INTRO Knoten im Matrix-Stile herunterriesseln lassen „Follow the white Rabbit“

»3D-graph-M« Anwendungsspezifische 3D Visualisierung von Communities und Objektbeziehungen Projekt – AI – WS04/05 Danny Gräf Daniel Müller Marcus Walla Mathias Werlitz Sascha Gierschner Projektvorstellung 3D Graph-m Anwendungsspezifische 3D Visualisierung von Communities und Objektbeziehungen Vortsellen der Projektmitglieder: .....

Agenda Ausgangssituation Projektziele Projektorganisation Architektur Entwicklungsumgebung Realisierung Projektgruppen Architektur Demonstration Fazit & Ausblick Probleme & Lösungen Fragen bitte am Schluss Unsere PRÄSENTATION unterteilt sich in einen Theoretischen Teil und einen Praktischen Teil In unserem theoretischen Teil werden wir auf folgende Punkte näher eingehen ..... Einzelne Punkte kurz vorstellen um was es sich handelt

Ausgangssituation Forschungsgebiet: Wissensmanagement Aufgabenstellung: »Anwendungsspezifische 3D Visualisierung von Communities und Objektbeziehungen« Applikation: Tool zur grafischen Auswertung von Kommunikationsnetzwerken Visualizing Knowledge Community Metrics = commetrix Der Wissensmanager/Community Moderator soll verschiedene Auswertungsgraphiken erhalten. Die Grafiken geben ihm einen Einblick in den Vernetzungszustand der Autoren/Nachrichten visualisiert durch verschiedene Darstellungsansichten. Daraus kann er die Entwicklung der betreuten Themen beurteilen. Visualizing Knowledge Community Metrics = commetrix

Partner Institut für Wirtschaftsinformatik der TU Berlin Forschungsgruppe: »Integrated Knowledge Management« Bei unserem Projekt haben wir mit der Forschungsgruppe IKM von der TU Berlin zusammen gearbeitet. Diese besteht aus den Diplomanten Andreas Hoffmann und Tillmann Bartels und wird von Dipl. Ing. Mathias Trier geleitet.

Projektziele (1) Konzeption und Implementierung von Visualisierungen für dynamische Netzwerke Anbindung verschiedenster Kommunikationsnetzwerke durch eine universelle Connector-Architektur Datenaufbereitungskonzepte: Generisches Mapping von Objekten auf relationale Datenbanken Portierung von 2D-Layout-Algorithmen (z.B. Fruchtermann-Rheingold) nach 3D Um auf eine möglichst breite Datenbasis zugreifen zu können wurde eine Connectorachritektur entwickelt, die beispielsweise den Import und somit die Analyse von Slashdot-Foren, Newsgroup NNTP, MSN (Messenger), Mbox ermöglicht Für ein obejktorientiertes Design und einen objektbasierte Zugriff auf die gewonnen Daten wurde eine Abstraktionsebene für die Datenbankzugriffe entwickelt. Generische Klassen gewährleisten den Zugriff auf Autoren, Nachrichten, Beziehungen in Allgemeiner Form, unabhängig ihres Ursprungs und dadurch bedingter Parameter (z.B. hat ein Email-Autor andere Eigenschaften als ein Newsgruppenmitglied). Beispiele: Java 3D Renderer für den generischen Graphen (Diskurse) Als Entwickler: unabhängig von der Datenbank und der Art des Diskurses (Abstraktionsebene) Datenbank getrennt Foren, Usegroups Frontend Entwickler sollten unabhängig von den Datenhaltungsstrukturen sein Fruchtermann-Rheingold visualisieren, kurz auf Algorithmus eingehen

