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Das Motto der diesjahrigen Informatics Inside wird, wie ich finde, in beeindruckender Weise gegenwärtig durch Werkzeuge der generativen KI demonstriert. ChatGPT, Midjourney und Co. ermöglichen uns eine innovative Interaktion mit Information, die uns auffordert unsere bisherigen Vorstellungen von Erkenntnisfähigkeit und Wertschöpfung zu überdenken. Diese Notwendigkeit ist in der Informatik zwar bereits seit den 1930er Jahren bekannt, aber erst die praktische Umsetzung mit modernen Computern macht die formalen Überlegungen hierzu erfahrbar. Daraus resultierende Verunsicherungen, beispielsweise im Hinblick auf Arbeitsplatze, sind gleichermaßen Herausforderung und Chance dieses wichtige Thema einer breiten Öffentlichkeit bekannt zu machen. Hierbei wird einmal mehr deutlich wie tiefgreifend die Informatik in unsere Leben hineinwirkt und welche Verantwortung damit verbunden ist. Vor diesem großen Hintergrund könnte der Hinweis auf Bits und Bytes im Tagungsmotto fast schon wie ein unbedeutendes Detail wirken, was jedoch weit gefehlt wäre. Folgen aus Null und Eins bilden nach wie vor die Bausteine der Informatik und es ist die Aufgabe der angewandten Informatik hieraus nützliche und sinnvolle Anwendungen zu kombinieren.
Die Informatics Inside bietet hierfür einen entsprechenden Rahmen bereits in der akademischen Ausbildung. Unsere Studierenden planen, organisieren und gestalten diese Tagung jedes Jahr eigenstandig. Auch die Themen für die Fachbeiträge wurden von den Studierenden eigenstandig ausgewählt. Aus meiner Sicht bilden die resultierenden Ausarbeitungen in diesem Tagungsband die spannende Vielfalt von Anwendungsthemen des Human Centered Computings sehr gut ab. Dabei zeigt sich ebenfalls deutlich die Bereitschaft unserer Studierenden, die Verantwortung für eine sinnvolle und kreative Gestaltung der digitalen Zukunft zu übernehmen.
Reutlingen, den 15.11.2023 Prof. Dr. rer. medic. Christian Thies
Die folgende Veröffentlichung ist ein Konferenzband, der im Sommersemester 2023 stattgefundenen Studierendenkonferenz Informatics Inisde, die für die Fakultät Informatik und die Studierenden ein besonderes Ereignis ist. Mit der Veröffentlichung Ihrer Artikel in diesem Konferenzband haben die Studierende eine handfeste Publikation, die durch ein Peer-Review inhaltlich qualitätsgesichert ist.
In diesem Jahr gibt es eine neue Herausforderung: Seit dem Jahr 2022 steht ChatGPT von OpenAI zur Verfügung, das verblüffende Texte mit nachvollziehbarer Argumentation verfassen kann. Eine Nutzung des Werkzeugs für die Erstellung eines wissenschaftlichen Artikels ist denkbar und gleichzeitig schwer zu beweisen. Ein kritischer Umgang mit Technologie ist wichtiger als ein pauschales Verbot. Dennoch braucht es Regeln im Umgang mit Künstlicher Intelligenz, die einen ethisch richtigen Einsatz solcher Werkzeuge begrenzt. Umso wichtiger ist es, dass umfassender Sachverstand und kritisches Denken vermittelt wird, damit mögliche Fehler oder Plagiatsfälle entlarvt werden können.
Damit sind wir mitten im Thema: Informatik ist allgegenwärtig und in äußerst vielen Produkten in der Industrie und des täglichen Lebens vorhanden. Die vielfältigen Aufsätze dieser Konferenz zeigen das. Sehen Sie selbst, wie breit die Verfahren, Algorithmen, Methoden und Technologieanwendungen sind: Von Augmented-Reality, über Videoübertragung im Operationssaal, hin zu Standards für strukturierten Daten und Künstlicher Intelligenz zeigen die Beiträge doch, wie weit läufig die Informatik inzwischen ist. Allen gemeinsam ist eines: Die menschzentrierte Anwendung von Technologie, die in dem Master Human-centered Computing als Basis aller Veranstaltungen aufgefasst werden.
