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• Seminar: Visualisierung von Graphen in 3D

  Umfang:	5 ECTS
  Zeit & Ort:	Freitag, 26.04.2019, 12:15–13:45 Uhr, ÜR II Freitag, 03.05.2019, 12:15–13:45 Uhr, ÜR II Freitag, 12.07.2019,  13:00–17:00 Uhr, ÜR II Freitag, 19.07.2019,  13:00–17:00 Uhr, ÜR II
  Voraussetzung:	Algorithmische Graphentheorie (mit Nachdruck empfohlen)
  Zielgruppe:	Master Informatik (vorzugsweise), Bachelor Informatik
  Dozenten:	Alexander Wolff und Johannes Zink
  Kooperationspartner:	Infosim (Würzburg) und denkbares (Würzburg)

  Der erste Termin ist am Fr, 26.04.2019. An diesem Termin besprechen wir den Ablauf des Seminars und stellen die Vortragsthemen vor. Aus diesem Grund bitten wir um vollständige Anwesenheit .
  
  Bitte schreiben Sie sich schon vorher in diesen Wuecampus-Kurs ein, falls Sie am Seminar teilnehmen wollen.
  (Klicken Sie dazu im Kursraum ganz oben links auf das Feld mit den weißen Zahnrädern auf blauem Grund und wählen Sie dann "Mich in diesem Kurs einschreiben" aus.) 

  • Überblick
    

    Wir beschäftigen uns mit Algorithmen zum Zeichnen von Graphen in 3D. Das ist ein Thema, welches bislang weniger Beachtung in Forschung, Literatur und Praxis erfahren hat. Dort geht es in den allermeisten Fällen um das Zeichnen von Graphen in 2D. Dies ist insofern nachvollziehbar, als die klassischen zweidimensional Darstellungsmedien wie Papier, Poster oder Bildschirme seit langem in unserem Alltag sehr präsent sind und es auch weiterhin sein werden. Neben diesen klassischen Darstellungsmedien erfreuen sich seit einigen Jahren aber auch neue dreidimensionale Medienkonzepte wie Virtual Reality oder Hologramme zunehmend größerer Beliebtheit. Dieses Seminar soll daher ein Anknüpfungspunkt sein, um einen Einblick in die vorhandene Literatur mit ihren Konzepten und Umsetzungen zum Visualisieren von Graphen in 3D zu erlangen.
    
    Das Seminar wird in Kooperation mit den zwei Würzburger IT-Unternehmen Infosim und denkbares durchgeführt, welche auch teilweise die Betreuung bestimmter Themen übernehmen und zu denen so auch ein Kontakt hergestellt und ein Einblick auch für etwaige spätere Tätigkeiten gewonnen werden kann.
    

    Themen

    Themen sind sowohl alte Arbeiten zu den Grundlagen zum Zeichnen von Graphen in 3D als auch neue Ergebnisse, sodass alle Teilnehmer und Teilnehmerinnen durch die eigene Arbeit und das Hören der anderen Vorträge einen hilfreichen Überblick in die 3D-Visualisierung von Graphen bekommen sollen. Für jedes Thema geben wir einen Artikel bzw. ein Buchkapitel vor. Sie sollen aber auch noch selbst Literaturrecherche betreiben. Ein Ausgangspunkt dafür können beispielsweise die Referenzen in ihrem Artikel sein. Da wir das Seminar auch auf die aktuelle Forschung hin ausrichten wollen, sind insbesondere offene Fragen ein wichtiger Bestandteil der Themen. Wenn es das eigene Thema anbietet, so können und sollen auch selbst die untersuchten Konzepte einmal grob implementiert werden bzw. vorhandene Programme einmal ausprobiert werden. Dies kann dann als kleine Demonstration Teil des Abschlussvortrags gegen Ende des Semesters sein und möglicherweise als Grundlage für weitere Arbeiten dienen.
    

    Thema	Autoren	Artikel	Konferenz/Journal	Link	Bearbeitet	Betreut	Vortragstermin
    Motivation für 3D     (Benutzerstudien)	C. Ware, G. Franck   und C. Ware, P. Mitchell   und O.-H. Kwon, C. Muelder, K. Lee, K.-L. Ma	Evaluating Stereo and Motion Cues for Visualizing          Information Nets in Three Dimensions Visualizing Graphs in Three Dimensions A Study of Layout, Rendering, and Interaction     Methods for Immersive Graph Visualization	ACM Trans. Graphics '96 ACM Trans. Appl. Percept. '08 IEEE Tran. on Vis. & Comp. Graphics '16	hier hier hier	PS	Infosim	12.07.2019
    Überblick über 3D-Bibliotheken     (freie Recherche)	–	–	–	–	SL	Infosim	19.07.2019
    VLSI-Design in 3D	F. T. Leighton, A. L. Rosenberg	Three-Dimensional Circuit Layouts	SIAM J. Comput. '86	hier	BR	A. Wolff	19.07.2019
    Volumen von Zeichnungen allgemeiner und planarer Graphen	R. E Cohen, P. Eades,     T. Lin, E. Ruskey	Three-Dimensional Graph Drawing	Algorithmica '96	hier	FK	O. Firman	12.07.2019
    Volumen und Färbbarkeit	J. Pach, T. Thiele, G. Tóth	Three-Dimensional Grid Drawings of Graphs	Adv. in Disc. & Comp. Geom. '99	hier	JG	A. Wolff	19.07.2019
    Notwendiges Volumen	J. Bose, J. Czyzowicz,     P. Morin, D. R. Wood	The Maximum Number of Edges in a     Three-Dimensional Grid-Drawing	J. of Graph Algo. & Appl. '98	hier	PT	J. Zink	19.07.2019
    Track-Zahl, Knotenfärbung	V. Dujmović, P. Morin, D. R. Wood	Layout of Graphs with Bounded Tree-Width	SIAM J. of Computing '05	hier	MK & YR	J. Zink	12.07.2019
    Geometrische vs. allgemeine Thickness	D. Eppstein	Separating Thickness from Geometric Thickness	Towards a Theo. of Geom. Graphs '04	hier	YA	S. Chaplick	19.07.2019
    Orthogonale Gitterzeichnungen	P. Eades, A. Symvonis, S. Whitesides   und D. R. Wood	Three-dimensional orthogonal graph drawing algorithms Optimal three-dimensional orthogonal graph drawing in the general position model	Discrete Applied Mathematics '00 Theoretical Computer Science '03	hier hier	BH	J. Zink	19.07.2019
    Ästhetikmaße in 3D     (Freie Literaturrecherche,      möglicher Ausgangspunkt:)	V. Dujmović, P. Morin, D. R. Wood     (enthält aspect ratio und zählt     ein paar Kriterien auf)	Pathwidth and Three-Dimensional     Straight-Line Grid Drawings of Graphs	Proc. 10th Int. Symp. on Graph     Drawing (GD) '02	hier	ML	denkbares	–
    Graphen als 3D-Landschaften	M. Gronemann, M. Jünger	Drawing Clustered Graphs as Topographic Maps	Proc. 20th Int. Symp. on Graph     Drawing (GD) '12	hier	DB	denkbares	12.07.2019
    Graphen als Landkarten	E. R. Gansner, Y. Hu, S. G. Kobourov	GMap: Drawing Graphs as Maps	Proc. 17th Int. Symp. on Graph     Drawing (GD) '09	hier	KM	denkbares	12.07.2019

    
    Die Artikel können Sie über die Links herunterladen, die meisten auch außerhalb des Uninetzes. Anderenfalls wenden Sie sich an uns.
    
    

    Lernziele

    Die Teilnehmer und Teilnehmerinnen lernen, sich intensiv in ein abgegrenztes Thema aus dem Themengebiet einzuarbeiten, dieses didaktisch aufzubereiten und den anderen Kursteilnehmern in einem Vortrag zu vermitteln.

    Sie bekommen im Seminar einen Überblick über Techniken der Graphvisualisierung in 3D und vertiefen ihre Kenntnisse über das Modellieren und Lösen von Problemen mithilfe von Graphen und Graphalgorithmen. Dieses Thema eignet sich übrigens auch gut für Abschlussarbeiten.

    Außerdem sollen sie einen Eindruck von Forschung in der Informatik bekommen: vom Erkennen und Formulieren geeigneter Problemstellungen über das Entwickeln von Lösungsstrategien für diese Probleme bis zum Festhalten der Ergebnisse in einer wissenschaftlichen Arbeit.

    Module

    Unser Seminar richtet sich in erster Linie an Studenten und Studentinnen im Master Informatik, welche wir bei der Themenwahl evtl. bevorzugen werden.
    Darüber hinaus können aber auch interessierte Studenten und Studentinnen im Bachelor Informatik (oder ähnliches) daran teilnehmen.
    Bei erfolgreicher Teilnahme wird die Leistung als (benotetes) Seminar für den Bachelor- oder Masterstudiengang Informatik eingetragen. Bei großem Engagement über den Vortrag und die Ausarbeitung hinaus (siehe Ablauf), wäre auch eine Anrechnung als Praktikum denkbar.

    Allgemeine Literatur zum Graphzeichnen in 3D
    

    • Three-dimensional drawings, V. Dujmović and S. Whitesides;
      in The Handbook of Graph Drawing and Visualization , Roberto Tamassia (Hrsg.); CRC Press, 2014.
      http://cs.brown.edu/people/rtamassi/gdhandbook/chapters/3d.pdf
      

• Ablauf
  1. Im ersten Treffen am Freitag, den 26.04.2019 werden wir einen kurzen Überblick über die möglichen Themen geben und diese auf die Teilnehmer verteilen. Davor werden wir den Ablauf des Seminars erklären.
  2. Im zweiten Treffen am Freitag, den 03.05.2019 gibt jeder Teilnehmer einen kurzen Überblick über sein Thema (max. 5 Minuten, 3 Folien). Außerdem werden wir Genaueres zur Gestaltung der Vorträge und der Ausarbeitung sagen.
     Nach den Kurzvorträgen soll die Zuweisung der Betreuung stattfinden. Mögliche Betreuer sind Mitarbeiter oder Mitarbeiterinnen der Unternehmen Infosim und denkbares sowie des Lehrstuhls für Informatik I.
  3. Eine erste Version der schriftlichen Ausarbeitung soll bis 12.06.2019 dem Betreuer vorgelegt werden. Dieser gibt dann Feedback, das in die finale Version eingebracht werden soll. Die finale Version ist bis zum 23.06.2019 abzugeben.
     
  4. Die folgenden Treffen im Juli gegen Ende des Semesters sind als Blockveranstaltung für die eigentlichen Vorträge der Teilnehmer gedacht. Neben dem Vortrag bleibt auch Zeit zur Diskussion der Themen und daraus resultierender offener Fragen für mögliche weitere Forschung.
     
  5. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit weiter an den untersuchten und vorgestellten Themen zu arbeiten und zu forschen.
     Das kann im Rahmen einer Tätigkeit am Lehrstuhl für Informatik I sein, ggf. zusammen mit oder bei Infosim oder denkbares.

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    Folien der Einführungsveranstaltung Fichier

• Termine

  Termin	Thema	Vortragende	Anmerkungen
  26.04.2019	Einführung	LS1, Infosim, denkbares	Vergabe der Themen
  03.05.2019	Kurzvorträge	Alle	Zuweisung der Betreuer
  12.06.2019	Vorlage der vorläufigen Ausarbeitung beim Betreuer
  23.06.2019	Abgabe der schriftlichen Ausarbeitung
  30.06.2019	Vorlage der vorläufigen Folien beim Betreuer	PS, FK, KM, DB, MK & YR
  07.07.2019	Vorlage der vorläufigen Folien beim Betreuer	BR, JG, PT, BH, YA, SL
  12.07.2019	Blockvorträge	PS, FK, KM, DB, MK & YR
  19.07.2019	Blockvorträge	BR, JG, PT, BH, YA, SL

• Ausarbeitungen

  Die Ausarbeitung zu ihrem Thema sollte etwa 10 Seiten (zuzüglich Titelseite) umfassen. Sie soll nicht nur den von uns vorgegebenen Artikel zusammenfassen, sondern auch darüber hinaus gehen. Zum Einen eignet sich dafür das Material, das sie durch eigene Literaturrecherche gefunden haben. Zum anderen kann man hier auch auf interessante offene Fragen eingehen.
  

  Die Themen des Seminars sollen nicht für sich alleine stehen, sondern wurden bewusst aus einem bestimmten Gebiet gewählt. Nutzen Sie das in ihrer Ausarbeitung und zeigen Sie Verbindungen zu anderen Vortragsthemen des Seminars auf! Vielleicht können Sie dadurch auch neue Fragestellungen entwickeln, die für die weitere Forschung interessant sind.
  

  Die Ausarbeitungen sollen mit LaTeX erstellt werden. Wenn Sie noch keine Erfahrung mit LaTeX haben, könnte ein kostenloser LaTeX-Kurs im Rechenzentrum hilfreich sein.

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    LaTeX-Vorlage für die Ausarbeitung Fichier

• Vorträge
  • Ihr Vortrag sollte 25–30 Minuten dauern und auch nicht länger sein (45–50 Minuten bei zwei Personen mit einem Thema).
  • Wir empfehlen für die Erstellung der Folien das kostenlose Programm ipe (verfügbar für Linux, Windows, Mac).
    Im Vergleich zu Powerpoint erleichtert es die Mischung von Text und Bildern. Man kann mit ipe geometrisch konstruieren und LaTeX-Befehle verwenden.
    
  • Ihr Vortrag kann auch offene Probleme ansprechen und vorhandene Programme/Demonstratoren können gezeigt werden.
    
  • Die Folien ihres Vortrages stellen wir hier für alle Teilnehmer des Seminars zur Verfügung.

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    Vortragsfolien Dossier

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