Projektziele (2) Themenbasierte Auswertung von Nachrichtenbeziehungen (Keyword-Visualisierung) Objektzentrierte Betrachtung von Kommunikationsbeziehungen Zeitbasierte Darstellung der Entwicklung der Kommunikationsnetzwerke Visualisierung auf mobilen Geräten Ein weiteres Ziel war die Visualisierung der Nachrichtenbeziehungen basierend auf einer Inhaltsanalyse. Um aus der Fülle an Informationen einzelne Autorenkreise und deren Kommunikation zu betrachten haben wir uns weiterhin das Ziel einer objektbasierenden Visualisierung gesteckt. Zusätzlich haben wir eine Filterkomponente entwickelt, welche die Entwicklung des Netzwerkes über ihren gesamten Zeitraum visuell darstellt. Dadurch lässt sich das Wachsen des Netzwerkes besser vorstellen. Tägkeitsfelder für die Visualisierung TOPIC-Auswertung: weites Feld Syntax/Semantik, Parser Reduktion der informationellen Komplexität: Z.B. eine Person mit seinen Beziehungen in einem Netzwerk Wie hat sich bspw. ein Forum entwickelt Untersuchungspunkt: Kann man das auch auf mobilen Geräten darstellen Fazit: Wie man sieht breites Betätigungsfeld.

Arbeitsgruppe Gruppenfoto Plattformunabhängigkeit -

Entwicklungsumgebung Java basierte Anwendungsentwicklung Eclipse IDE Versionskontrollsystem Subversion MySQL Datenbank Java3D & Java Media Framework Plattformübergreifende Entwicklung (Windows, Linux, FreeBSD, MacOS X Distributionen) Eclipse: freie Entwicklunsumgebung von IBM für Java mit Plugin Subversion für Versionskontrolle da Teambenutzung besser geeignet MySQL: einfache und plattformunabhängige Datenbank zur speicherung der Nachrichten und Autoren bzw. der auszuwertenden daten Java 3D und Media für die Visualisierung ebenfalls auf vielen Plattform verfügbar Warum gerade Java 3D

Organisation Basis - KickOff Workshops Aufteilung (Teambildung) und Spezifizierung einzelner Aufgabengebiete und Einarbeitung in die vorhandene Architektur Fachliche Themenauseinandersetzungen siehe Vorträge der einzelnen Mitglieder Themen aus Protokollen verwenden kurze Themenauflistung für die eine Präsi gehalten worden ist Kurz auf Pflichtenheft in Workshops eingehen Themeneingrenzung und gemeinse Vorgehensplanung führten zu Pflichtenhheften der einzelnen Gruppen Projektlogbuch siehe Protokolle und Arbeitsberichte Versionskontroll-Metadaten ermöglichen Zuordnung zu Projektablauf über Beschreibung, Entwickler und Datum Erfahrungssicherung Meilensteine und Aufwandsplanung Subversion --> Versionskontrollprogramm über Eclips Arbeitsmittel, Dokumentenarchiv

Zeitmanagement (Stand 12/2004) Projektorganisation als Meilenstein-Diagramm Vorstellen der einzelnen Teilaufgaben anhand spezifizierter Dartellungsdiagramme ( Gannt-Diagramm) Ist-Soll Vergleich Warum sind nicht überall 100 % erreicht worden ? Siehe Stand 12.04. (Stand 12/2004)

Definierte Arbeitsfelder Visunet Entwicklung eines 3D-Renderers, Medienexport Timenet Zeitbasierte Entwicklung des Kommunikationsnetzwerkes Egonet Personenspezifische Analyse eines Community-Netzwerkes Topnet Entwicklung des Keyword-Extraktionsverfahrens zur Themenanalyse Mobinet Identifikation weiterer Anwendungsfelder aus dem Umfeld von mobilen Anwendungen 1 Minute Den spezifizierten Aufgabenfelder entsprechend wurde die folgenden fünf Arbeitsgruppen gebildet. Visunet übernahm 3D Visualisierung und Einbindung von Aufzeichnungsfunktionen sowie deren Multimedia Datei Export. Timenet entwickelte die zeitbasierte Darstellung des Kommunikationsnetzwerkes. Egonet erarbeitete Konzepte und Darstellungsformen für die personenbezogene bzw. gruppenorientierte Betrachtung. Topnet implemtierte eine Wortsuche und –analyse und entwarf themenorientierte Darstellungsformen. Mobinet untersuchte Einsatzgebiete und Plattformen im mobilen Bereich. Betrachten wir nun die einzelnen Arbeitsfelder etwas genauer... Visunet übernahm 3D Visualisierung und Einbindung von Aufzeichnungsfunktionen sowie deren Multimedia Datei Export. Egonet erarbeitete Konzepte und Darstellungsformen für die personenbezogene bzw. gruppenorientierte Betrachtung. Topnet implemtierte eine Wortsuche und –analyse und entwarf themenorientierte Darstellungsformen. ??? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

VISUNET 3D Netzwerk-Visualisierung Rendererkomponente basiert auf Java 3D Echtzeitanforderung Effizienter Szenengraph Features Picking Billboards automatischer Zoom JPEG und QuickTime Export mit Java Media Framework 2 Minuten Nach der Evaluierung möglicher Realisierungsformen für eine 3D Visualisierung der Netzwerke viel die Entscheidung wie schon erwähnt auf Java3D, da so die Plattformunabhängigkeit der Anwendung sichergestellt werden konnte. Für die Integration in die Anwendung wurde von der Visunet Gruppe eine Schnittstelle entworfen, die die Anbindung von austauschbaren Renderer-Komponenten gestattet. Viel Wert wurde bei der Entwicklung auf die Echtzeitanforderung gelegt, Durch die Technologieentscheidung für Java3D musste ein effektiver Scenengraph enwickelt werden. Dieser wird z.B. nur ein mal generiert und dann fortlaufend entsprechend der Parameter aktualisiert. Erklärtes Ziel dieser auf Optimierung ausgerichteten Implementierung war die Gewährleistung einer flüssige Animation. Weiterhin realisierte die Gruppe folgende Features: Das Picking ermöglicht es einzelne Knoten bzw. Autoren in der Visualisierung zu selektieren und die zugehörigen Informationen auszugeben. Billboards werden für die automatische Ausrichtung der gewählten Beschreibungsparameter genutzt. Der automatische Zoom beinhaltet die Positionierung der Kamera, angepasst auf das aktuell dargestellte Netzwerk. Für die weitere Verwendung in anderen Medien, z.B. der Präsentation einer abgeschlossenen Netzwerkanalyse, wurde der Video und Einzel Bild-Export in JPEG- bzw. Apple QuickTime Dateien implementiert. viel die Entscheidung auf Java3D, da so die Plattformunabhängigkeit der Anwendung Der Scenengraph wird deshalb z.B. nur ein mal generiert und dann fortlaufend entsprechend der eingestellten Parameter von einem Layouter aktualisiert. Erklärtes Ziel dieser auf Optimierung ausgerichteten Implementierung war ein ??? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Feature-Beschreibung in Demo verlagern? einbeziehen? Rotation --> Veränderung des Sichtwinkels Echtzeitanforderung (Multi-Threads in Layouter, Renderer)

TIMENET Animierte Darstellung des zeitlich wachsenden Netzwerkes Entwicklung einer pipelinefähigen Filterarchitektur Zeitvisualisierung manuell oder automatisch möglich Beispiel einer zeitbasierten Filterung der Graphendaten 1 Minute Kommunikation entsteht gundsätzlich bei den meisten Anwendungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Dadurch ändernden sich natürlich die Beziehungen bzw. Kommunikationen zwischen den Autoren über einen Zeitraum. Die Timenet Gruppe hat dafür eine Zeitvisualisierung entworfen. Da es sich um die erste Filterimplementierung handelte wurde bei der Realisierung eine Filterarchitektur entwickelt die auf den Nachrichtenobjekten arbeitet. und somit direkt das Scenengraph-Rendering beeinflusst. Der Filter ermöglicht eine manuelle und automatische zeitbasierte Betrachtung des Netzwerkes in Echtzeit, was auch für die Animationsgenerierung genutzt wird. Somit kann intuitiv die zeitliche Entwicklung des sich aufbauenden Netzes gezeigt werden. Damit diese Funktionalität auch bei anderen Anwendungsfällen zur Verfügung steht, ist der Filter so entworfen, das weitere Filter auf seine Resultate aufsetzen und die Auswahl weiter eingrenzen können. ??? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Der Automatische-Zeitdurchlauf wird für die Animationsgenerierung verwendet. Kommunikation ensteht zu unterschiedliche Zeitpunkten Mit Hilfe von timenet werden Visualisierte Daten werden zeitbasiert gefiltert Um diesen vorgang zurealisieren wurde eine manuelle und automatische Zeitraumsauswahl implementiert Und somit kann intuitiv die zeitliche Entwicklung des sich aufbauenden Netzes gezeigt werden. Diese Funktionalität stehen auch bei anderen Anwendungsfällen zur Verfügung. Diese Art der Filterung arbeitet im Backend auf den einzelnen Nachrichten und beeinflusst dadurch auch die anderen Datenelementen. Für die sich ändernden Beziehungen bzw. Kommunikationen zwischen den Autoren über einen Zeitraum, hat die Timenet Gruppe eine Zeitvisualisierung entworfen. Filterarchitektur entwickelt die auf den Nachrichtenobjekten arbeitet und somit des Netzwerkes in Echtzeit. Er ist so entworfen, das weitere Filter auf seine Resultate aufsetzen und die Auswahl weiter eingrenzen können.