Die Informatics Inside ist seit über 13 Jahren ein fester Bestandteil des akademischen Jahres an der Fakultät für Informatik der Hochschule Reutlingen. Die Konferenz wird von Studierenden des Masterstudiengangs Human-Centered Computing selbstständig organisiert und bildet einen wichtigen Teil der wissenschaftlichen Ausbildung. Die Studierenden haben ihre Themen selbst gewählt und nicht selten sind es Fragen, die sie bereits durch das ganze Studium begleiten. Sie bereiten diese im Format einer wissenschaftlichen Ausarbeitung auf, wobei Inhalt, Vollständigkeit und Nachvollziehbarkeit entscheidende Faktoren sind. Die Ergebnisse dieser vertieften Auseinandersetzung mit relevanten Anwendungsthemen der Informatik können Sie in diesem Tagungsband nachlesen. Die Anwendungsdomänen reichen von der Medizin über Wirtschaft bis zu den Medien. Dabei werden aktuelle Fragestellungen des menschzentrierten Einsatzes von künstlicher Intelligenz, Softwaretechnik, Datenanalyse und Kommunikation sowie der digitalen Transformation behandelt. Es wird deutlich, dass der Nutzen von IT-Lösungen für den Menschen im Mittelpunkt der Veranstaltung steht. Das Motto der Veranstaltung „IT´s Future“ ist Programm und macht die Relevanz der Informatik für alle Lebensbereiche sowie die zukünftige Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit von Industrie und Forschung deutlich.
When wearing compressive garments, the tissue of the human body is altered in relation to its natural shape by the properties of the applied material and by the pattern construction used.
To check the fit of garments, both construction and selected materials can be virtually simulated in 3D on avatars in corresponding CAD programs before fabrication.
The software Blender allows the modelling of an avatar and to generate in respective to the different tissue zones with their specific properties to adjust them with soft body physics according to the testing of real soft tissue but the models in Blender are mainly using linear springs.
This workshop addressed scientific research and development to acquire physiological signals, process signals, and extract relevant data for further analysis. There are very different domains of application, for example. Tiredness and drowsiness are responsible for a significant percentage of road accidents. There are different approaches to monitoring driver drowsiness, ranging from the driver’s steering behavior to in-depth analysis of the driver, e.g., eye tracking, blinking, yawning, or Electrocardiogram (ECG). One of the leading causes of road accidents in Egypt is trucks, buses, cars, motorcycles, and pedestrians, all sharing the same infrastructure. The result is that there are more than 12,000 fatalities in road accidents every year. Thousands are injured, and some suffer long-term disabilities. A similar effect can be observed in Germany for all types of vehicles. According to the Federal Statistical Office, a high percentage of accidents involving personal injury are directly or indirectly caused by drowsiness.
A different application domain is sleep monitoring: Healthy and sound sleep is a prerequisite for a rested mind and body. Both form the basis for physical and mental health. Healthy sleep is counteracted by sleep disorders, the medically diagnosed frequency of which increases sharply from the age of 40. Increasing acceptance can be promoted by monitoring vital signs during sleep over long periods through the exclusive use of noninvasive technologies. In the case of objective measurement, the vital signs are measured to calculate the sleep phases or sleep efficiency and, after applying the appropriate algorithms, to record the sleep quality. About a quarter of all Germans have the feeling of sleeping poorly. The disruptive factors include problems falling asleep or the subjective feeling that sleep is not restful. About half of those subjectively affected have consulted a doctor. Older people and people living alone are particularly affected. There is no doubt that sleep abnormalities can lead to poor performance throughout the day, physical/somatic illnesses, psychological problems, or even premature death. Prevention, early detection, and therapy support are relevant factors impacting the personal quality of life.
The presented approaches have different application domains but share standard methodologies and technologies. Cross-domain thinking and application are essential to successful data acquisition and processing, either with traditional or cutting-edge approaches.
Sleep is essential to existence, much like air, water, and food, as we spend nearly one-third of our time sleeping. Poor sleep quality or disturbed sleep causes daytime solemnity, which worsens daytime activities' mental and physical qualities and raises the risk of accidents. With advancements in sensor and communication technology, sleep monitoring is moving out of specialized clinics and into our everyday homes. It is possible to extract data from traditional overnight polysomnographic recordings using more basic tools and straightforward techniques. Ballistocardiogram is an unobtrusive, non-invasive, simple, and low-cost technique for measuring cardiorespiratory parameters. In this work, we present a sensor board interface to facilitate the communication between force sensitive resistor sensor and an embedded system to provide a high-performing prototype with an efficient signal-to-noise ratio. We have utilized a multi-physical-layer approach to locate each layer on top of another, yet supporting a low-cost, compact design with easy deployment under the bed frame.
Today many scientific works are using deep learning algorithms and time series, which can detect physiological events of interest. In sleep medicine, this is particularly relevant in detecting sleep apnea, specifically in detecting obstructive sleep apnea events. Deep learning algorithms with different architectures are used to achieve decent results in accuracy, sensitivity, etc. Although there are models that can reliably determine apnea and hypopnea events, another essential aspect to consider is the explainability of these models, i.e., why a model makes a particular decision. Another critical factor is how these deep learning models determine how severe obstructive sleep apnea is in patients based on the apnea-hypopnea index (AHI). Deep learning models trained by two approaches for AHI determination are exposed in this work. Approaches vary depending on the data format the models are fed: full-time series and window-based time series.
Determination of accelerometer sensor position for respiration rate detection: initial research
(2022)
Continuous monitoring of a patient's vital signs is essential in many chronic illnesses. The respiratory rate (RR) is one of the vital signs indicating breathing diseases. This article proposes the initial investigation for determining the accelerometric sensor position of a non-invasive and unobtrusive respiratory rate monitoring system. This research aims to determine the sensor position in relation to the patient, which can provide the most accurate values of the mentioned physiological parameter. In order to achieve the result, the particular system setup, including a mechanical sensor holder construction was used. The breathing signals from 5 participants were analyzed corresponding to the relaxed state. The main criterion for selecting a suitable sensor position was each patient's average acceleration amplitude excursion, which corresponds to the respiratory signal. As a result, we provided one more defined important parameter for the considered system, which was not determined before.
Sleep analysis using a Polysomnography system is difficult and expensive. That is why we suggest a non-invasive and unobtrusive measurement. Very few people want the cables or devices attached to their bodies during sleep. The proposed approach is to implement a monitoring system, so the subject is not bothered. As a result, the idea is a non-invasive monitoring system based on detecting pressure distribution. This system should be able to measure the pressure differences that occur during a single heartbeat and during breathing through the mattress. The system consists of two blocks signal acquisition and signal processing. This whole technology should be economical to be affordable enough for every user. As a result, preprocessed data is obtained for further detailed analysis using different filters for heartbeat and respiration detection. In the initial stage of filtration, Butterworth filters are used.
Generating synthetic data is a relevant point in the machine learning community. As accessible data is limited, the generation of synthetic data is a significant point in protecting patients' privacy and having more possibilities to train a model for classification or other machine learning tasks. In this work, some generative adversarial networks (GAN) variants are discussed, and an overview is given of how generative adversarial networks can be used for data generation in different fields. In addition, some common problems of the GANs and possibilities to avoid them are shown. Different evaluation methods of the generated data are also described.
The purpose of this paper is to examine the effects of perceived stress on traffic and road safety. One of the leading causes of stress among drivers is the feeling of having a lack of control during the driving process. Stress can result in more traffic accidents, an increase in driver errors, and an increase in traffic violations. To study this phenomenon, the Stress Perceived Questionnaire (PSQ) was used to evaluate the perceived stress while driving in a simulation. The study was conducted with participants from Germany, and they were grouped into different categories based on their emotional stability. Each participant was monitored using wearable devices that measured their instantaneous heart rate (HR). The preference for wearable devices was due to their non-intrusive and portable nature. The results of this study provide an overview of how stress can affect traffic and road safety, which can be used for future research or to implement strategies to reduce road accidents and promote traffic safety.
Das Motto in diesem Jahr lautet: "Zukunft mIT gestalten". Die Beiträge sind ein Spiegelbild der menschenzentrierten Rolle der Informatik in der heutigen Welt. Sie zeigen u. a. Forschungen in Künstlicher Intelligenz, Mensch-Maschine-Interkation und Mixed-Reality mit Anwendungen in der Medizin, der Wirtschaft und der Gesellschaft. Ein besonderer Höhepunkt der Konferenz ist der abschließende Gastvortrag von Frau Prof. Dr. Claudia Müller-Birn zum Thema "Human-Centered Data Science".
A MATLAB toolbox was developed both for teachers performing quick experimental demonstrations during lectures and for students practicing measurement and frequency analysis procedures. The conceptual purpose was to support fundamental acoustics courses with contents defined by the DEGA recommendation 102. All implemented functions and parameters are visible at once and quickly adjustable by a GUI without submenus. A user manual is provided with explanations of how to get started and how all implemented functions can be applied. The toolbox probably still contains bugs. All users are welcome to inform the author about their experiences and proposals for improvement. In future it is planned to convert "Acoustics" to the MATLAB app designer format as Mathworks announced GUIDE to be replaced. Useful extensions would be additional tabs containing animations of sound propagation phenomena or sound fields caused by different sources.
The importance of sleep for human life is enormous. It affects physical, mental, and psychological health. Therefore, it is vital to recognise sleep disorders in a timely manner in order to be able to initiate therapy. There are two methods for measuring sleep-related parameters - objective and subjective. Whether the substitution of a subjective method for an objective one is possible is investigated in this paper. Such replacement may bring several advantages, including increased comfort for the user. To answer this research question, a study was conducted in which 75 overnight recordings were evaluated. The primary purpose of this study was to compare both ways of measurement for total sleep time and sleep efficiency, which are essential parameters for, e.g., insomnia diagnosis and treatment. The evaluation results demonstrated that, on average, there are 32 minutes of difference between the two measurement methods when total sleep time is analysed. In contrast, on average, both measurement methods differ by 7.5% for sleep efficiency measurement. It should also be noted that people typically overestimate total sleep time and efficiency with the subjective method, where the perceived values are measured.
