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Ei-AI/WS17 Ei-AI.tex
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@ -0,0 +1,119 @@
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\input{../settings/settings}
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\begin{document}
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\klausur{Ei-AI Einführung in die Angewandte Informatik}
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{Prof. Dr. U. Schmid, Prof. Dr. C. Schlieder, Prof. Dr. T. Gross, Prof. Dr. A. Henrich}
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{Wintersemester 17/18}
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{90}
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{-}
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\section{Aufgabenteil 1 - Prof. Schlieder}
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\begin{enumerate}
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\item Aufgabe 1 (KInf: Geoinformationsverarbeitung; 10P)
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\begin{enumerate}
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\item Schreibe die Definition von Georeferenzierung auf. Erkläre den Unterschied zwischen direkter und indirekter Georeferenzierung (2P)
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\item Bestimme die kürzeste Route von Aurach (A) nach Gerolzhofen (G) durch Anwendung des Djikstra-Algorithmus und gebe die Länge der Strecke sowie alle Zwischenschritte an (8P)
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\image{0.5}{A1.png}{Wandertour}{Wandertour}
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\end{enumerate}
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\item Aufgabe 2 (KInf: Digitale Bibliotheken; 10P)
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\begin{enumerate}
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\item Das GroupLens-Empfehlungsverfahren prädiziert die Bewertung r(p,i), die eine Person p für ein Item i abgeben wird. Dabei bezeichnet $\bar{r}(p)$ die über alle Items bestimmte durchschnittliche von p abgegebene Bewertung und sim(p,q) das Ähnlichkeitsmaß, welches angibt, wie ähnlich zwei Personen p und q bewerten:\\ $r(p,i)=\bar{r}(p)+c(p,i)$\\\\ $c(p,i)=\frac{\sum_{q \in P tex\ (p)}(r(q,i)-\bar{r}(q))*sim(p,q)}{\sum_{q \in P tex\ (p))}|sim(p,q)|} $\\
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Erkläre, warum die Bestimmung von r(p,i) auf $\bar{r}$(p,i) zurückgreift. In welchem Wertebereich liegen die Werte für sim(p,q)? Welche Bedeutung haben die beiden Extremwerte? (3P)
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\item Vier Websites sind wie abgebildet durch Hyperlinks verbundem (siehe Graph). Stelle die linearen Gleichungen auf, die den PageRank von A, B, C und D durch Lösen der Gleichungen. Verwende einen Dämpfungsfaktor von d=0.5 (7P)
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\item Schreibe die Definition von Georeferenzierung auf. Erkläre den Unterschied zwischen direkter und indirekter Georeferenzierung (2P)
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\image{0.5}{A2.png}{Hyperlinks}{Hyperlinks}
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\end{enumerate}
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\newpage
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\section{Aufgabenteil 2 - Prof. Henrich}
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\item Aufgabe 3 (Suchen, Suchmaschinen; 10P)
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\begin{enumerate}
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\item Schreibe die Definition von Suchmaschinenoptimierung. In Suchmaschinenoptimierung sollte man drei Tipps (Aufgabenbereiche) adressieren, welche sind dies? (5P)
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\item (Auf Basis d. Abbildung:) Wie kann man das rote Fragezeichen in einer Enterprise Search Lösung ersetzen. \\
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Anders ausgedrückt: Welche grundlegenden Ansätze gibt es um eine unternehmensweite Suchlösung zu realisieren. (5P)
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\image{0.5}{A3.png}{Abbildung}{Abbildung}
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\end{enumerate}
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\item Aufgabe 4 (Museum Digital \& Visualisierung; 10P)
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\begin{enumerate}
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\item In einer Ausstellung soll ein wertvolles historisches Buch als zentrales Objekt ausgestellt werden. Was sind die Probleme? Welche digitale Unterstützung ist möglich? Welche Funktionen sollten angeboten werden? Falls nötig treffe sinnvolle Annahmen und erläutere diese (5P)
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\item Die Datei test1.gnu besteht aus drei Zeilen mit folgenden Gnuplot-Anweisungen:\\
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set terminal png size 1600,1200\\
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set output 'test1.png'\\
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plot 'silver.dat' using 1:2 with lines\\
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Beschreibe möglichst genau was die Anweisungen bewirken. Treffe falls nötig sinnvolle Annahmen. (5P)
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\end{enumerate}
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\newpage
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\section{Aufgabenteil 3 - Prof. Schmid}
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\item Aufgabe 5 (Problemlösen; 10P)
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\begin{enumerate}
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\item Problemraum (7P)\\
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Robi ist im Arbeitszimmer und dort geht die Glühlampe in der Deckenleuchte kaputt. Robi muss erstmal genau schauen, um welchen Typ Glühlampe es sich handelt, bevor er eine neue besorgt. Da es sich um eine hohe Altbauwohnung handelt, muss Robi eine Leiter holen. Diese steht in der Küche. Zur Vereinfachung nehmen wir an, dass es nur die räumliche Position Küche und Arbeitszimmer gibt. Das heißt, Robi steht immer schon unter der Lampe, wenn er im Arbeitszimmer ist und direkt an der Leiter, wenn er in der Küche ist. Robi hat folgende Aktionen zur Verfügung. Er kann von einem Raum in den anderen gehen (go(from, to)). Er kann die Leiter von einem Raum in den anderen transportieren (move(from, to)) und er kann auf die Leiter steigen (climb). Zum Transportieren der Leiter von einem Raum zum anderen muss er im gleichen Raum sein, wie die Leiter. Zum Transportieren der Leiter und zum Gehen von einem in den anderen muss Robi sich auf dem Boden (und nicht auf der Leiter) befinden. Außerdem kann er, falls er im Arbeitszimmer ist und auf der Leiter steht, die Glühbirne nehmen (takeBulb).\\\\
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Zeichne den Problemraum-Graph für das oben beschriebene Problem (alle zulässigen Zustände als Knoten, alle Zustandsübergänge als gerichtete und beschriftete Kanten).
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\item Konzepte und Algorithmen (3P)\\
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\begin{itemize}
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\item Greeno (1978) unterscheidet Transformationsprobleme, Neuordnungsprobleme und Induktionsprobleme. Um welchen Problemtyp handelt es sich bei einem Anagramm (einem Wort, das aus einem anderen Wort allein durch eine Umstellung der Buchstaben gebildet werden kann)? Begründe deine Auswahl kurz. (1P)
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\item Was versteht man unter Problemlösen unter einer Heuristik? (1P)
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\item Nenne die allgemeine Form zur Berechnung der minimalen Zahl von Aktionen zur Lösung eines Turm von Hanoi Problems mit n Scheiben und 3 Stiften. (1P)
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\end{itemize}
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\end{enumerate}
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\item Aufgabe 6 (Lernen; 10P)
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\begin{enumerate}
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\item Lernalgorithmen (2P)\\
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Um zu erkennen, ob ein Pilz giftig ist oder nicht hast du die folgenden Attribute: Farbe des Hutes mit den Ausprägungen \{rot, gelb, braun\}, die durchschnittliche Größe \{2cm, 5cm, 8cm\} und die Form des Hutes \{kopfig, schwammähnlich\}.\\
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In der Veranstaltung wurden Perceptron, Cal2 und ID3 behandelt.
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Welches der Lernverfahren ist für diese Daten (ohne weitere Aufbereitung der Daten) nicht geeignet. Begründe die Antwort.
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\item Perzeptron (2P)\\
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Gegeben sind folgende Daten:\\
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\begin{tabular}{ccc}
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X & Y & Klasse \\
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0 & 0 & + \\
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-1 & 0 & + \\
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0 & 1 & + \\
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2 & 0 & - \\
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1 & -1 & - \\
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0 & -2 & -\\
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\end{tabular}
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Kann ein Perzeptron trainiert werden, das alle Beispiele dieses Datensatzes korrekt klassifiziert? Begründe die Antwort mit Hilfe einer Skizze.
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\item CAL2 (6P)\\
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Führe eine Handsimulation des Entscheidungsbaum-Algorithmus CAL2 für die in der Tabelle angegebene Trainingsmenge durch. Führe die Merkmale in der vorgegebenen Reihenfolge (beginnend mit x1) in den Baum ein. Zeichne den Baum in jeder Entwicklungsstufe.\\
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\begin{tabular}{ccccc}
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Bsp & x1 & x2 & x3 & Klasse \\
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1 & 0 & 0 & 0 & B \\
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2 & 1 & 0 & 1 & B \\
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3 & 0 & 1 & 1 & A \\
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4 & 0 & 0 & 1 & B \\
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5 & 1 & 0 & 0 & B \\
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6 & 0 & 1 & 0 & A \\
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7 & 1 & 1 & 0 & A \\
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8 & 1 & 1 & 1 & B \\
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\end{tabular}
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\end{enumerate}
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\newpage
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\section{Aufgabenteil 4 - Prof. Gross}
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\item Aufgabe 7 (Mensch-Computer-Interaktion; 10P)
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\begin{enumerate}
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\item Human-Computer Interaction and Usability: bitte definiere die Begriffe Mensch-Computer-Interaktion und Gebrauchstauglichkeit (4P).
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\item Consistency Maintenance of Replicated Documents: Werden zeitgleich Änderungen an einem replizierten Dokument in einem verteilten Editor vorgenommen, können verschiedene Arten von Konsistenzproblemen auftreten, die behandelt werden müssen.\\
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Gegeben ist die Ausgangssequenz "klm". NutzerInnen an zwei verteilten Orten (Sites $S_{1}$ und $S_{2}$) führen in etwa zeitgleich darauf jeweils eine Operation ($o_{1}$ und $o_{1}$) lokal aus. Danach wird die jeweils entfernt ausgeführte Operationen lokal ausgeführt. Bitte benenne jeweils welches Konsistenzproblem durch das Ausführen der Operationen I), II) und III) auftritt und erläutere es am jeweiligen Beispiel (6P).\\\\
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I) $o_{1}$ =insert['x',1]\\
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$o_{2}$ =insert['y',2]\\\\
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II) $o_{1}$ =insert['y',4]\\
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$o_{2}$ =delete[1]\\\\
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III) $o_{1}$ =insert['y',2]\\
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$o_{2}$ =insert['y',2]\\
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\end{enumerate}
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\item Aufgabe 8 (Mensch-Computer-Interaktion; 10P)
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\begin{enumerate}
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\item Interaction: Bitte beschreibe den Verlauf der Interaktion zwischen Benutzerinnen und Benutzern einerseits und dem System andererseits (6P).
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\item Dimensions: Bitte beschrifte den Sensor und Aktuator im folgenden Diagramm (2P).
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\image{0.7}{A8.png}{Sensor und Aktuator}{Sensor und Aktuator}
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\item Building Blocks: Bitte nenne die Funktion von Sensor und Aktuator in einer sensorbasierten Infrastruktur (2P).
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\end{enumerate}
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\end{enumerate}
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\end{document}
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