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Introduction to the special issue on self‑managing and hardware‑optimized database systems 2022
(2023)
Data management systems have evolved in terms of functionality, performance characteristics, complexity, and variety during the last 40 years. Particularly, the relational database management systems and the big data systems (e.g., Key-Value stores, Document stores, Graph stores and Graph Computation Systems, Spark, MapReduce/Hadoop, or Data Stream Processing Systems) have evolved with novel additions and extensions. However, the systems administration and tasks have become highly complex and expensive, especially given the simultaneous and rapid hardware evolution in processors, memory, storage, or networking. These developments present new open problems and challenges to data management systems as well as new opportunities.
The SMDB (International Workshop on Self-Managing Database Systems) and HardBD&Active (Joint International Workshop on Big Data Management on Emerging Hardware and Data Management on Virtualized Active Systems) workshops organized in conjunction with the IEEE ICDE (International Conference on Data Engineering) offered two distinct platforms for examining the above system-related challenges from different perspectives. The SMDB workshop looks into developing autonomic or self-* features in database and data management systems to tackle complex administrative tasks, while the HardBD&Active workshop focuses on harnessing hardware technologies to enhance efficiency and performance of data processing and management tasks. As a result of these workshops, we are delighted to present the third special issue of DAPD titled “Self-Managing and Hardware-Optimized Database Systems 2022,” which showcases the best contributions from the SMDB 2021/2022 and HardBD&Active 2021/2022 workshops.
Digitalization and enterprise architecture management: a perspective on benefits and challenges
(2023)
Many companies digitally transform their business models, processes, and services. They have also been using Enterprise Architecture Management approaches for a long time to synchronize corporate strategy and information technology. Such digitalization projects bring different challenges for Enterprise Architecture Management. Without understanding and addressing them, Enterprise Architecture Management projects will fail or not deliver the expected value. Since existing research has not yet addressed these challenges, they were investigated based on a qualitative expert study with leading industry experts from Europe. Furthermore, potential benefits of digitalization projects for Enterprise Architecture Management were researched. Our results provide a theoretical framework consisting of five identified challenges, triggers and a number of benefits. Furthermore, we discuss in what ways digitalization and EAM is a promising topic for future research.
Fragestellung: Das klinische Standardverfahren und Referenz der Schlafmessung und der Klassifizierung der einzelnen Schlafstadien ist die Polysomnographie (PSG). Alternative Ansätze zu diesem aufwändigen Verfahren könnten einige Vorteile bieten, wenn die Messungen auf eine komfortablere Weise durchgeführt werden. Das Hauptziel dieser Forschung Studie ist es, einen Algorithmus für die automatische Klassifizierung von Schlafstadien zu entwickeln, der ausschließlich Bewegungs- und Atmungssignale verwendet [1].
Patienten und Methoden: Nach der Analyse der aktuellen Forschungsarbeiten haben wir multinomiale logistische Regression als Grundlage für den Ansatz gewählt [2]. Um die Genauigkeit der Auswertung zu erhöhen, wurden vier Features entwickelt, die aus Bewegungs- und Atemsignalen abgeleitet wurden. Für die Auswertung wurden die nächtlichen Aufzeichnungen von 35 Personen verwendet, die von der Charité-Universitätsmedizin Berlin zur Verfügung gestellt wurden. Das Durchschnittsalter der Teilnehmer betrug 38,6 +/– 14,5 Jahre und der BMI lag bei durchschnittlich 24,4 +/– 4,9 kg/m2. Da der Algorithmus mit drei Stadien arbeitet, wurden die Stadien N1, N2 und N3 zum NREM-Stadium zusammengeführt. Der verfügbare Datensatz wurde strikt aufgeteilt: in einen Trainingsdatensatz von etwa 100 h und in einen Testdatensatz mit etwa 160 h nächtlicher Aufzeichnungen. Beide Datensätze wiesen ein ähnliches Verhältnis zwischen Männern und Frauen auf, und der durchschnittliche BMI wies keine signifikante Abweichung auf.
Ergebnisse: Der Algorithmus wurde implementiert und lieferte erfolgreiche Ergebnisse: die Genauigkeit der Erkennung von Wach-/NREM-/REM-Phasen liegt bei 73 %, mit einem Cohen’s Kappa von 0,44 für die analysierten 19.324 Schlafepochen von jeweils 30 s. Die beobachtete gewisse Überschätzung der NREM-Phase lässt sich teilweise durch ihre Prävalenz in einem typischen Schlafmuster erklären. Selbst die Verwendung eines ausbalancierten Trainingsdatensatzes konnte dieses Problem nicht vollständig lösen.
Schlussfolgerungen: Die erreichten Ergebnisse haben die Tauglichkeit des Ansatzes prinzipiell bestätigt. Dieser hat den Vorteil, dass nur Bewegungs- und Atemsignale verwendet werden, die mit weniger Aufwand und komfortabler für Benutzer aufgezeichnet werden können als z. B. Herz- oder EEG-Signale. Daher stellt das neue System eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu bestehenden Ansätzen dar. Die Zusammenführung der beschriebenen algorithmischen Software mit dem in [1] beschriebenen Hardwaresystem zur Messung von Atem- und Körperbewegungssignalen zu einem autonomen, berührungslosen System zur kontinuierlichen Schlafüberwachung ist eine mögliche Richtung zukünftiger Arbeiten.
With the rapid development of globalization, the demand for translation between different languages is also increasing. Although pre-training has achieved excellent results in neural machine translation, the existing neural machine translation has almost no high-quality suitable for specific fields. Alignment information, so this paper proposes a pre-training neural machine translation with alignment information via optimal transport. First, this paper narrows the representation gap between different languages by using OTAP to generate domain-specific data for information alignment, and learns richer semantic information. Secondly, this paper proposes a lightweight model DR-Reformer, which uses Reformer as the backbone network, adds Dropout layers and Reduction layers, reduces model parameters without losing accuracy, and improves computational efficiency. Experiments on the Chinese and English datasets of AI Challenger 2018 and WMT-17 show that the proposed algorithm has better performance than existing algorithms.
In clothing e-commerce, the challenge of optimally recommending clothing that suits a user’s unique characteristics remains a pressing issue. Many platforms simply recommend best-selling or popular clothing, without taking into account important attributes like user’s face color, pupil color, face shape, age, etc. To solve this problem, this paper proposes a personalized clothing recommendation algorithm that incorporates the established 4-Season Color System and user-specific biological characteristics. Firstly, the attributes and colors of clothing are classified by Fnet network, that can learn disjoint label combinations and mitigate the issue of excessive labels. Secondly, on the basis of the 4-Season Color System, the user’s face color model is trained by combined MobileNetV3_DTL, which ensures the model’s generalization and improves the training speed. Thirdly, user’s face shape and age are divided into different categories by an Inception network. Finally, according to the users’ face color, age, face shape and other information, personalized clothing is recommended in a coarse-to-fine manner. Experiments on five datasets demonstrate that the algorithm proposed in this paper achieves state-of-the-art results.
Hybride Arbeitsmodelle gelten als Zukunft der Arbeit. Demnach beschäftigt sich die vorliegende Forschungsarbeit mit der Untersuchung hybrider Arbeitsmodelle im Hinblick auf deutsche kleine und mittlere Unternehmen (KMU) im Vergleich zu Großbetrieben. Mithilfe einer multi-methodischen Studie, bestehend aus einer Umfrage und qualitativen Experteninterviews, wird evaluiert, in welchem Maß hybride Arbeitsmodelle in KMU bereits etabliert sind und welche Herausforderungen sie dabei bewältigen müssen. Zusätzlich wird betrachtet, ob soziodemografische Faktoren wie Alter, Geschlecht oder Rolle im Unternehmen einen Einfluss auf hybrides Arbeiten haben.Die Ergebnisse zeigen, dass die Etablierung von hybriden Arbeitsmodellen in KMU im Gegensatz zu Großbetrieben weniger vorangeschritten ist. KMUs stehen vor vielfältigen Herausforderungen, die beispielsweise auf unzureichende Digitalisierung oder traditionellere Strukturen zurückzuführen sind. Insbesondere die Unternehmenskultur sowie die Rolle im Unternehmen und der Einfluss der Führungskraft spielen eine wichtige Rolle.Praktische Relevanz: Der Großteil vorliegender Literatur zum Thema New Work und Hybride Arbeit legt den Fokus auf die Gesamtbetrachtung aller Unternehmensgrößen oder auf Großbetriebe. Aufgrund der spezifischen Merkmale, wie beispielsweise eingeschränkter Ressourcenzugang, können Ergebnisse von Großbetrieben kaum auf KMU übertragen werden. Demnach gibt diese Arbeit eine Orientierung, wie hybride Arbeitsmodelle in KMU sinnvoll und gewinnbringend umgesetzt werden und welche Herausforderungen auftreten.