Der Masterstudiengang Human-Centered Computing der Hochschule Reutlingen ist geprägt durch die Zusammenarbeit von Mensch und Computer. Eine wichtige Rolle an der Schnittstelle spielt die Sensorik, die der diesjährigen Konferenz Informatics Inside das Motto „perceive(it)“ verleiht. Dabei hebt das Wortspiel „it“ für die Informationstechnologie und die englische Übersetzung des Personalpronomens „es“ die Dualität der Wahrnehmung der Informationstechnologie durch den Menschen und der Realität durch den Computer hervor. Das Spannungsfeld zwischen künstlichen Sinneserweiterungen und der intelligenten Verarbeitung von Sensordaten ermöglicht unzählige Anwendungen für digitale Medien, virtuelle Welten, realitätsnahe Simulationen, computergestützte Arbeitsprozesse sowie intelligente Assistenzsysteme in der Produktion, im Haushalt, in der Medizin und in der Mobilität. Meine Aufmerksamkeit gilt hierbei der praxisnahen Forschung als Motor für diesen technischen Fortschritt.
Imagine a world in which the search for tomorrow's trends of (software) products is not subject to a long and laborious data search but is possible with a single mouse click. Through the use of artificial intelligence (AI), this reality is made possible and is to be further advanced through research. The study therefore aims to provide an initial overview of the young research field. Based on research, expert interviews, company and student surveys, current application possibilities of AI in the innovation process (defined as Smart Innovation), existing challenges that slow down the further development are discussed in more detail and future application possibilities are presented. Finally, a recommendation for action is made for business, politics and science to help overcome the current obstacles together and thus drive the future of Smart Innovation.
Seit über 12 Jahren findet nun die Informatics Inside als Informatikkonferenz an der Hochschule Reutlingen statt, in diesem Jahr zum zweiten Mal in einem halbjährigen Rhythmus, d.h. auch im Herbst. Diese Wissenschaftliche Konferenz des Masterstudiengangs Human-Centered Computing wird von den Studierenden selbst organisiert und durchgeführt. Sie erhalten während ihres Masterstudiums die Gelegenheit sich in einem selbstgewählten Fachthema zu vertiefen. Dies kann an der Hochschule, in einem Unternehmen, einem Forschungsinstitut oder im Ausland durchgeführt werden. Gerade diese flexible Ausgestaltung des Moduls „Wissenschaftliche Vertiefung“ führt zu einem sehr breiten Themenspektrum, das von den Studierenden bearbeitet wird. Neben der eigentlichen fachlichen Vertiefung spielt auch die Präsentation und Verteidigung von wissenschaftlichen Ergebnissen eine wichtige Rolle und dies weit über das Studium hinaus. Ein gewähltes Fachgebiet so allgemeinverständlich aufzubereiten und zu vermitteln, dass es auch für Nicht-Spezialisten verständlich wird, stellt immer wieder eine besondere Herausforderung dar. Dieser Herausforderung stellen sich die Studierenden im Rahmen der Herbstkonferenz zur Wissenschaftlichen Vertiefung am 24. November 2021. Bereits zum vierten Mal wird die Veranstaltung in einem online-Modus stattfinden, einschließlich eines virtuellen Begleitprogramms.
Das Themenspektrum der diesjährigen Herbstkonferenz ist wieder sehr vielfältig und breit gefächert. So erwarten Sie u.a. Beiträge aus dem Gesundheitssektor, dem Maschinellen Lernen, der KI und VR sowie dem Marketing und E-Learning. Allen gemein ist ein sehr starker Bezug zu innovativen Informatikansätzen, was sich auch in dem Wortspiel und Motto „RockIT Science“ der Konferenz widerspiegelt. Die Informatik durchdringt fast alle beruflichen und privaten Anwendungsbereiche und hat zunehmend größeren Einfluss auf unser tägliches Leben. Dies kann einerseits Besorgnis und andererseits Begeisterung auslösen. Gerade letzteres wollen die Studierenden mit Ihren Beiträgen erreichen und es auch mal im Informatiksektor „rocken“ lassen.
Motto der Herbstkonferenz Informatics Inside 2020 ist KInside. Wieder einmal blicken Studierende inside und schauen sich Methoden, Anwendungen und Zusammenhänge genauer an. Die Beiträge sind vielfältig und entsprechend dem Studiengang human-centered. Es ist der Anspruch, dass sich die Themen um die Bedürfnisse der Menschen drehen und eingesetzte Methoden kein Selbstzweck sind, sondern am Nutzen für den Menschen gemessen werden.