EGONET auf Personen oder Gruppen ausgerichtete Visualisierung Entwicklung Graphenalgorithmus Bildung von Kommunikationsgruppen Fokussierung von Netzwerksegmenten Beispiel einer personenbezogenen Filterung mit Tiefe 3 => SCREENSHOT 1 Minute Um einzelnen Personenkreise in einem Netzwerk gesondert betrachten zu können, wurde von der Gruppe Egonet ein Filter entwickelt. Dieser steuert direkt die Sichtbarkeit von Autoren und der mit ihnen durch Nachrichtenaustausch in der angebenden Tiefe verbundener Autoren. Für die Abbildung dieser Beziehungen wurde ein Graphenalgorithmus entwickelt. TODO: Ausschmückung In die Anwendung wurde ein Dialog integriert, der die Auswahl der Ausgangsautoren und der Kommunikationstiefe ermöglicht. Durch Mehrfachauswahl ist es möglich Kommunikationsgruppen innerhalb des Netzwerkes zu bilden und ihre Entwicklung und Interaktion zu verfolgen. Dem Benutzer wird es so ermöglicht ausgewählte Netzwerkssegmente zu fokussieren. In die Anwendung wurde hierfür ein Dialog integriert, der die Auswahl der Ausgangsautoren Für die Darstellung der ausgewählten Gruppe wurde in diesem Zuge noch eine automatische Fokussierung der Ausgabe entwickelt. ??? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Auswahl der einzelnen Personen und seiner Kommunikationspartner durch Filterung Bildung von Kommunikationsgruppen durch Mehrfachauswahl Implementieren der Auswahl der Kommunikationstiefe Einbettung in der GUI zur Manipulation gegebener Anwendungsoptionen

TOPNET Filterung basierend auf den Nachrichteninhalten Theorie und Ansätze Integrationsmöglichkeiten vorhandener Projekte Entwurf Datenbasis und Algorithmen Beispiel einer wortbasierten Filterung => SCREENSHOT 2 Minuten Topnet erforschte die Filterung des Kommunikationsnetzwerkes basierend auf einer Analyse der Nachrichteninhalte. Wichtig war in diesem Zusammenhang die Abgrenzung von Themen- und Schlüsselwortanalyse. Bei der Wortanalyse werden relevante Wörter extrahiert und mit den Dokumenten bzw. Nachrichten verknüpft. Die Themenanalyse geht weiter und analysiert Kombination von Wörtern (z.B. typischer Satzaufbau und Wortnachbarschaften) Für die Verwendung eines Verfahrens wurden mehrere Java Implementierungen unterschiedlicher Ansätze evaluiert. //TODO Komplexität einbringen Implementiert wurde eine einfache Analyse, die die gefundenen Schlüsselwörter mit deren Gewichtung und Nachrichtenzuordnung in der Datenbank ablegt. Die Visualisierung wurde um einen Filterdialog und die Generierung von Autoren- und Nachrichtenparametern für die Anzeige der Schlüsselwortinformationen ergänzt. In Verbindung mit der von Timenet entworfenen zeitbasierten Filterung und der von Visunet entwickelten Aufzeichnungsfunktion besteht die Möglichkeit: an einem Thema beteiligte Autoren und deren Kommunikationsbeziehungen über einen wählbaren Zeitraum in einem Video zu speichern