Assistant platforms
(2023)
Many assistant systems have evolved toward assistant platforms. These platforms combine a range of resources from various actors via a declarative and generative interface. Among the examples are voice-oriented assistant platforms like Alexa and Siri, as well as text-oriented assistant platforms like ChatGPT and Bard. They have emerged as valuable tools for handling tasks without requiring deeper domain expertise and have received large attention with the present advances in generative artificial intelligence. In view of their growing popularity, this Fundamental outlines the key characteristics and capabilities that define assistant platforms. The former comprise a multi-platform architecture, a declarative interface, and a multi-platform ecosystem, while the latter include capabilities for composition, integration, prediction, and generativity. Based on this framework, a research agenda is proposed along the capabilities and affordances for assistant platforms.
Geopolitische Risiken sind nicht erst seit Ausbruch des Ukraine-Kriegs für den Erfolg und die Überlebensfähigkeit von Unternehmen von großer Relevanz. Nur durch den Aufbau von Methodenkompetenz, diese besonderen Risiken zu identifizieren, schaffen Unternehmen die notwendigen Voraussetzungen für ein erfolgreiches Management von geopolitischen Ereignissen.
Context
Web APIs are one of the most used ways to expose application functionality on the Web, and their understandability is important for efficiently using the provided resources. While many API design rules exist, empirical evidence for the effectiveness of most rules is lacking.
Objective
We therefore wanted to study 1) the impact of RESTful API design rules on understandability, 2) if rule violations are also perceived as more difficult to understand, and 3) if demographic attributes like REST-related experience have an influence on this.
Method
We conducted a controlled Web-based experiment with 105 participants, from both industry and academia and with different levels of experience. Based on a hybrid between a crossover and a between-subjects design, we studied 12 design rules using API snippets in two complementary versions: one that adhered to a rule and one that was a violation of this rule. Participants answered comprehension questions and rated the perceived difficulty.
Results
For 11 of the 12 rules, we found that violation performed significantly worse than rule for the comprehension tasks. Regarding the subjective ratings, we found significant differences for 9 of the 12 rules, meaning that most violations were subjectively rated as more difficult to understand. Demographics played no role in the comprehension performance for violation.
Conclusions
Our results provide first empirical evidence for the importance of following design rules to improve the understandability of Web APIs, which is important for researchers, practitioners, and educators.
In den letzten Jahren hat der Trend zur Digitalisierung und Konnektivität die Kundenerwartungen an den B2B-Kundenservice verändert. Vorliegender Artikel arbeitet mit zwei klaren Studienzielen und untersucht zum einen die Rolle von IoT (Internet of Things) und Cybersicherheit als Erfolgsfaktoren für den Business-to-Business (B2B) Kundenservice und zum anderen wie eine sichere Integration zu einem Wettbewerbsvorteil auf dem deutschen Markt beitragen kann. Durch einen qualitativen Ansatz mithilfe von 20 Befragungen wurde untersucht, dass IoT und Cybersicherheit als Erfolgsfaktoren für den deutschen B2B-Kundenservice angesehen werden können. Als Ergebnis liefert diese Studie fünf Kernaussagen (Hypothesen) aus qualitativen Interviews. Neben der Diskussion allgemeiner Erfolgsfaktoren und deren Einfluss, wurde die Rolle von IoT bei der Optimierung des B2B Kundendienstes diskutiert. Zudem werden potenzielle Sicherheitsrisken in Zusammenhang mit den Dienstleistungsmodellen, notwendige Anforderungen an Cybersicherheit sowie Datenerfassung erörtert. Abschließend wurde ein Modell entwickelt, das interne und externe Aspekte aufzeigt, die dazu beitragen, dass IoT und Cybersicherheit als Erfolgsfaktoren in der Aktivitätskette des Kunden in der Pre-Sales‑, Sales- und After-Sales-Phase erlebt werden.
Dieser praxis-nahe und industrie-übergreifende Artikel liefert somit Einblicke basierend auf qualitativen Erkenntnissen für weitere Forschung in der Theorie und befähigt Organisationen das Thema ganzeinheitlich zu betrachten.
Sprachassistenten gewinnen als Alltagshelfer immer mehr an Bedeutung. Sie beeinflussen die Art und Weise, wie Menschen Aufgaben erledigen und mit Unternehmen interagieren. Eine qualitative Studie hat die Nutzungsbereitschaft beim Kauf von High-Involvement-Produkten über Sprachassistenten untersucht. Zukünftig könnte Voice Commerce für diese Produkte an Relevanz gewinnen.
Purpose
For the modeling, execution, and control of complex, non-standardized intraoperative processes, a modeling language is needed that reflects the variability of interventions. As the established Business Process Model and Notation (BPMN) reaches its limits in terms of flexibility, the Case Management Model and Notation (CMMN) was considered as it addresses weakly structured processes.
Methods
To analyze the suitability of the modeling languages, BPMN and CMMN models of a Robot-Assisted Minimally Invasive Esophagectomy and Cochlea Implantation were derived and integrated into a situation recognition workflow. Test cases were used to contrast the differences and compare the advantages and disadvantages of the models concerning modeling, execution, and control. Furthermore, the impact on transferability was investigated.
Results
Compared to BPMN, CMMN allows flexibility for modeling intraoperative processes while remaining understandable. Although more effort and process knowledge are needed for execution and control within a situation recognition system, CMMN enables better transferability of the models and therefore the system. Concluding, CMMN should be chosen as a supplement to BPMN for flexible process parts that can only be covered insufficiently by BPMN, or otherwise as a replacement for the entire process.
Conclusion
CMMN offers the flexibility for variable, weakly structured process parts, and is thus suitable for surgical interventions. A combination of both notations could allow optimal use of their advantages and support the transferability of the situation recognition system.
The scoring of sleep stages is one of the essential tasks in sleep analysis. Since a manual procedure requires considerable human and financial resources, and incorporates some subjectivity, an automated approach could result in several advantages. There have been many developments in this area, and in order to provide a comprehensive overview, it is essential to review relevant recent works and summarise the characteristics of the approaches, which is the main aim of this article. To achieve it, we examined articles published between 2018 and 2022 that dealt with the automated scoring of sleep stages. In the final selection for in-depth analysis, 125 articles were included after reviewing a total of 515 publications. The results revealed that automatic scoring demonstrates good quality (with Cohen's kappa up to over 0.80 and accuracy up to over 90%) in analysing EEG/EEG + EOG + EMG signals. At the same time, it should be noted that there has been no breakthrough in the quality of results using these signals in recent years. Systems involving other signals that could potentially be acquired more conveniently for the user (e.g. respiratory, cardiac or movement signals) remain more challenging in the implementation with a high level of reliability but have considerable innovation capability. In general, automatic sleep stage scoring has excellent potential to assist medical professionals while providing an objective assessment.
Diese Studie untersucht den kurzfristigen Einfluss der Tagespflege auf die kindliche Entwicklung im Vergleich zur Betreuung in der Kita. Internationale Studien deuten darauf hin, dass der Besuch einer Tagespflege im Vergleich zur Kita eher negative Auswirkungen auf Kinder hat. Mithilfe der Neugeborenen-Kohorte des NEPS können wir evaluieren, ob dies auch im deutschen Kontext gilt. Wir nutzen zwei verschiedene methodische Ansätze, um den Effekt der Tagespflege zu schätzen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Tagespflege für die Mehrzahl der untersuchten Entwicklungsindikatoren keinen statistisch signifikant schlechteren Einfluss auf die kindliche Entwicklung hat, außer im Bereich der Habituation.
Dieser Beitrag untersucht, wer in Deutschland Bildungsminister:in wird. Zur Klärung dieser Frage entwickelten wir einen Datensatz, der die biografischen Merkmale aller Bildungsminister:innen der deutschen Bundesländer zwischen 1950 und 2020 enthält. Als Beispiel für die Nutzung des Datensatzes untersuchen wir die beiden Merkmale Geschlecht und frühere Berufserfahrung und verknüpfen diese Merkmale mit Indikatoren für die Größe und Entwicklung des Bildungsbudgets und die Dauer der Amtszeit. Wir zeigen, dass zwischen 1950 und 2020 deutlich mehr Männer als Frauen zum/zur Bildungsminister:in ernannt wurden, unabhängig davon, welche Parteien die Bildungsminister:innen stellten. Außerdem verfügt die Mehrheit der Bildungsminister:innen bei Amtsantritt nicht über vorherige Berufserfahrung als Lehrer:in. Die meisten Bildungsminister:innen haben jedoch bereits politische Erfahrung, wenn sie ihr Amt antreten. Unsere Datenbank, die die erste umfassende Erhebung biografischer Merkmale von Bildungsminister:innen in den deutschen Bundesländern enthält, steht allen interessierten Forscher:innen zur Verfügung.
Flame-retardant finishing of cotton fabrics using DOPO functionalized alkoxy- and amido alkoxysilane
(2023)
In the present study, DOPO-based alkoxysilane (DOPO-ETES) and amido alkoxysilane (DOPO-AmdPTES) were synthesized by one-step and without by-products as halogen-free flame retardants. The flame retardants were applied on cotton fabric utilizing sol–gel method and pad-dry-cure finishing process. The flame retardancy, the thermal stability and the combustion ehaviour of treated cotton were evaluated by surface and bottom edge ignition flame test (according to EN ISO 15025), thermogravimetric analysis (TGA) and micro-scale combustion calorimeter (MCC). Unlike CO/DOPO-ETES sample, cotton treated with DOPO-AmdPTES nanosols exhibits self-extinguishing ehaviour with high char residue, an improvement of the LOI value and a significant reduction of the PHRR, HRC and THR compared to pristine cotton. Cotton finished with DOPO-AmdPTES reveals a semi-durability after ten laundering cycles keeping the flame-retardant properties unchanged. According to the results obtained from TGA-FTIR, Py-GC/MS and XPS, the major activity of flame retardant occurs in the condensed phase via catalytic induced char formation as physical barrier along with the activity in the gas phase derived mainly from the dilution effect. The early degradation of CO/DOPO-AmdPTES compared to CO/DOPO-ETES, triggered by the cleavage of the weak bond between P and C=O, as the DFT study indicated, provides the beneficial effect of this flame retardant on the fire resistance of cellulose.
Wertschätzung zählt
(2023)
Wie steht es mit den Sitten im B2B-Geschäft? Im Beitrag werden Wahrnehmung und Ursachen für den Sittenwandel im wirtschaftlichen Kontext in Deutschland und der Schweiz beleuchtet. Anhand einer Analyse der Werteforschung und Experteninterviews im B2B-Sales werden die Erscheinungsformen des Sittenwandels kritisch untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Wertschätzung, Respekt und Vertrauen im Vertriebsbereich zwar einen hohen Wert besitzen, aber oft missachtet werden.
Gender pay gaps are commonly studied in populations with already completed educational careers. We focus on an earlier stage by investigating the gender pay gap among university students working alongside their studies. With data from five cohorts of a large-scale student survey from Germany, we use regression and wage decomposition techniques to describe gender pay gaps and potential explanations. We find that female students earn about 6% less on average than male students, which reduces to 4.1% when accounting for a rich set of explanatory variables. The largest explanatory factor is the type of jobs male and female students pursue.
Turning students into Industry 4.0 entrepreneurs: design and evaluation of a tailored study program
(2022)
Startups in the field of Industry 4.0 could be a huge driver of innovation for many industry sectors such as manufacturing. However, there is a lack of education programs to ensure a sufficient number of well-trained founders and thus a supply of such startups. Therefore, this study presents the design, implementation, and evaluation of a university course tailored to the characteristics of Industry 4.0 entrepreneurship. Educational design-based research was applied with a focus on content and teaching concept. The study program was first implemented in 2021 at a German university of applied sciences with 25 students, of which 22 participated in the evaluation. The evaluation of the study program was conducted with a pretest–posttest-design targeting three areas: (1) knowledge about the application domain, (2) entrepreneurial intention and (3) psychological characteristics. The entrepreneurial intention was measured based on the theory of planned behavior. For measuring psychological characteristics, personality traits associated with entrepreneurship were used. Considering the study context and the limited external validity of the study, the following can be identified in particular: The results show that a university course can improve participants' knowledge of this particular area. In addition, perceived behavioral control of starting an Industry 4.0 startup was enhanced. However, the results showed no significant effects on psychological characteristics.
Glioblastoma WHO IV belongs to a group of brain tumors that are still incurable. A promising treatment approach applies photodynamic therapy (PDT) with hypericin as a photosensitizer. To generate a comprehensive understanding of the photosensitizer-tumor interactions, the first part of our study is focused on investigating the distribution and penetration behavior of hypericin in glioma cell spheroids by fluorescence microscopy. In the second part, fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM) was used to correlate fluorescence lifetime (FLT) changes of hypericin to environmental effects inside the spheroids. In this context, 3D tumor spheroids are an excellent model system since they consider 3D cell–cell interactions and the extracellular matrix is similar to tumors in vivo. Our analytical approach considers hypericin as probe molecule for FLIM and as photosensitizer for PDT at the same time, making it possible to directly draw conclusions of the state and location of the drug in a biological system. The knowledge of both state and location of hypericin makes a fundamental understanding of the impact of hypericin PDT in brain tumors possible. Following different incubation conditions, the hypericin distribution in peripheral and central cryosections of the spheroids were analyzed. Both fluorescence microscopy and FLIM revealed a hypericin gradient towards the spheroid core for short incubation periods or small concentrations. On the other hand, a homogeneous hypericin distribution is observed for long incubation times and high concentrations. Especially, the observed FLT change is crucial for the PDT efficiency, since the triplet yield, and hence the O2 activation, is directly proportional to the FLT. Based on the FLT increase inside spheroids, an incubation time 30 min is required to achieve most suitable conditions for an effective PDT.