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Green Routing
Get PDFIntroduction:
Traditional routing protocols and techniques are often used in today's networks, and their basics were generally established before the millennium. In recent years, the network area has not experienced the same level of fast transformation as other IT industries. With the development of the digital world and the introduction of new industries and technologies like 5G and cloud computing, the volume of data transferred through networks today is massive and will continue to expand in the future. Modern networks must not only deal with an unprecedented amount of data transmissions, but many new requirements have emerged in order to meet client demands. In our time with climate change a new requirement on the energy efficiency of routing has emerged.
Problem:
The latest estimates for the ICT sector indicate emissions of around 1.4Gt of CO[sub]2[/sub] per year. Internet backbone networks are responsible for six percent of this ecological footprint. The growing bandwidth creates new opportunities to consider other metrics and aspects in addition to the traditional ones which mostly only tend to prefer path with the highest throughput.
This thesis is looking for a solution to implement a green routing approach, where in a network the most ecological paths are to be computed. The solution should be able to compute paths efficiently underlying a defined green index based on sensor data from routers as well as external factors like the source of electricity or the cooling used in the datacenter.
It should be possible to view the network over a simple web interface and compare different scenarios. Additionally, it should be possible to deploy the calculated green route on the network.
Result:
The application can be accessed over a frontend where the synchronized network is displayed, and the calculation of a green route can be executed. It is possible to select the metrics used for the green index beforehand. The underlying calculation of the best paths based on the green index has been implemented by a Green SR-App software in form of a REST-API. This backend API, which is written in modern GoLang, can synchronize all network data via the Jalapeño API Gateway. It can react on topology changes, process and store the received data for future statistical analysis and then calculate the best paths over a predefined period of sensor data based on Yen’s k-shortest paths algorithm. If desired, the generated green route can then be deployed on the network.
The software is designed to be very performant in very large networks of up to 1000 routers and links. It also displays the fastest route over the network that can be used to compare the greenest path to the fastest path and their metrics
SecureRole (SA)
No full textOver the last couple of years, cyber security attacks have become a dominant issue in the global landscape. Phishing campaigns are on the rise and the world is in a current "gold rush for ransomware". Companies are being targeted with an increased frequency all around the world. This calls for IT experts, which often receive their first in-depth training in security during their time at college or in secondary education. The goal of this thesis is to better prepare students with the development of an incident response role-playing game. This can be achieved by collaborative training and using simulations to mimic a situation as close as possible to the real-world scenario. Teaching with versatile and adaptable scenarios builds up skills to prepare a company against different kinds of attacks and how to mitigate them, should one of its systems be compromised. Additionally, they learn to appropriately react, how to communicate, and on which basis to make meaningful decisions, as a key to success for eradication of the attacker and recovery to normal operation.
The result of the bachelor thesis is a framework, that gives guidance for the creation of packages and scenarios in a versatile and adaptable way, packages, that can be chained to create scenarios, and predefined scenarios to directly start a cybersecurity role-playing game. The framework allows for interchangeable content, which makes it possible to change certain parts of the role-play giving it an agile nature. The packages also include additional materials, such as text scripts, presentations, and curated internet content to deepen the knowledge about cyber security attack techniques and mitigations. The predefined scenarios are created with the packages and were tested during the thesis.
It started with an analysis of existing products, we evaluated if any of them could be an exact fit for our purposes. Sadly, none of them fully met the requirements. So we then used them to draw inspiration for our product. After we defined how the game is going to be played and how the framework for content creation is structured, we started the process of content creation itself. For verification and improvements of the content, we established a process of peer-reviews, asked external educators for their opinions, and tested it with our target audience. The created content was finally verified with an acceptance test, the results of which allowed for final improvements to be made to the product.
The landscape of cybersecurity threats is ever-changing, and incident responders need to be trained with an adequately agile approach. Our product offers a solid framework that allows us to create, edit and change our scenarios to keep the simulation dynamic and tailor it to the user's needs. This allows us to provide an interactive learning experience that helps inexperienced students take their first steps in a simulated environment, or advanced students hone their skills.
Keywords: Instructional design, Cyber security simulation, Tabletop game, Game-based learnin
Meeting Quality
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Meetings, ob vor Ort oder online durchgeführt, sind ein essenzieller Bestandteil der modernen Arbeitswelt. Je nach Vorbereitung und Durchführung unterscheidet sich ihre Beschaffenheit jedoch merklich. Um die Qualität von Meetings zu messen und kontinuierlich zu verbessern, wurde von der AdaptIT GmbH die App «Meeting Quality» (MQ- App) entwickelt. Sie erlaubt es, strukturiertes Feedback zu Besprechungen zu sammeln und durch den/die Organisator:in einzusehen.
Zu Beginn der Bachelorarbeit liegt die MQ-App als Minimum Viable Product (MVP) vor. Das MVP basiert auf einer 3-Tier-Architektur mit Client-Server-Cuts, umgesetzt durch Technologien aus dem MERN- Stack: React im Frontend, Express und Node.js im Backend und MongoDB in der Datenbank.
Ziel der Arbeit
Der bestehende Funktionsumfang der MQ-App soll um folgende Funktionen erweitert werden:
Dashboard: Es soll ein Dashboard erstellt werden, welches die Feedbackdaten aggregiert und in geeigneter Form darstellt.
Automatischer Versand des Feedbackbogens: Damit der Link zum Feedbackformular nicht manuell an die Teilnehmenden geschickt werden muss, soll er im Anschluss an ein Meeting automatisch versendet werden.
Integration in Microsoft Teams: Die MQ-App soll direkt aus Microsoft Teams (MS Teams) bedient werden können. Ausserdem sollen Besprechungen, welche in MS Teams erstellt/geändert werden, automatisch in die MQ-App übertragen werden.
Ergebnis
Die MQ-App wurde um den definierten Funktionsumfang erweitert und die bestehende Architektur in diversen Punkten verbessert. Des Weiteren wurden verschiedene Refactorings zur Optimierung des Quellcodes durchgeführt.
Im neu erstellten Dashboard werden die Daten von allen Feedbacks zusammengefasst und mittels Diagrammen visualisiert. Neben der Übersicht, über Effizienz und Dauer der Besprechungen, soll eine Sterne-Bewertung einen Gesamteindruck der allgemeinen Meeting-Qualität vermitteln.
Der Link zum Feedbackformular wird automatisch via E-Mail versendet – vorausgesetzt, die E-Mail- Adressen der Teilnehmenden wurden erfasst. Dazu wurde der webbasierter E-Mail-Zustelldienst «SendGrid» an die MQ-App angebunden.
Die MS-Teams-Integration konnte auf zwei Ebenen umgesetzt werden. Einerseits wurde eine zusätzliche App für MS Teams erstellt, welche über den App-Katalog installiert werden kann. Sie beinhaltet im Wesentlichen ein iframe, der es erlaubt die MQ-App in MS Teams einzubetten. Andererseits können sich Benutzer:innen in der MQ-App mit ihrem Microsoft- Account verbinden. Dadurch wird im Backend ein Abonnement bei der Microsoft-Graph-API erstellt. Daraufhin sendet Microsoft Daten zu neu erstellten und geänderten Besprechungen an das Backend. Das Backend verarbeitet diese Daten und persistiert sie in der eigenen Datenbank.
Über eine Importfunktion ist es ausserdem möglich, bereits vorhandene MS-Teams-Meetings in die MQ-App zu importiert
Haskell Substitution Stepper (SA)
Get PDFFunctional programming languages such as Haskell are fundamentally different from imperative languages. While Haskell code is very expressive and elegant, the language involves a steep learning curve. Concepts like higher-order functions, lazy evaluation and recursion are difficult to teach. Moreover, debugging a functional language is more difficult due to a less intuitive execution model compared to imperative languages.
This thesis presents the implementation of the „Haskell Substitution Stepper“, a tool aiming to address those issues. The goal is to create an environment in which developers can analyze Haskell expressions. To achieve this, the evaluation of those expressions is done step by step, and an explanation for each reduction is given. Such step by step reductions are often printed in textbooks to help understand a small program.
The first step was to research how the Glasgow Haskell Compiler (GHC) transforms and evaluates expressions in the backend. Existing similar solutions were assessed and ideas for improvement were collected. Finally, the „Haskell Substitution Stepper“ was implemented using the intermediate representation „Core“ from GHC.
The result is a command line application. Developers can load a source file with Haskell expressions into the stepper and see the individual reduction steps. The tool can be used for debugging or to better understand specific Haskell expressions. While the stepper is using the Core intermediate representation for the reduction, the result can be pretty printed in a format that looks like regular Haskell code
AI for Relay Interlocking
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Ein Relaisstellwerk ist eine ältere Stellwerks-Bauform, bei welcher die Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Komponenten wie beispielsweise Weichen, Gleissperren, Signalen oder Bahnübergangssicherungsanlagen vollständig elektrisch durch komplexe Relaisschaltungen umgesetzt werden. In der Schweiz sind immer noch viele solche Relaisstellwerke im Einsatz und es werden auch noch immer neue Stellwerke dieses Typs geplant und gebaut. Die Dokumentationen solcher Anlagen werden im PDF Format abgelegt. Dabei ist es keine Seltenheit, dass die Dokumentation einer einzelnen Anlage mehrere tausend Seiten Stromlaufpläne beinhaltet. Bei älteren Anlagen ist es zudem üblich, dass gescannte Tuschzeichnungen und moderne CAD-Zeichnungen in der gleichen Dokumentation vorhanden sind. Diese Mischform führt dazu, dass die PDF-Dokumentationen nicht digital durchsuchbar sind und ein effizientes Arbeiten nur schwer möglich ist.
Ziel der Arbeit
Das im Rahmen dieser Semesterarbeit durchgeführte Projekt wurde in Zusammenarbeit mit Siemens Mobility AG durchgeführt. Das Ziel dieser Arbeit war, mit Hilfe von Bildverarbeitungsverfahren, Machine Learning oder Artificial Intelligence, einen Weg zu finden, um Informationen aus den Stromlaufplänen zu extrahieren. Diese neu gewonnenen Informationen sollten in einem zweiten Schritt für zukünftige Analysen verfügbar gemacht werden. Zudem sollte ein Weg gefunden werden, die extrahierten Informationen so im ursprünglich analysierten Dokument zu hinterlegen, dass nach den erkannten Texten gesucht werden kann. Mit diesem Schritt soll das Arbeiten mit den Stellwerkdokumentationen effizienter gemacht werden.
Vorgehensweise
In einem ersten Schritt ging es darum, verschiedene Methoden und Technologien zum Detektieren von Symbolen und Texten zu evaluieren. Dabei sollte herausgefunden werden, wie die besten Ergebnisse erzielt werden können und möglichst viele Informationen korrekt aus den Plänen gelesen werden können. In dieser Phase wurden verschiedene Prototypen basierend auf Technologien wie ML.net, TensorFlow, ONNX, QATM, OpenCV oder Tesseract erstellt und die dabei erzielten Resultate verglichen. In einer Nächsten Phase ging es darum, die zuvor als vielversprechend identifizierten Methoden auf den sehr spezifischen hier vorliegenden Anwendungsfall der Relaisschaltpläne zu optimieren. Nachdem diese Optimierung abgeschlossen war, konnte ein Domainmodel geplant werden, welches das Persistieren der gefundenen Informationen in einer Datenbank erlaubt hat. In der abschliessenden Phase wurden die einzelnen Komponenten zu einem einfach anwendbaren Produkt zusammengeführt. Der dabei entstandenen Applikation kann eine Anlagedokumentation übergeben werden, was den vollautomatischen Analyseprozess startet. Das Analyseresultat kann nach Abschluss des Analyseprozesses als PDF oder in Bildform exportiert, zudem in einer Datenbank gespeichert und von dort aus für weiterführende Analysen und Verknüpfungen verwendet werden. Dies erlaubt eine universelle Verwendung der extrahierten Informationen. Zudem wird das Arbeiten mit Anlagedokumentationsdateien viel effizienter, da im exportierten PDF nach den detektierten Texten gesucht werden kann. Die Erkennungsrate der Schemasymbole liegt bei über 90% und die korrekte Texterkennungsrate auf sauberen, digital erstellten Plänen liegt ebenfalls bei über 85%
Central Frontend for Segment Routing Applications (Folgearbeit)
Get PDFInitial Situation:
Many segment routing (SR) applications are developed and maintained at the INS and each of those applications has to create its own UI, usually from scratch.
The implementation of these user interfaces is never the main focus during the development, resulting in additional effort for each SR app project and reimplementation of existing components without maintaining a unified look and feel for each frontend.
Objective:
The goal is to create a centralised user interface that on the one hand dynamically connects and launches existing SR apps, and on the other hand makes the process of creating new user interfaces in a unified way very accessible.
With modularity and reusability of the components in mind, we want to create a process as well as a product to create and maintain the ecosystem.
To solve this, a Micro Frontend approach should be implemented, that allows for certain components to be hosted on a standalone web server and being rendered in the central web application.
The Central Frontend for Segment Routing Applications should contain a landing page that renders and clusters up to a thousand nodes in less than 10 seconds onto a geographical map. These performance requirements are achievable by using a graphical processing unit (GPU) supporting graph plotting framework. The landing page should be interchangeable with any other Micro Frontend.
Printed graphs should support a point clustering mechanism that groups nodes into clusters to maintain visibility depending on the zoom level of the map. The nodes and edges should be interactive and show the corresponding information coming from the Jalapeno API Gateway.
In addition, the Central Frontend should allow other SR apps to be launched and displayed inside a container on the same page.
Result:
The Central Frontend has been implemented as a React frontend (with TypeScript) that communicates with a Go API to manage and display the incorporated Micro Frontends.
The landing page Micro Frontend communicates with the Jalapeno API Gateway via gRPC-web and handles visualisation of the network onto a Leaflet map using the framework SigmaJS which supports webGL rendering. Additionally, the landing page clusters the network topology geographically to improve the visibility and user experience.
The Central Frontend covers all defined mandatory features and use cases, and the project was a success
The digital coffee experience
Get PDFDigitalisierung von Geschmackspersonalisierung
In dieser Masterarbeit wird das Angebot von Geschmackspersonalisierung untersucht, welche durch die Digitalisierung von Kaffeeröstprofilen ermöglicht wird. Dabei wird die Forschungsfrage beantwortet, wie sich mit dem Geschmackssinn ertastbare Aromanuancen digital abbilden lassen. Hierfür wurden in einem nutzerzentrierten Ansatz die Bedürfnisse und Anforderungen an die digitale Abbildung von Geschmackpersonalisierung erhoben und in ein validiertes Interaktionskonzept in Form eines Personalisierungsflow transferiert. Dieser wurde anhand der Usability-Kriterien von Quesenbery und einer Likert-Skala bewertet.
User Centered Design
Da es sich bei der Geschmackspersonalisierung um ein innovatives Feld handelt, lag der Schwerpunkt in der Untersuchung der Bedürfnisse und Probleme. Die Forschungsfragen wurden anhand des Double Diamond-Vorgehensmodell beantwortet. So musste mit Interviews evaluiert werden, ob ein grundsätzliches Bedürfnis nach Geschmackspersonalisierung existiert, wie es aussieht und mit welchen Herausforderungen sich Nutzer konfrontiert sehen. Dabei wurde auch die Autoethnografie in Form einer Kaffeedegustation angewendet, welche es ermöglicht, anhand eigener Erfahrungen Rückschlüsse auf Anforderungen und Probleme zu ziehen.
Für das User-Interface-Konzept wurde nach Lean UX hypothesenbasiert und iterativ die Frage untersucht, wie Geschmacksnuancen und -Parameter mitsamt ihren wechselseitigen Auswirkungen abgebildet werden müssen, um auch von Nutzern ohne Kaffee-Expertise verstanden zu werden. Mit einem A/B-Test konnte untersucht werden, ob Nutzer konkrete Trinkarten besser verstehen als eine abstrakte Abbildung und inwiefern die Millersche Regel in Bezug auf die Anzahl anzuzeigender Geschmacksnuancen zutrifft. Um im Usability-Testing die Ausrichtung des Personalisierungsflows auf die nach Kim Goodwin modellierten Personas zu validieren, wurden die Testpersonen im Vorfeld über eine Umfrage rekrutiert. Mit darin enthaltenen konkreten Fragen zu bipolaren Eigenschaften, konnten die potenziellen Testpersonen erfolgreich der primären und sekundären Persona zugewiesen und dementsprechend eingeladen werden.
Service-Design im Start-up-Umfeld
Da es sich beim Auftraggeber um ein Start-up handelte, wurden die UX-Erkenntnisse unter Anwendung sinnvoller Service-Design-Methoden für die Modellierung des Businessmodells angewendet. So konnte das Unternehmen mit einem Value-Proposition-Canvas dabei unterstützt werden, konkrete Produkte und Services an die Bedürfnisse, Herausforderungen und Ziele der Nutzer zu adressieren. Um für das MVP die minimalen Anforderungen mit einem möglichst hohen Kundenzufriedenheit zu identifizieren, wurden die notwendigen Spezifikationen nach dem Kano-Modell priorisiert. Um die Positionierung und das Branding des Auftraggebers auch auf digitalen Touchpoints zu unterstützen, wurden ihre USPs und Wertversprechen in Guiding Principles umgewandelt
Darstellung des Verlaufs psychischer Beschwerden im Klenico-System
Get PDFDie Masterarbeit entstand im Rahmen der Weiterbildung Human Computer Interaction Design (MAS HCID) an der Hochschule für Technik Rapperswil (HSR). Inhalt ist die Überarbeitung der bestehenden Verlaufsdarstellung psychischer Beschwerden im Klenico-System unter Verwendung eines nutzerzentrierten Designansatzes.
Der Auftraggeber dieser Arbeit, die Klenico AG, ist ein Unternehmen für digitale Diagnostik. Obwohl es laut der Klenico AG seitens der Therapeuten eine hohe Nachfrage nach einer Verlaufsdarstellung zur Einschätzung des Therapieverlaufs gibt, besteht das Problem, dass diese Funktion von Nutzern des Klenico-Systems aktuell nicht genutzt wird.
Anhand einer umfassenden Recherche wurden sowohl fundiertes Wissen zur Domäne und zum Produkt aufgebaut als auch die aktuelle Verwendung des Klenico-Systems durch die Therapeuten erforscht. Als ein wesentlicher Grund für das Problem konnten die seitens des Auftraggebers vermuteten Schwierigkeiten in der Nutzbarkeit der Verlaufsdarstellung bestätigt werden.
Im weiteren Verlauf des Projekts wurden daher anhand qualitativ erhobener Nutzerdaten die Ziele der Therapeuten bei der Einschätzung des Patientenbefindens mittels Therapieverlauf erarbeitet. Zudem wurden die Anforderungen und Schwerpunkte zur Überarbeitung der bestehenden Lösung im Klenico-System konkretisiert. Diese Zwischenergebnisse wurden mithilfe nutzerzentrierter Methoden der ersten Phasen des Vorgehens Goal Directed Design nach Alan Cooper erarbeitet. In der anschliessenden Design Phase wurden auf Basis der erarbeiteten Zwischenergebnisse zielgerichtete Lösungen zu einer besser interpretierbaren Verlaufsdarstellung entwickelt. Dazu wurden zwei Iterationen im Vorgehen Sketching User Experience von Bill Buxton durchgeführt, welche jeweils Sketching, Prototyping und Usability Tests umfassten.
Während in der ersten Iteration verstärkt verschiedene Lösungskonzepte erstellt und getestet wurden, lag der Fokus der zweiten Iteration auf der spezifischen Umsetzung geeigneter Lösungskonzepte.
Anschliessend wurden jene Lösungsansätze, welche die Therapeuten in dem zuletzt durchgeführten Usability Test nachweislich in der Erreichung ihrer Ziele unterstützen, in einem finalen Prototyp festgehalten.
Die im finalen Prototyp gezeigten Designlösungen wurden anhand des jeweiligen Arbeitsstandes eingeordnet und nebst weiterer Empfehlungen dem Auftraggeber zur Weiterentwicklung des Klenico-Systems übergeben. Der Auftraggeber kann somit die Nutzbarkeit seines Produkts verbessern, den Umfang der Nutzung des Produkts erhöhen und die Chancen, sich als neues medizinisches Produkt auf dem Markt zu behaupten, erhöhen.
Einige Ergebnisse wurden bereits in das Klenico-System implementiert und stehen den Therapeuten seit Januar 2021 zur Verfügung
Implementierung eines Supply-Chain-Management-Simulationstools
Get PDFAusgangslage
Eine Supply Chain hat zum Ziel, komplexe Vorgänge einer Lieferkette zu beschreiben. Darunter fallen der Informations-, Waren-, Geld- und Personenfluss. Die Analyse und Optimierung von Supply Chains ist ein wichtiger Punkt in der Industrie. Dafür wird oft auf Simulation zurückgegriffen, doch sind Simulationen nicht immer optimal ausgelegt dafür, die Domäne von Supply Chains darzustellen.
Die Simulationssoftware Simio enthält zum Beispiel Komponenten, die vor allem für einzelne Prozessschritte gedacht sind und daher ungeeignet dafür, komplexe Stationen einer Supply Chain abzubilden. Jedoch bietet Simio die Möglichkeit, Komponenten anzupassen oder neue zu definieren. Zum Abbilden einer solchen Supply Chain müssen also komplexere Bausteine geplant und in Simio umgesetzt werden.
Vorgehen
Die Arbeit ist die Fortführung der Studienarbeit «Modell Baukasten Supply-Chain» und setzt sich zusammen aus einem theoretischen und einem praktischen Teil. Im theoretischen Teil sind die Überlegungen zu den einzelnen Prototypen dokumentiert, sowie die Prozesse anhand BPMN besprochen. Der praktische Teil ist die Implementierung der Prototypen in der Simulationssoftware Simio.
Ergebnisse
Das Ergebnis der Arbeit sind drei aufeinander aufbauende Prototypen mit inkrementellem Funktionsumfang. Sie ermöglichen das Darstellen und Analysieren einer Supply Chain, die aus drei Stationen besteht: Kunde, Lager und Hersteller. Der Informations- und Warenfluss sind ebenfalls abgebildet. Handbücher zur Bedienung und Anpassung, sowie eine ausführliche technische Dokumentation sind Bestandteil der Abgabe. Im Ausblick der Arbeit ist besprochen, wie das Projekt weitergeführt werden könnte
Automation of the OST-RJ Examination Scheduling
Get PDFExam scheduling is a known NP-complete problem.
Finding the best solution for such a problem is near impossible for a human and takes forever for a computer.
Computer-aided exam scheduling, or generally speaking problem solving, takes advantage of trying many possible solutions in an automated way and combining it with algorithms that help optimize the solving process.
Testing the quality of a solution is carried out with several constraints and their assigned penalties and weights.
In this project, a constraint solver called OptaPlanner was used to model the problem domain and create constraints for it, all written in Java.
The constraints correspond to the explicit and implicit constraints the (human) exam planner applies when scheduling the exams.
The data is imported from files, processed, solved, and exported as a file and visualized in a web frontend.
The results are not production-ready but build a reasonable basis for future work.
All hard constraints can be fulfilled, and some of the soft constraints are optimized.
Scheduling the exams becomes much more comfortable, and the manual work can be reduced from several hours to an absolute minimum