MOBINET Visualisierungskonzept auf Endgeräte portieren Anwendungsfelder im Bereich mobile Kommunikation Einsatzplanung im Bereich Vertriebsmanagement Kapazitätsplanung im Bauwesen Datenauswertung aus dem Bereich MOBINET Die grundlegende Aufgabenstellung im Bereich MoBINET war unser Visualisierungskonzept auf die unterschiedlichsten mobilen Endgeräte zu portieren. Aufgrund der Forschung in diesem Bereich, Java 3D war in diesem Zeitraum in den einzelnen Endgeräten noch nicht verfügbar. Diese Aufgabe wird in naher Zukunft realisierbar sein da die weiterentwicklung der mobilen Endgeräte auch die verfügbarkeit von Java 3D ermöglichen soll. Desweiteren wurden weitere Anwendungsfälle im Bereich mobiler Kommunikation herrausgefiltert. z.b. Dynamische Auswertung von Telekomunikations-Daten speziell für das Vertriebsmanagement Desweiteren gäbe es die Möglichkeit im Bauwesen Identifikation von weiteren mobilen Anwendungsfeldern --> nicht Realisiert -> Humane Resourcen abhanden gekommen (Ausstieg von Zwei Projektmitgliedern) Datenauswertung noch spezifizieren

Demo

Architektur

Fazit Organisation Einarbeitung in Thematik und Architektur Arbeitsaufteilung Organisationswerkzeuge Protokolle Materialseite Erfahrungen Ausstieg einzelner Projektmitglieder Kommunikationsaufwand nicht unterschätzten externen Partnern Mailingliste Subversion Verbesserung und Erleichterung durch Fachvorträge bzgl. Organisation (Suche und Bestimmung der Arbeitsgebiete) Durch den Ausstieg einzelner Projektmitglieder mussten deren Arbeitskapazitäten aufgefangen und auf die anderen Projektmitgliedern verteilt werden und an den bestehenden Strukturen weiter gearbeitet werden. Externen Partner.zeitliche Probleme bei einzelnen meeting Lösungen des Problems. Externe Kommunikationsmedien wie oben genannte

Ausblick Ausbau der GUI / Filter „Verankerung“ einzelner Knoten Dritte Dimension als Zeitachse vorstellbar Analyse der Keywords für Themenextraktion Semantische Sortierung der einzelnen Keywords Live-Auswertung (PHP) Priorisierung (Properties) Ausweitung der Einsatzgebiete Personennetzwerke --> Objektnetzwerke (Autorenauswahl einzeln + alle, Infos) Kopplung mit Layouter

Ausblick Semantische Sortierung der einzelnen Keywörter Live-Auswertung (PHP) Priorisierung (Properties) Ausweitung der Einsatzgebiete Personennetzwerke --> Objektnetzwerke - z.B. Servicebereich/Aussendienst, Auswerten von Einsatzplänen,

Vielen Dank! Daniel Müller Danny Gräf Mathias Werlitz Tillmann Bartels Andreas Hoffmann Marcus Walla Sascha Gierschner Michael Herzog Mathias Trier

Das (Teil-)Projekt in Zahlen 196 Quelldateien im Gesamtprojekt ca. 38.500 Zeilen Java-Quellcode Arbeitsvolumen (deutlich mehr SWS als vorgegeben) Workshops 8 Vorträge 4 anderes Wort für Workshop 20 Meetings Ca. 38.500 Zeilen Code im Gesamtprojekt, davon: 12.000 Zeilen Backend (Hoffmann) 2.000 Zeilen GUI-Main 2.500 Zeilen Java 3D Renderer 500 Zeilen Zeit- Ego 2.300 Zeilen Keyword Extraction Connectoren

Fazit technische Umsetzung Plattformunabhängigkeit (IDE, Datenbank, Versionskontrolle) Implementierung Filterarchitektur Performance für Echtzeitvisualisierung