Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schnelles Zeichnen von komplexen Beziehungen

24.09.2015

Ob im Liniennetzplan von Verkehrsunternehmen, bei der Routenplanung im Auto oder bei der Dynamik von Freundschaftsbeziehungen in sozialen Netzwerken: Detailreiche Informationen können vom Menschen am besten visuell erfasst werden. Doch damit entsprechende Graphen gut lesbar sind, müssen Computer ein gutes Layout – also eine optimale Positionierung aller Knotenpunkte und Verbindungen berechnen. Bei großem Detailreichtum ist dafür eine enorme Rechenleistung notwendig. Um diesen Zeichenprozess zu beschleunigen, haben Informatiker des Karlsruher Instituts für Technologie das Graphzeichnungstool „KaDraw“ entwickelt, welches ab sofort unter einer General Public License zum Download bereitsteht.

Die Qualitätskriterien für eine lesbare grafische Darstellung komplexer Beziehungen sind hoch. Beispielsweise müssen die Knotenpunkte weit genug auseinander liegen, um als solche erfasst werden zu können. Gleichzeitig muss das Graphzeichnungstool alle Kanten so anordnen, dass sie für den Betrachter erkennbar bleiben und nicht willkürlich übereinander liegen.


KaDraw zeichnet komplexe Graphen effizienter und optimiert deren Darstellung.

Grafik: Dr. Christian Schulz, KIT

Alle zu beachtenden Kriterien werden deshalb in einer Zielfunktion formuliert. Um diese zu optimieren und gleichzeitig die Effizienz bei der Berechnung zu steigern, hat das Team um Christian Schulz, Henning Meyerhenke und Martin Nöllenburg vom Institut für Theoretische Informatik am KIT das Graphzeichnungstool „KaDraw“ entwickelt.

Bei „KaDraw“ kommen zwei Methoden zum Einsatz. Zum einen bedient man sich der Parallelisierung durch Nutzung von Mehrkernprozessoren. So kann die Rechenleistung gesteigert werden, indem die Rechenlast auf mehrere Prozessorkerne verteilt wird. Zum anderen werden innovative Algorithmen verwendet. Diese Algorithmen erzeugen aus dem komplexen Eingabegraphen zunächst eine Hierarchie von immer kleiner werdenden Graphen.

Um eine gute Darstellung des Eingabegraphen zu erhalten, wird zunächst der kleinste Graph gezeichnet. Die Zeichnung wird danach stückweise auf die größeren Graphen übertragen und auf jedem größeren Level verbessert. „Mit dieser Methode können wir den Zeichenvorgang um ein Vielfaches beschleunigen. KaDraw kann Graphen etwa 30 Mal schneller zeichnen als vorherige Werkzeuge. Dabei bleibt die Qualität des Ergebnisses immer noch vergleichbar“, berichtet Christian Schulz.

Doch nicht nur statische Graphen können durch „KaDraw“ schneller gezeichnet werden. Auch dynamische Graphen, also Graphen, deren Beziehungen sich im Laufe der Zeit verändern, können mit dem Karlsruher System deutlich effizienter bearbeitet werden. Ein Beispiel für dynamische Graphen sind die Freundschaftsbeziehungen in sozialen Netzwerken. Diese unterliegen - etwa durch hinzukommende Freundschaften - einer stetigen Veränderung. „Bei dynamischen Graphen kann man eine bereits vorhandene Zeichnung in unser System eingeben und daraus ein neues Layout mit neuen Beziehungen zeichnen lassen“, erklärt Henning Meyerhenke.

Freie Software

Als Nächstes möchten die Wissenschaftler ein noch effizienteres Verfahren entwickeln. „Durch Verbesserung der algorithmischen Komplexität möchten wir die Effizienz des Verfahrens noch weiter steigern“, sagt Martin Nöllenburg. Doch bevor man sich den neuen Aufgaben widmet, wird „KaDraw“ der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Ab sofort steht das Graphenzeichnungstool unter einer General Public License (GPL) zur Verfügung. Zeitgleich präsentieren die Wissenschaftler ihr Tool auf der Fachtagung „Graph Drawing and Network Visualization“.

Link zum Download von KaDraw: http://algo2.iti.kit.edu/kadraw/

Weiterer Kontakt: Nils Ehrenberg, Pressereferent, Tel.: +49 721 608-48122, Fax: +49 721 608-43658, E-Mail: nils.ehrenberg@kit.edu

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) vereint als selbstständige Körperschaft des öffentlichen Rechts die Aufgaben einer Universität des Landes Baden-Württemberg und eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft. Seine Kernaufgaben Forschung, Lehre und Innovation verbindet das KIT zu einer Mission. Mit rund 9 400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie 24 500 Studierenden ist das KIT eine der großen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas.

Das KIT ist seit 2010 als familiengerechte Hochschule zertifiziert.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter: www.kit.edu

Das Foto steht in druckfähiger Qualität auf www.kit.edu zum Download bereit und kann angefordert werden unter: presse@kit.edu oder +49 721 608-47414. Die Verwendung des Bildes ist ausschließlich in dem oben genannten Zusammenhang gestattet.

Weitere Informationen:

http://www.kit.edu/kit/pi_2015_109_schnelles-zeichnen-von-komplexen-beziehungen....

Monika Landgraf | Karlsruher Institut für Technologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Ein stabiles magnetisches Bit aus drei Atomen
21.09.2017 | Sonderforschungsbereich 668

nachricht Drohnen sehen auch im Dunkeln
20.09.2017 | Universität Zürich

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie