Generelles zu Abschlussarbeiten

Wenn Sie als Studierender der Hochschule Bochum darüber nachdenken bei mir eine Bachelor oder Masterthesis zu schreiben möchte ich Ihnen auf dieser Seite eine kleine Orientierung geben welche Themenfelder da naheliegend wären. Generell gilt meiner Erfahrung nach: Wenn Sie mit einer eigenen Idee kommen oder wir gemeinsam ein Thema finden, dass Sie wirklich interessiert, werden die Ergebnisse im Allgemeinen gut sein. Wenn ihr Thema also in der Aufzählung unten nicht vorkommt, lassen Sie sich dadurch zunächst nicht abschrecken sondern präsentieren Sie ihre Idee einfach einmal.

Ich möchte vorab unterstreichen, dass natürlich gute mathematische Kenntnisse sehr willkommen, aber nicht zwingend erforderlich sind. Zum Beispiel für eine Arbeit über Software Architektur von Echtzeitsystemen oder allgemein einer Simulationssoftware benötigt man zum Beispiel kein sehr tiefgehendes Verständnis der Mathematik. Ein wenig, aber auch nicht viel Mathematik wird in der Regel im Bereich der Visualisierung benötigt. Wenn Ihnen die lineare Algebra in Mathematik II nicht zu schwer gefallen ist, wird es wahrscheinlich völlig ausreichen. Es wäre allerdings bei allen Themen hilfreich keine ausgemachte Phobie bzgl. der Mathematik entwickelt zu haben.

Echtzeitsimulation

Im Bereich der eingebetteten Systeme (Embedded Systems) sind Testverfahren mit Hardware-in-the-Loop Simulationen von Interesse. Themen können hier das Erstellen von Echtzeitfähigen Streckenmodellen (s.a. Modellbildung) sein, Untersuchungen an Real-time Operating Systems oder Strategien zum Task-Handling auf SMP-Systemen (s.a. Parallelsierung). Wenn Sie sich eine stärker numerische Orientierung ihrer Arbeit vorstellen könne, sind natürlich auch Themen aus dem Bereich der numerischen Simulation denkbar, wie echtzeitfähige Stabilisierung numerischer Verfahren oder angepasste Strategien für die Echtzeitsimulation Differential Algebraische Gleichungen oder Partielle Differential Gleichungen denkbar.

Parallelisierung

Im Bereich der numerischen Simulation gibt es auf Grund der großen Datenmengen viele Anwendungsfälle für eine parallele Verarbeitung. Abhängig von ihren Interessen kann man hier Themen suchen die näher oder weiter an der numerischen Simulation sind. Ein Beispiel für eine recht isolierte Themenstellung, die jedoch auch für numerische Simulation interessant ist, könnten zum Beispiel parallelisierte Sortierverfahren sein. Ob Sie hier eine praktische Arbeit auf einem Symmetrisches Multiprozessorsystem (SMP) oder einem Massenparallelrechner (MPR) mittels MPI bevorzugen oder zum Beispiel theoretische Vergleiche anfertigen wollen, hängt von Ihren Neigungen ab.

Visualisierung & Usability

Auf den ersten Blick erscheint die Visualisierung von Simulationsdaten trivial, sie ist es jedoch nicht. Sowohl Technisch, als auch Konzeptionel gibt es hier noch interessante Fragestellungen. Daneben sind Strategien zum Handhabung oder Filtern der großen Datenmengen von Interesse. Es können aber auch Fragestellungen zur Usability von CAD- und Simulationstools spannend sein.

Modellbildung

Die Modellbildung ist immer ein interessantes Gebiet, doch so weit, dass ich hier schwer etwas Genaueres vorschlagen kann. Zwei Aspekte möchte ich herausstellen. Einmal die Modellbildung in Hinblick auf echtzeitfähige Simulation z.B. in HIL-Testszenarien eingebetteter Systeme. Daneben liegen mir persönlich noch Fragestellungen aus dem Bereich der Strömungsberechung (s.a. CFD), wie sie zum Beispiel für Maschinenbauer interessant sind.

Verteilte Architekturen bei Simulationshardware

Die meisten Desktop-PCs arbeiten unter Windows. Die meisten und leistungsfähigsten Cluster hingeben unter Unix-Systemen wie Linux. Dabei kommt des Öfteren Software zum Einsatz, die noch nicht auf Windows portiert wurde wie z.B. PETsc. Wäre es nicht spannend eine komplexe Simulation auf einen Windows-PC mittels eines komfortablen Userinterfaces steuern zu können ohne dass der User sich der komplexen Welt dahinter bewusst ist? Welche Konzepte wären hierfür sinnvoll? Würde man generell die Simulation im Sinne einer Cloud-Architektur auf die Hardware Dritter auslagern, stellt sich sofort die Frage nach der Möglichkeit das geistige Eigentum (IP) des Users zu schützen. Hier sind Themen mit einer breiten Spannweite möglich.

Mischung von Agenten-basierter und kontinuierlicher Simulation

In der Informatik ist die Agenten-basierte Simulation ein Standard-Verfahren. In der Mathematik herrscht die kontinuierliche Simulation basierend auf gewöhnlichen oder partiellen Differentialgleichungen vor. Spannend wird es diese Ansätze in diversen Szenarien zu mischen. Für ökologische Systeme habe ich diesen Ansatz hier schon einmal andiskutiert. Generell sind auch andere Situationen in eher technischen Zusammenhängen denkbar.

last modified by Joerg Frochte on March 1st 2010