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 Volle Konzentration am Steuer
25.11.2016 | Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund

nachricht Warum Reibung von der Zahl der Schichten abhängt
24.11.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Flüssiger Wasserstoff im freien Fall

05.12.2016 | Maschinenbau

Forscher sehen Biomolekülen bei der Arbeit zu

05.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungsnachrichten