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further_topics/lectures/beamercolorthemetuebingen.sty

@@ -0,0 +1,61 @@
+% Copyright 2007 by Till Tantau
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+% 1. under the LaTeX Project Public License and/or
+% 2. under the GNU Public License.
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+% See the file doc/licenses/LICENSE for more details.
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+\usepackage{color} 
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+\definecolor{gold}{RGB}{180,160,105}
+\definecolor{anthrazit}{RGB}{50 ,65 ,75 }
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+  \relax
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+    {Cannot use bold for alerted text in math mode}%
+}
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+\mode
+<all>

further_topics/lectures/topics-chapter.tex

@@ -0,0 +1,228 @@
+\documentclass[12pt]{report}
+
+%%%%% title %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\title{\tr{Introduction to Scientific Computing}{Einf\"uhrung in die wissenschaftliche Datenverarbeitung}}
+\author{Jan Benda\\Abteilung Neuroethologie\\[2ex]\includegraphics[width=0.3\textwidth]{UT_WBMW_Rot_RGB}}
+\date{WS 15/16}
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+%%%%% packages %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage{pslatex}   % nice font for pdf file
+\usepackage[breaklinks=true,bookmarks=true,bookmarksopen=true,pdfpagemode=UseNone,pdfstartview=FitH,colorlinks=true,citecolor=blue]{hyperref}
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+%%%% layout %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage[left=25mm,right=25mm,top=20mm,bottom=30mm]{geometry}
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+%%%%% section style %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage[sf,bf,it,big,clearempty]{titlesec}
+\setcounter{secnumdepth}{1}
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+
+%%%%% units %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage[mediumspace,mediumqspace,Gray]{SIunits}      % \ohm, \micro
+ 
+
+%%%%% figures %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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+\newcommand{\ruler}{\par\noindent\setlength{\unitlength}{1mm}\begin{picture}(0,6)%
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+  \end{picture}\par}
+
+% figures:
+\setlength{\fboxsep}{0pt}
+\newcommand{\texpicture}[1]{{\sffamily\footnotesize\input{#1.tex}}}
+%\newcommand{\texpicture}[1]{\fbox{\sffamily\footnotesize\input{#1.tex}}}
+%\newcommand{\texpicture}[1]{\setlength{\fboxsep}{2mm}\fbox{#1}}
+%\newcommand{\texpicture}[1]{}
+\newcommand{\figlabel}[1]{\textsf{\textbf{\large \uppercase{#1}}}}
+
+% maximum number of floats:
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+
+% float placement fractions:
+\renewcommand{\textfraction}{0.2}
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+
+% spacing for floats:
+\setlength{\floatsep}{12pt plus 2pt minus 2pt}
+\setlength{\textfloatsep}{20pt plus 4pt minus 2pt}
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+
+% spacing for a floating page:
+\makeatletter
+  \setlength{\@fptop}{0pt}
+  \setlength{\@fpsep}{8pt plus 2.0fil}
+  \setlength{\@fpbot}{0pt plus 1.0fil}
+\makeatother
+
+% rules for floats:
+\newcommand{\topfigrule}{\vspace*{10pt}{\hrule height0.4pt}\vspace*{-10.4pt}}
+\newcommand{\bottomfigrule}{\vspace*{-10.4pt}{\hrule height0.4pt}\vspace*{10pt}}
+
+% captions:
+\usepackage[format=plain,singlelinecheck=off,labelfont=bf,font={small,sf}]{caption}
+
+% put caption on separate float:
+\newcommand{\breakfloat}{\end{figure}\begin{figure}[t]}
+
+% references to panels of a figure within the caption:
+\newcommand{\figitem}[1]{\textsf{\bfseries\uppercase{#1}}}
+% references to figures:
+\newcommand{\panel}[1]{\textsf{\uppercase{#1}}}
+\newcommand{\fref}[1]{\textup{\ref{#1}}}
+\newcommand{\subfref}[2]{\textup{\ref{#1}}\,\panel{#2}}
+% references to figures in normal text:
+\newcommand{\fig}{Fig.}
+\newcommand{\Fig}{Figure}
+\newcommand{\figs}{Figs.}
+\newcommand{\Figs}{Figures}
+\newcommand{\figref}[1]{\fig~\fref{#1}}
+\newcommand{\Figref}[1]{\Fig~\fref{#1}}
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+\newcommand{\Figsref}[1]{\Figs~\fref{#1}}
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+\newcommand{\Subfigref}[2]{\Fig~\subfref{#1}{#2}}
+\newcommand{\subfigsref}[2]{\figs~\subfref{#1}{#2}}
+\newcommand{\Subfigsref}[2]{\Figs~\subfref{#1}{#2}}
+% references to figures within bracketed text:
+\newcommand{\figb}{Fig.}
+\newcommand{\figsb}{Figs.}
+\newcommand{\figrefb}[1]{\figb~\fref{#1}}
+\newcommand{\figsrefb}[1]{\figsb~\fref{#1}}
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+\newcommand{\subfigsrefb}[2]{\figsb~\subfref{#1}{#2}}
+
+% references to tables:
+\newcommand{\tref}[1]{\textup{\ref{#1}}}
+% references to tables in normal text:
+\newcommand{\tab}{Tab.}
+\newcommand{\Tab}{Table}
+\newcommand{\tabs}{Tabs.}
+\newcommand{\Tabs}{Tables}
+\newcommand{\tabref}[1]{\tab~\tref{#1}}
+\newcommand{\Tabref}[1]{\Tab~\tref{#1}}
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+\newcommand{\Tabsref}[1]{\Tabs~\tref{#1}}
+% references to tables within bracketed text:
+\newcommand{\tabb}{Tab.}
+\newcommand{\tabsb}{Tab.}
+\newcommand{\tabrefb}[1]{\tabb~\tref{#1}}
+\newcommand{\tabsrefb}[1]{\tabsb~\tref{#1}}
+
+
+%%%%% equation references %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%\newcommand{\eqref}[1]{(\ref{#1})}
+\newcommand{\eqn}{\tr{Eq}{Gl}.}
+\newcommand{\Eqn}{\tr{Eq}{Gl}.}
+\newcommand{\eqns}{\tr{Eqs}{Gln}.}
+\newcommand{\Eqns}{\tr{Eqs}{Gln}.}
+\newcommand{\eqnref}[1]{\eqn~\eqref{#1}}
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+
+
+%%%%% listings %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage{listings}
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+  inputpath=../code,
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+  xrightmargin=1em,
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+}
+
+%%%%% math stuff: %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage{amsmath}
+\usepackage{bm} 
+\usepackage{dsfont}
+\newcommand{\naZ}{\mathds{N}}
+\newcommand{\gaZ}{\mathds{Z}}
+\newcommand{\raZ}{\mathds{Q}}
+\newcommand{\reZ}{\mathds{R}}
+\newcommand{\reZp}{\mathds{R^+}}
+\newcommand{\reZpN}{\mathds{R^+_0}}
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+
+
+%%%%% structure: %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage{ifthen}
+
+\newcommand{\code}[1]{\texttt{#1}}
+
+\newcommand{\source}[1]{    
+  \begin{flushright}
+    \color{gray}\scriptsize \url{#1}
+  \end{flushright}
+}
+
+\newenvironment{definition}[1][]{\medskip\noindent\textbf{Definition}\ifthenelse{\equal{#1}{}}{}{ #1}:\newline}%
+  {\medskip}
+
+\newcounter{maxexercise} 
+\setcounter{maxexercise}{9}  % show listings up to exercise maxexercise
+\newcounter{theexercise} 
+\setcounter{theexercise}{1}
+\newenvironment{exercise}[1][]{\medskip\noindent\textbf{\tr{Exercise}{\"Ubung}
+  \arabic{theexercise}:}\newline \newcommand{\exercisesource}{#1}}%
+  {\ifthenelse{\equal{\exercisesource}{}}{}{\ifthenelse{\value{theexercise}>\value{maxexercise}}{}{\medskip\lstinputlisting{\exercisesource}}}\medskip\stepcounter{theexercise}}
+
+\graphicspath{{figures/}}
+
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\begin{document} 
+
+\include{topics}
+
+\end{document}
+
+
+\end{document}

further_topics/lectures/topics-slides.tex

@@ -0,0 +1,656 @@
+\documentclass{beamer}
+
+%%%%% title %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\title[]{Scientific Computing --- Reproduzierbarkeit}
+\author[]{Jan Grewe}
+\institute[]{Neuroethology}
+\date[]{WS 14/15}
+\titlegraphic{\includegraphics[width=0.3\textwidth]{UT_WBMW_Rot_RGB}}
+
+%%%%% beamer %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\mode<presentation>
+{
+  \usetheme{Singapore}
+  \setbeamercovered{opaque}
+  \usecolortheme{tuebingen}
+  \setbeamertemplate{navigation symbols}{}
+  \usefonttheme{default}
+  \useoutertheme{infolines}
+  % \useoutertheme{miniframes}
+}
+
+%\AtBeginSection[]
+%{
+%  \begin{frame}<beamer>
+%    \begin{center}
+%      \Huge \insertsectionhead
+%    \end{center}
+%  \end{frame}
+%}
+
+\setbeamertemplate{blocks}[rounded][shadow=true]
+\setcounter{tocdepth}{1}
+
+%%%%% packages %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage[english]{babel}
+\usepackage{amsmath}
+\usepackage{bm} 
+\usepackage{pslatex}   % nice font for pdf file
+%\usepackage{multimedia}
+\usepackage{wasysym}
+\usepackage{tikz}
+
+\newcommand{\naZ}{\mathds{N}}
+\newcommand{\gaZ}{\mathds{Z}}
+\newcommand{\raZ}{\mathds{Q}}
+\newcommand{\reZ}{\mathds{R}}
+\newcommand{\reZp}{\mathds{R^+}}
+\newcommand{\reZpN}{\mathds{R^+_0}}
+\newcommand{\koZ}{\mathds{C}}
+
+%%%% graphics %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage{graphicx}
+\newcommand{\texpicture}[1]{{\sffamily\small\input{#1.tex}}}
+
+%%%%% listings %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage{listings}
+\lstset{
+ basicstyle=\ttfamily,
+ numbers=left,
+ showstringspaces=false,
+ language=Matlab,
+ commentstyle=\itshape\color{darkgray},
+ keywordstyle=\color{blue},
+ stringstyle=\color{green},
+ backgroundcolor=\color{blue!10},
+ breaklines=true,
+ breakautoindent=true,
+ columns=flexible,
+ frame=single,
+ captionpos=b,
+ xleftmargin=1em,
+ xrightmargin=1em,
+ aboveskip=10pt
+ }
+
+\graphicspath{{figures/}}
+
+ 
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\begin{document} 
+
+\begin{frame}[plain]
+  \frametitle{}
+  \vspace{-1cm}
+  \titlepage % erzeugt Titelseite
+\end{frame}
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\begin{frame}
+  \frametitle{Content}
+  \tableofcontents
+\end{frame}
+
+
+\subsection{Reproduzierbarkeit von wisschenschaftlichen Ergebnissen}
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Problem --- Fehlende Informationen}
+  \only<1>{
+    \begin{figure}
+      \includegraphics[width=0.9\columnwidth]{./images/rung_brazma_2013}
+    \end{figure}
+  }
+  \only<2>{
+    \begin{tikzpicture}
+      \node[anchor=south west,inner sep=0] (image) at (0,0) {
+        \includegraphics[width=0.8\columnwidth]{images/rung_brazma_2013_grey}};
+      \node[align=center,red,font={\normalsize\bfseries}] at (image.center)
+      {``The authors replicated two studies ‘in principle’\\ and six
+        ‘partially’, whereas ten were not reproduced,\\ ...\\ The main
+        reason for the lack of reproducibility \\ was the
+        unavailability of all relevant data or metadata:''};
+    \end{tikzpicture}
+  }
+  \only<3>{
+    \begin{figure}
+      \includegraphics[width=0.8\columnwidth]{./images/hines_etal_2014}
+    \end{figure}
+  }
+  \only<4> {
+    \begin{tikzpicture}
+      \node[anchor=south west,inner sep=0] (image) at (0,0) {
+        \includegraphics[width=0.8\columnwidth]{images/hines_etal_2014_grey}};
+      \node[align=center,red,font={\normalsize\bfseries}] at
+      (image.center) {``... our two laboratories quite reproducibly
+        were unable\\ to replicate each other’s
+        fluorescence-activated cell sorting \\ (FACS) profiles of
+        primary breast cells.``};
+    \end{tikzpicture}
+  }
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Problem --- Gro{\ss}er Aufwand}
+  \only<1>{
+    \begin{figure}
+      \includegraphics[width=0.9\columnwidth]{./images/savage_vickers_2009_title}
+    \end{figure}
+  }
+  \only<2> {
+    \begin{figure}
+      \includegraphics[width=0.9\columnwidth]{./images/savage_vickers_2009}\\
+      \tiny{Savage and Vickers, 2009, PLoSOne}
+    \end{figure}
+  }
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Auch auf im Labor --- Das ``Dead\footnote[frame]{Im Sinne von ''nicht mehr im Labor''} PhD - student'' Problem}
+  \begin{columns}
+    \begin{column}{2cm}
+      \begin{figure}
+        \includegraphics[width=0.9\columnwidth]{./images/project_start}\\
+      \end{figure}
+    \end{column} \pause
+    \begin{column}{4cm}
+      \begin{figure}
+        \includegraphics[width=0.9\columnwidth]{./images/project_middle}\\
+      \end{figure}
+    \end{column}\pause
+    \begin{column}{5cm}
+      \begin{figure}
+        \includegraphics[width=0.9\columnwidth]{./images/project_end}\\
+      \end{figure}
+    \end{column}
+  \end{columns}
+\end{frame}
+
+\begin{frame} 
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Ist eine Herausforderung}
+
+  \begin{itemize}
+    \item Auf \textbf{lokaler} wie auch \textbf{globaler} Ebene.
+    \item Fehlende Annotation von Daten.
+    \item Information is h\"aufig weit verteilt (Laborbuch,
+      Protokollbl\"atter, Programmcode, ...).
+    \item Meist in nicht-maschinenlesbarer Form. 
+    \item Manuelle Datenannotation ist ein gro{\ss}er Aufwand.
+    \item Implizites Wissen (Labortaditionen, Standardprotokolle) sind
+      nicht explizit verf\"ugbar.\pause \vspace{1em}
+    \item Ist nicht nur ein Problem in den Neurowissenschaften.\pause
+    \item Ist nicht nur ein Problem einer anderen Person sondern
+      etwas, was einen sehr schnell pers\"onlich in Schwierigkeiten
+      bringen kann.
+  \end{itemize}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{DFG: ``Gute wissenschaftliche Praxis''}
+  \begin{itemize}
+  \item Daten, auf denen Publikationen basieren m\"ussen f\"ur den
+    Zeitlraum von 10 Jahren archiviert und Verf\"ugbar gehalten
+    werden.
+  \item Auf Verlangen m\"ussen die Daten herausgegeben werden.
+  \item Daten m\"ussen verst\"andlich annotiert sein.
+  \item \url{http://www.dfg.de/foerderung/grundlagen_rahmenbedingungen/gwp/}
+  \end{itemize}
+\end{frame}
+
+
+\section{Annotationen}
+
+\begin{frame}[plain]
+  \huge{1. Annotation von Daten und Code}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Annotation}
+
+  Probleme, die jeder kennt (oder kennenlernen wird):
+  \begin{enumerate}
+  \item Wie habe ich die Analyse nochmal gestartet?
+  \item Welche Parameter hatte ich f\"ur den Fit benutzt?\pause
+  \end{enumerate}
+
+  L\"osungsans\"atze:
+  \begin{enumerate}
+  \item Annotation der Ergebnisse. Zu jeder Abbildung/Analyse eine
+    Datei, die beschreibt, wie sie erstellt wurde.
+  \item Kommentare im Code.
+  \item Automatisches sammeln von Metadaten z.B. in Matlab Strukturen.\pause
+  \item \textbf{Provenance Tracking}
+  \end{enumerate}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Automatische Annotation} 
+
+  Wenn man sich nicht auf ein gro{\ss}es Provenance Tracking System
+  einlassen will, z.B. weil es nicht der Labortradition entspricht,
+  dann stellt sicher, dass\footnote[frame]{Auch f\"ur euch selbst!}:
+
+  \begin{itemize}
+  \item Annotationen ``bei'' den Daten, bzw. den Resultaten gefunden
+    werden kann.
+  \item Annotationen lesbar sind!
+  \item Der Code lesbar ist!
+  \item Die Daten und Resultate in nachvollziehbarer und einheitlicher
+    Form organisiert sind.
+  \item Klar ist, welche Version der Analyse zu den Resultaten
+    z.B. der Masterarbeit gef\"uhrt hat.
+  \end{itemize}
+\end{frame}
+
+
+\section{Versionskontrolle}
+\begin{frame}[plain]
+  \huge{2. Versionskontrolle}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \frametitle{Versionskontrolle}
+
+  Jeder kennt es:
+  \begin{enumerate}
+  \item Ich versuche das gleiche Programm nach ein paar Tagen wieder
+    auszuf\"uhren...\pause
+  \item Verdammt, ... eine Fehlermeldung, die vorher nicht da war (glaube ich).
+  \item Wann habe ich was an dem code ge\"andert?!?\pause
+  \end{enumerate}
+  \vspace{0.5cm}
+  \Large{L\"osung: \textbf{Versionskontrolle}}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Versionskontrolle} 
+
+  Es gibt verschiedene Systeme, die einen im Hintergrund
+  unterst\"utzen \"Anderungen zu verfolgen.
+  \begin{enumerate}
+  \item Subversion.
+  \item Mercurial.
+  \item Git.
+  \item ... und viele andere.\pause
+  \end{enumerate}
+
+  Hier als Beispiel \textbf{Git}! 
+  \url{http://www.git-scm.git}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Versionskontrolle --- Git ---}
+  
+  \begin{itemize}
+  \item Aktuell das beliebteste VCS.
+  \item Ist open-source!
+  \item F\"ur alle Platformen verf\"ugbar.
+  \item Sehr gute Unterst\"utzung durch die Community.
+  \item Viele Web-Services, die auf Git basieren.
+  \item Viele Entwicklungsumgebungen (auch Matlab ab 2015b)
+    unterst\"utzen Versionskontrolle.
+  \end{itemize}
+  \begin{columns}
+    \begin{column}{5cm}
+      \begin{figure}
+        \includegraphics[width=0.6\columnwidth]{images/git_logo}
+      \end{figure}
+    \end{column}
+    \begin{column}{5cm}
+       \begin{figure}
+        \includegraphics[width=0.5\columnwidth]{images/github_logo}
+      \end{figure}
+    \end{column}
+  \end{columns}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Versionskontrolle --- Git ---} 
+  Vereinfacht die Zusammenarbeit:
+  \begin{figure}
+    \includegraphics[width=0.45\columnwidth]{images/git_pro_distributed}
+  \end{figure}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Versionskontrolle --- Git ---} 
+  Aber auch nur auf dem eigenen Rechner
+  \begin{figure}
+    \includegraphics[width=0.5\columnwidth]{images/git_pro_local}
+  \end{figure}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Versionskontrolle --- Git ---} 
+  Typischer Arbeitsablauf --- lokales Repository:
+  \only<1-2> {
+    \begin{enumerate}
+    \item \"Anderungen an einer oder mehreren Dateien.
+    \item Bekanntgabe der \"Anderung im VCS (\textit{commit}).
+    \item Unter Umst\"anden Synchronisation mit dem Repository auf einem
+      Server (\textit{pull} und \textit{push}).
+    \end{enumerate}
+  }
+  \only<1> {
+    \begin{figure}
+      \includegraphics[width=0.75\columnwidth]{images/git_pro_lifecycle}
+    \end{figure}
+  }
+  \only<2> {
+    \begin{figure}
+      \includegraphics[width=0.75\columnwidth]{images/pro_git_commits}
+    \end{figure}
+  }
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Versionskontrolle --- Git ---} 
+
+  Vorteile von Versionskontrolle:
+
+  \begin{enumerate}
+  \item Nachverfolgung von \"Anderungen. Wer hat was gemacht und wann?
+  \item Ver\"anderungen ungeschehen machen.
+  \item Jeder Zustand hat eine UUID, die ihn eindeutig identifizieren
+    (weltweit f\"ur alle Zeit).
+  \item Es gibt Sicherheit! Wenn ich etwas kaputt mache, dann kann ich
+    es wiederherstellen.
+  \item Meist m\"uhelose Synchronisation mit anderen Rechnern oder
+    Servern.
+  \item Wenn mit einem Server synchronisiert, dann ist das Backup eingebaut.
+  \item Nicht nur f\"ur Programmcode sondern auch f\"ur Textdateien
+    (Bachelor-, Master-, Doktorarbeiten!!)
+  \end{enumerate}\pause
+  Mehr Information im Web (kostenloses Buch:
+  \url{www.git-scm.com/book}. Oder fragt uns, wenn ihr vor dem Problem
+  steht.  
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbearkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Versionskontrolle --- Git ---} 
+
+  Wir verwalten die Materialien f\"ur diesen Kurs in einem Git Repository.
+  \begin{figure}
+    \includegraphics[width=0.9\columnwidth]{images/course_git}
+  \end{figure}
+\end{frame}
+
+
+\section{Publikation von Daten und Code}
+
+\begin{frame}[plain]
+  \huge{3. Publikation von Daten und Code}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Publikation von Daten und Programmcode}
+  
+  \begin{itemize}
+  \item Es gibt mehr und mehr Bestrebungen Daten und Code zu teilen.
+  \item Mehrere Gr\"unde daf\"ur:
+    \begin{enumerate}
+    \item Zusammenarbeit von Experimentatoren und Theoretikern.
+    \item Gew\"ahrleistung von Datenverf\"gbarkeit.
+    \item Reproduzierbarkeit von Ergebnissen.
+    \item Experimentelle Daten (z.B. in vivo Elektrophysiology Daten
+      von Affen etc.) werden zunehmend wertvoller, weil die
+      Experimente politisch nicht mehr opportun sind.
+    \item Forderung von Geldgebern und Journalen.
+    \end{enumerate}
+  \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Publikation von Daten und Programmcode}
+  Es gibt verschiedene Platformen, die Data Sharing anbieten
+  zum Beispiel.
+
+  \begin{enumerate}
+  \item \url{Incf.org} 
+  \item \url{www.crcns.org}
+  \item \url{www.g-node.org}\pause
+  \end{enumerate}
+  
+  Sie alle kranken daran, dass es keine Standards gibt, in welcher
+  From Daten und Metadaten abgelegt werden.  
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Publikation von Daten und Programmcode}
+  
+  Daten zu publizieren ist ein Problem. Zum einen sind die Datenmengen
+  h\"aufig nicht unerheblich, zum anderen gibt es rechtliche Bedenken?
+
+  \begin{enumerate}
+    \item Wem geh\"oren ``meine'' Daten eigentlich?\\ \pause
+      Dem Institut oder sogar dem Drittmittelgeber
+    \item Wer darf mit meinen Daten was machen?\\
+      Hierf\"ur gibt es verschiedene Lizenzmodelle. Generell kann man
+      festlegen, dass Daten nur nach Absprache und/oder unter Zitation
+      des Urhebers benutzt werden d\"urfen.
+  \end{enumerate}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Publikation von Daten und Programmcode}
+
+  Warum sollte ich meinen code ver\"offentlichen?
+  
+  \begin{itemize}
+  \item Es geht um Wissenschaft!
+  \item Sie muss reproduzierbar sein, dass hei{\ss}t, dass andere in
+    der Lage sein m\"ussen Deine Ergebnisse nachzuvollziehen und zu
+    \"uberpr\"ufen.
+  \end{itemize}
+  Es sollte eher eine Verpflichtung sein als eine Option.\pause
+  \vspace{1em}
+  Wenn man seinen Code in einem GitHub Repository hat, dann ist es
+  m\"oglich ihn zu archivieren und eine zitierbare DOI zu
+  erhalten\footnote[frame]{\url{https://guides.github.com/activities/citable-code/}}.
+\end{frame}
+
+
+\subsection{Unit Tests}
+
+\begin{frame}[plain]
+  \huge{4. Unit Tests}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Unit Tests}
+  
+  \begin{itemize}
+  \item[] Woher weiss ich eigentlich, dass mein Code das tut, was er soll?
+    \vspace{0.5cm}
+  \item[] Wie stelle ich sicher, dass er auch nach \"Anderung noch all
+    das richtig macht, was er vorher tat?  
+    \vspace{0.5cm}
+  \item[] Wie kann ich meinen code jemandem weitergeben ohne ein
+    schlechtes Gewissen zu haben?
+    \vspace{0.5cm}
+  \end{itemize}
+  \pause
+  \large{Unit tests!}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Unit Tests} 
+  \begin{itemize}
+  \item Unit tests sind kleine Programme, die testen, ob sich eine
+    Funktion oder ein Programm so verh\"alt, wie es gedacht ist.
+
+  \item Normalerweise entwickelt man die Tests parallel zur
+    eigentlichen Implementierung.
+  \end{itemize}
+
+  \textbf{Vorteile:}
+  \begin{itemize}
+  \item Findet Probleme sehr fr\"uh..
+  \item Formalisiert unsere Erwartungen an den Code.
+  \item Macht es sicher, den Code zu \"uberarbeiten. 
+  \item Ist eine Art Dokumentation, die zeigt wie der Code eingesetzt
+    werden soll.
+  \end{itemize}\pause
+
+  \textbf{Limitationen:}
+  \begin{itemize}
+  \item Der Test kann nur f\"ur die F\"alle Sicherheit geben, die
+    explizit getestet werden.
+  \item Ist nur so gut, wie der Programierer sich M\"uhe gibt.
+  \end{itemize}   
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}[fragile]
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Unit Tests} 
+
+  Seit R2013b unterst\"utzt MATLAB Unit Tests und bietet ein Testing
+  Framework.
+
+  Angenommen man hat eine Funktion, die die Winkel in einem Dreieck berechnen soll:
+  
+  \begin{lstlisting}
+% Copyright 2015 The MathWorks, Inc.
+function angles = rightTri(sides)
+  A = atand(sides(1)/sides(2));
+  B = atand(sides(2)/sides(1));
+  hypotenuse = sides(1)/sind(A);
+  C = asind(hypotenuse*sind(A)/sides(1));
+  angles = [A B C];
+end
+  \end{lstlisting}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Unit Tests} 
+  Ein Testskript fuer diese Funktion k\"onnte so aussehen:
+  \footnotesize
+  \begin{lstlisting}
+% Copyright 2015 The MathWorks, Inc.
+tri = [7 9];
+triIso = [4 4];
+tri306090 = [2 2*sqrt(3)];
+
+% preconditions
+angles = rightTri(tri);
+assert(angles(3) == 90,'Fundamental problem: rightTri not producing right triangle')
+
+%% Test 1: sum of angles
+angles = rightTri(tri);
+assert(sum(angles) == 180)
+ 
+angles = rightTri(triIso);
+assert(sum(angles) == 180)
+ 
+angles = rightTri(tri306090);
+assert(sum(angles) == 180)
+ \end{lstlisting}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Unit Tests} 
+  Ein Testskript fuer diese Funktion k\"onnte so aussehen:
+  \footnotesize
+  \begin{lstlisting}
+%% Test 2: isosceles triangles
+angles = rightTri(triIso);
+assert(angles(1) == 45)
+assert(angles(1) == angles(2))
+ 
+%% Test 3: 30-60-90 triangle
+angles = rightTri(tri306090);
+assert(angles(1) == 30)
+assert(angles(2) == 60)
+assert(angles(3) == 90)
+  \end{lstlisting}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}[fragile]
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Unit Tests} 
+  Um den Test auszuf\"uhren:
+  \begin{lstlisting}
+  result = runtests('rightTriTest');
+  \end{lstlisting}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]  
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Unit Tests} 
+  Das Testresultat k\"onnte so aussehen:
+  \tiny
+  \begin{lstlisting}
+Running rightTriTest
+..
+
+================================================================================
+Error occurred in rightTriTest/Test3_30_60_90Triangle and it did not run to completion.
+
+    --------------
+    Error Details:
+    --------------
+    Assertion failed.
+
+================================================================================
+.
+Done rightTriTest
+__________
+
+Failure Summary:
+
+     Name                                        Failed  Incomplete  Reason(s)
+    ===========================================================================
+     rightTriTest/Test3_30_60_90Triangle           X         X       Errored.
+  \end{lstlisting}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+  \frametitle{Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Daten}
+  \framesubtitle{Unit Tests} 
+  \Large{Summary}
+  \begin{enumerate}
+  \item Unit Tests sind ein m\"achtiges Tool um die Korrektheit des eigenen Codes zu testen.
+  \item In der Regel geben sie Sicherheit.
+  \item Machen das \"Andern einfacher und sicherer.
+  \item Sind eine Art Dokumentation.
+  \item Tests sind immer so gut, wie sie programmiert werden.
+  \end{enumerate}
+  Ein Aufwand der sich lohnen kann. Er formalisiert, was wir uns eh denken...
+\end{frame}
+
+\end{document}

header.tex

@@ -203,3 +203,13 @@
       {\addtocounter{lstlisting}{-1}\lstinputlisting[language={},title={\textbf{\tr{Output}{Ausgabe}:}},belowskip=0pt]{\codepath\exerciseoutput}}}}%
   \endMakeFramed\stepcounter{theexercise}%
   \renewcommand{\theenumi}{\saveenumi}}
+
+%%%%%%%%%%%%%   Table stuff %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage{multirow}
+
+
+%%%%%%%%%%%%% Colors %%%%%%%%%%%%%%%%
+\usepackage{xcolor}
+\definecolor{lightblue}{rgb}{.7,.7,1.}
+\definecolor{mygreen}{rgb}{0.2,0.7,0.2}
+\definecolor{myred}{rgb}{1.,0,0}

programming/lectures/programming.tex

@@ -605,12 +605,159 @@ durchgef\"uhrt werden soll.
 
 \section{Boolesche Operationen}
 
+Boolesche Ausdr\"ucke sind Anweisungen, die zu \textit{wahr} oder
+\textit{falsch} ausgewertet werden. Man kennt sie z.B. aus der
+Mengenlehre. In der Programmierung werdens sie eingesetzt um z.B. die
+Beziehung zwischen Entit\"aten zu testen. Hierzu werden die
+\textit{relationalen Operatoren} (\code{>, <, ==, !}, gr\"o{\ss}er
+als, kleiner als, gleich und nicht) eingesetzt. Mehrere Ausdr\"ucke
+werden mittels der \textit{logischen Operatoren} (\code{\&, |}, UND,
+ODER ) verkn\"upft. Sie sind f\"ur uns nicht nur wichtig um
+Codeabschnitte bedingt auszuf\"uhren (Verzweigungen,
+\ref{controlstructsec}) sondern auch um aus Vektoren und Matrizen
+bequem Elemente auszuw\"ahlen (logisches Indizieren,
+\ref{logicalindexingsec}).
+
+Die folgenden Tabellen zeigen die Wahrheitstabellen f\"ur das logische
+UND (\ref{logicalandor}, links) aund das logische ODER
+(\ref{logicalandor}, rechts). Es werden die Aussagen A und B mit dem
+Operator verkn\"upft. Beim logischen UND ist der gesamte Ausdruck nur
+dann wahr, wenn beide Ausdr\"ucke sich zu wahr auswerten lassen.
 
 
-\section{Logisches Indizieren}
+\begin{table}[]
+  \caption{Wahrheitstabellen logisches UND (links) und logisches ODER (rechts).}\label{logicalandor}
+  \begin{minipage}[t]{0.4\textwidth}
+    \begin{tabular}{llll}
+      \multicolumn{2}{l}{\multirow{2}{*}{}}  & \multicolumn{2}{c}{\textbf{B}} \\
+      \multicolumn{2}{l}{} & \multicolumn{1}{|c|}{wahr} & falsch \\ \cline{2-4} 
+      \multirow{2}{*}{\textbf{A}} & \multicolumn{1}{l|}{wahr}   & \multicolumn{1}{c|}{\textcolor{mygreen}{wahr}} &  \textcolor{red}{falsch}      \\ \cline{2-4} 
+      & \multicolumn{1}{l|}{falsch} & \multicolumn{1}{l|}{\textcolor{red}{falsch}} & \textcolor{red}{falsch}      
+    \end{tabular}
+  \end{minipage}
+  \begin{minipage}[t]{0.4\textwidth}
+    \begin{tabular}{llll}
+      \multicolumn{2}{l}{\multirow{2}{*}{}}            & \multicolumn{2}{c}{\textbf{B}}      \\
+      \multicolumn{2}{l}{}                             & \multicolumn{1}{|c|}{wahr} & falsch \\ \cline{2-4} 
+      \multirow{2}{*}{\textbf{A}} & \multicolumn{1}{l|}{wahr}   & \multicolumn{1}{c|}{\textcolor{mygreen}{wahr}}     &  \textcolor{mygreen}{wahr}      \\ \cline{2-4} 
+      & \multicolumn{1}{l|}{falsch} & \multicolumn{1}{l|}{\textcolor{mygreen}{wahr}}     & \textcolor{red}{falsch}      
+    \end{tabular}
+  \end{minipage}
+\end{table}
+
+Anders ist das beim logischen ODER. Hier ist der gesamte Ausdruck
+wahr, wenn sich der eine \textit{oder} der andere Ausdruck zu wahr
+auswerten l\"a{\ss}t.
+
+Tabelle \ref{logicaloperators} zeigt die logischen Operatoren, die in
+Matlab definiert sind. Zu bemerken sind hier noch die \code{\&\&} und
+\code{||} Operatoren. Man kann beliebige Ausdr\"ucke verkn\"uepfen und
+h\"aufig kann schon anhand des ersten Ausdrucks entschieden werden, ob
+der gesamte Boolesche Ausdruck zu wahr oder falsch ausgewertet werden
+wird. Wenn zwei Aussagen mit einem UND verkn\"upft werden und der
+erste zu falsch ausgewerte wird, dann muss der zweite gar nicht mehr
+gepr\"uft werden. Die Verwendung der ``short-circuit'' Versionen spart
+rechenzeit. Das auschliessende ODER (XOR) ist in Matlab nur als Funktion
+\code{xor(A, B)} verf\"ugbar.
+
+\begin{table}[th]
+  \caption{\label{logicaloperators}
+    \textbf{Logische  Operatoren in Matlab.}}
+  \begin{center}
+    \begin{tabular}{c|c}
+      \hline
+      \textbf{Operator} & \textbf{Beschreibung} \\ \hline
+      $\sim$ & logisches NOT\\
+      $\&$ &  logisches UND\\
+      $|$ & logisches ODER\\
+      $\&\&$ & short-circuit logical UND\\
+      $\|$ & short-circuit logical ODER\\
+      \hline
+    \end{tabular}
+  \end{center}
+\end{table}
+
+Um Werte miteinander zu vergleichen gibt es die \textit{relationalen
+  Operatoren} (Tabelle \ref{relationaloperators}). Mit ihnen kann man
+auf Dinge wie Gleicheit (\code{==}) gr\"o{\ss}er oder kleiner als
+(\code{>, <}) testen. 
+
+\begin{table}[th]
+  \caption{\label{relationaloperators}
+    \textbf{Relationale Operatoren in Matlab.}} 
+  \begin{center}
+    \begin{tabular}{c|c}
+      \hline
+      \textbf{Operator} & \textbf{Beschreibung} \\ \hline
+      $<$ & kleiner als\\
+      $>$ &  gr\"osser als \\
+      $==$ & gleich \\
+      $>=$ & gr\"osser oder gleich \\
+      $<=$ & kleiner oder gleich \\
+      $\sim=$ & ungleich\\
+      \hline
+    \end{tabular}
+  \end{center}
+\end{table}
+
+Das Ergebnis eines Booleschen Ausdrucks ist immer vom Datentyp
+\textit{logical}. Man kann jede beliebige Variable zu wahr oder falsch
+auswerten indem man in den Typ \textit{logical} umwandelt. Dabei
+werden von Matlab alle Werte, die nicht 0 sind als wahr
+eingesch\"atzt. Listing \ref{booleanexpressions} zeigt einige
+Beispiele. Matlab kennt die Schl\"usselworte \code{true} und
+\code{false}. Diese sind jedoch nur Synonyme f\"ur die
+\textit{logical} Werte 1 und 0. Man beachte, dass der
+Zuweisungsoperator \code{=} und der logische Operator \code{==} zwei
+grundverschiedene Dinge sind. Da sie umgangsprachlich gleich sind kann
+man sie leider leicht verwechseln.
+
+\footnotesize
+\begin{lstlisting}[caption={Boolesche Ausdr\"ucke.}, label=booleanexpressions]
+>> true
+ans =
+     1
+>> false
+ans =
+     0
+>> logical(1)
+ans = 
+     1
+>> 1 == true
+ans =
+     1
+>> 1 == false
+ans =
+     0
+>> logical('test')
+ans =
+     1   1   1   1
+
+>> 1 > 2
+ans = 
+     0
+>> 1 < 2
+ans =
+     1
+>> x = [2 0 0 5 0] & [1 0 3 2 0]
+x =
+   1     0     0     1     0
+
+>> ~([2 0 0 5 0] & [1 0 3 2 0])
+ans =
+    0     1     1     0     1 
+
+>> [2 0 0 5 0] | [1 0 3 2 0]
+ans =
+    1     0     1     1     0 
+\end{lstlisting}
+\normalsize
+
+
+\section{Logisches Indizieren}\label{logicalindexingsec}
 
 
-\section{Kontrollstrukturen}
+\section{Kontrollstrukturen}\label{controlstructsec}
 
 \begin{definition}[Kontrollstrukturen]
   In der Regel wird ein Programm Zeile f\"ur Zeile von oben nach unten