebte spezifischen Algorithmen der photorealistischen Bildsynthese Lernergebnisse und können für einfache Probleme angemessene Techniken auswählen und in einfachen Kontexten praktisch umsetzen und anwenden *Die Studierenden kennen die Grundprinzipien des bildbasierten Renderings und können diese gegenüber klassischen Techniken der modellbasierten Graphik abgrenzen *Die Studierenden kennen die Grundprinzipien der indirekten Beleuchtung (insb. Schatten) und der globalen Beleuchtungsberechnung (insb. Radiosity) und können diese in einfachen Kontexten praktisch implementieren *Die Studierenden kennen die wesentlichen Eigenschaften und Strukturen von Shading Languages, wie sie zur Ansteuerung verschiedener, externer Renderingprogramme und zur GPU- Programmierung zum Einsatz kommen *Die Studierenden können einfache GPU-Programme zur Erzeugung spezieller graphischer Effekte entwickeln Inhalt In dieser Veranstaltung werden vertiefende Aspekte der Computergraphik vermittelt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Hardware-Beschleunigung und GPU Programmierung, Realtime Rendering und Photorealismus. Ausgewählte Thematiken werden detailliert behandelt: *Komplexe Materialmodelle *Procedural Texturing and Modeling *GPU Programmierung mit Shading Languages (GLSL) *Fortgeschrittene Anwendungen von Texturen *Globale Beleuchtungsberechnung (Radiosity) *Image Based Rendering, Lichtfelder *Schattenberechnung 37

38 Studien- mündliche Prüfung /Prüfungsleistungen Prüfungsformen M Medienformen Beamer (Folien, Beispielprogramme), Tafel Literatur *Eberly. 3D Game Engine Design. Morgan Kaufman, 2006 *Ebert, Musgrave, Peachey, Perlin and Worley. Texturing and Modeling. Morgan Kaufman 2003 *Möller, Haines. Real-Time Rendering. AK Peters,

39 Modulbezeichnung Computergraphik IV ggf. Modulniveau Master ggf. Kürzel CG_IV ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 2. Semester SS, jährlich Modulverantwortliche/r Prof. Dr. A. Kolb Dozent(in) Prof. Dr. A. Kolb Sprache deutsch Zuordnung zum Master Informatik, Wahlpflicht Lehrform/SWS Vorlesung: 2 SWS, Gruppengröße: 60 Übung: 1 SWS, Gruppengröße: 30 Arbeitsaufwand Präsenz 45 h, Eigenstudium 60 h Prüfungsvorbereitung: 45 h Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Voraussetzungen Modulziele / *Die Studierenden kennen die Prinzipien der grafikunabhängigen Angestrebte Nutzung von Grafikprozessoren (GPUs) sowie die Eigenschaften Lernergebnisse der dazu notwendigen Schnittstellen *Die Studierenden können allgemeine Problemlösungen hochparallelisiert auf Grafikprozessoren implementieren Inhalt In dieser Veranstaltung wird ein Überblick über den aktuellen Forschungsstand im Bereich Computergraphik vermittelt. Ausgewählte aktuelle Thematiken aus den nachfolgend exemplarisch aufgeführten Bereichen werden detailliert behandelt. Die Schwerpunkte werden dabei nach aktuellen Forschungsfragen und -projekten gesetzt. Gegenstand dieser Veranstaltung ist die Programmierung hochparalleler Prozessoren, speziell Grafikprozessoren (GPUs), mittels grafikunabhängiger Schnittstellen. Es werden keine Grafikkenntnisse vorausgesetzt. * General Purpose Computations on Graphics Processing Units (GPGPU) * Grafik-unabhängige Schnittstellen zur Programmierung von Graphics Processing Units (CUDA, OpenCL, OpenACC) * Ausgewählte Algorithmen für hochparallele Prozessoren Studien- mündliche Prüfung /Prüfungsleistungen Prüfungsformen M Medienformen Beamer (Folien, Beispielprogramme), Tafel Literatur *Möller, Haines, Hoffman. Real-Time Rendering. AK Peters, 2008 *Ausgewählte aktuelle Forschungspublikationen 39

40 Modulbezeichnung Computergraphik Praktikum ggf. Modulniveau Bachelor ggf. Kürzel CG-P ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen Studiensemester ab 5. Semester im Bachelor WS, jährlich Modulverantwortliche/r Prof. Dr. A. Kolb Dozent(in) Prof. Dr. A. Kolb Sprache deutsch Zuordnung zum Bachelor Informatik Bachelor Duales Studium Informatik Lehrform/SWS Praktikum: 2 SWS, Gruppengröße: 20 Arbeitsaufwand Präsenz: 30 h, Eigenstudium: 110 h, Abgabe der Lösung / Interview: 10 h Kreditpunkte 5 Voraussetzungen nach keine Empfohlene Computergraphik I Voraussetzungen Modulziele / Angestrebte Lernergebnisse Inhalt *Die Studierenden kennen Programmierparadigmen der plattformunabhängigen Graphik-API OpenGL und beim GUI-Design mit Qt *Die Studierenden können interaktive 3D-Graphik-Anwendungen erstellen. *Die Studierenden besitzen die Fähigkeit, hierarchische Modell- Strukturen zu erstellen *Die Studierenden können Benutzerinteraktionen wie Kamerafahrten in Graphik-Anwendungen integrieren. *Die Studierenden besitzen die Fähigkeit, für komplexe Anwendungen einfache Performanz-Analysen und -Optimierungen durchzuführen. *Die Studierenden können einfache, graphik-relevante Probleme direkt auf GPUs realisieren. Die Studierenden lernen in diesem Praktikum aktiv die Entwicklung interaktiver 3D-Graphik-Anwendungen. Hierzu gehören neben der reinen Graphik-Programmierung unter OpenGL und OpenInventor der praktische Umgang mit Methoden aus den Bereichen Modellierung, Animation und Spezialeffekte: OpenGL-Programmierung, insbesondere *einfache Modellierung *Texturierung und lokale Beleuchtung Qt-Programmierung, insbesondere *Plattformunabhängiges Design von Benutzeroberflächen Grundlagen der GPU-Programmierung Studien- /Prüfungsleistungen Prüfungsformen Scheinerwerb durch Bearbeitung der Übungsaufgaben in Zweiergruppen P 40