004 Informatik
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The introduction of smart contracts has expanded the applicability of blockchains to many domains beyond finance and cryptocurrencies. Moreover, different blockchain technologies have evolved that target special requirements. As a result, in practice, often a combination of different blockchain systems is required to achieve an overall goal. However, due to the heterogeneity of blockchain protocols, the execution of distributed business transactions that span several blockchains leads to multiple interoperability and integration challenges. Therefore, in this article, we examine the domain of Cross-Chain Smart Contract Invocations (CCSCIs), which are distributed transactions that involve the invocation of smart contracts hosted on two or more blockchain systems. We conduct a systematic multi-vocal literature review to get an overview of the available CCSCI approaches. We select 20 formal literature studies and 13 high-quality gray literature studies, extract data from them, and analyze it to derive the CCSCI Classification Framework. With the help of the framework, we group the approaches into two categories and eight subcategories. The approaches differ in multiple characteristics, e.g., the mechanisms they follow, and the capabilities and transaction processing semantics they offer. Our analysis indicates that all approaches suffer from obstacles that complicate real-world adoption, such as the low support for handling heterogeneity and the need for trusted third parties.
Human pose estimation (HPE) is integral to scene understanding in numerous safety-critical domains involving human-machine interaction, such as autonomous driving or semi-automated work environments. Avoiding costly mistakes is synonymous with anticipating failure in model predictions, which necessitates meta-judgments on the accuracy of the applied models. Here, we propose a straightforward human pose regression framework to examine the behavior of two established methods for simultaneous aleatoric and epistemic uncertainty estimation: maximum a-posteriori (MAP) estimation with Monte-Carlo variational inference and deep evidential regression (DER). First, we evaluate both approaches on the quality of their predicted variances and whether these truly capture the expected model error. The initial assessment indicates that both methods exhibit the overconfidence issue common in deep probabilistic models. This observation motivates our implementation of an additional recalibration step to extract reliable confidence intervals. We then take a closer look at deep evidential regression, which, to our knowledge, is applied comprehensively for the first time to the HPE problem. Experimental results indicate that DER behaves as expected in challenging and adverse conditions commonly occurring in HPE and that the predicted uncertainties match their purported aleatoric and epistemic sources. Notably, DER achieves smooth uncertainty estimates without the need for a costly sampling step, making it an attractive candidate for uncertainty estimation on resource-limited platforms.
Software scripts for sensor data extraction in Rasberry Pi: user-space and kernel-space comparison
(2024)
This paper compares two popular scripting implementations for hardware prototyping: Python scripts execut from User-Space and C-based Linux-Driver processes executed from Kernel-Space, which can provide information to researchers when considering one or another in their implementations. Conclusions exhibit that deploying software scripts in the kernel space makes it possible to grant a certain quality of sensor information using a Raspberry Pi without the need for advanced real-time operational systems.
We introduce bloomRF as a unified method for approximate membership testing that supports both point- and range-queries. As a first core idea, bloomRF introduces novel prefix hashing to efficiently encode range information in the hash-code of the key itself. As a second key concept, bloomRF proposes novel piecewisemonotone hash-functions that preserve local order and support fast range-lookups with fewer memory accesses. bloomRF has near-optimal space complexity and constant query complexity. Although, bloomRF is designed for integer domains, it supports floating-points, and can serve as a multi-attribute filter. The evaluation in RocksDB and in a standalone library shows that it is more efficient and outperforms existing point-range-filters by up to 4× across a range of settings and distributions, while keeping the false-positive rate low.
AI-based prediction and recommender systems are widely used in various industry sectors. However, general acceptance of AI-enabled systems is still widely uninvestigated. Therefore, firstly we conducted a survey with 559 respondents. Findings suggested that AI-enabled systems should be fair, transparent, consider personality traits and perform tasks efficiently. Secondly, we developed a system for the Facial Beauty Prediction (FBP) benchmark that automatically evaluates facial attractiveness. As our previous experiments have proven, these results are usually highly correlated with human ratings. Consequently they also reflect human bias in annotations. An upcoming challenge for scientists is to provide training data and AI algorithms that can withstand distorted information. In this work, we introduce AntiDiscriminationNet (ADN), a superior attractiveness prediction network. We propose a new method to generate an unbiased convolutional neural network (CNN) to improve the fairn ess of machine learning in facial dataset. To train unbiased networks we generate synthetic images and weight training data for anti-discrimination assessments towards different ethnicities. Additionally, we introduce an approach with entropy penalty terms to reduce the bias of our CNN. Our research provides insights in how to train and build fair machine learning models for facial image analysis by minimising implicit biases. Our AntiDiscriminationNet finally outperforms all competitors in the FBP benchmark by achieving a Pearson correlation coefficient of PCC = 0.9601.
In diesem Kapitel wird eine Einführung in die sich abzeichnenden Trends bei der Gestaltung der digitalen Transformation gegeben, wobei der Schwerpunkt auf digitalen Produkten, intelligenten Diensten und damit verbundenen Systemen sowie auf Methoden, Modellen und Architekturen liegt. Das primäre Ziel dieses Buches ist es, einige der neuesten Forschungsergebnisse auf diesem Gebiet hervorzuheben. Wir stellen eine Reihe von Kurzbeschreibungen der im Buch enthaltenen Kapitel zur Verfügung.
Die digitale Transformation ist die heute vorherrschende geschäftliche Transformation, die einen starken Einfluss darauf hat, wie digitale Dienstleistungen und Produkte dienstleistungsdominant gestaltet werden. Eine beliebte zugrundeliegende Theorie der Wertschöpfung und des wirtschaftlichen Austauschs, die als dienstleistungsdominante Logik (S-D) bekannt ist, kann mit vielen erfolgreichen digitalen Geschäftsmodellen verbunden werden. Allerdings ist die S-D-Logik an sich abstrakt. Unternehmen können sie nicht ohne Weiteres als Instrument für die Innovation und Gestaltung von Geschäftsmodellen nutzen. Um dies zu ändern, wird eine umfassende Ideenfindungsmethode auf der Grundlage der S-D-Logik vorgeschlagen, die als service-dominantes Design (SDD) bezeichnet wird. SDD zielt darauf ab, Unternehmen beim Übergang zu einer service- und wertorientierten Perspektive zu unterstützen. Die Methode bietet eine vereinfachte Möglichkeit, den Ideenfindungsprozess auf der Grundlage von vier Modellkomponenten zu strukturieren. Jede Komponente besteht aus praktischen Implikationen, Hilfsfragen und Visualisierungstechniken, die aus einer Literaturrecherche, einer Anwendungsfallbewertung der digitalen Mobilität und einer Fokusgruppendiskussion abgeleitet wurden. SDD ist ein erster Schritt zu einem Toolset, das etablierte Unternehmen bei der Service- und Werteorientierung im Rahmen ihrer digitalen Transformation unterstützen kann.
Unternehmen sind derzeit dabei, ihre Strategie, ihre Prozesse und ihre Informationssysteme zu verändern, um ihren Digitalisierungsgrad zu erhöhen. Das Potenzial des Internets und verwandter digitaler Technologien wie Internet der Dinge, Services Computing, Cloud Computing, künstliche Intelligenz, Big Data mit Analysen, mobile Systeme, Kollaborationsnetzwerke und cyber-physikalische Systeme treibt neue Geschäftsmodelle an und ermöglicht sie. Die Digitalisierung führt zu einer tiefgreifenden Umwälzung bestehender Unternehmen, Technologien und Volkswirtschaften und fördert die Architektur digitaler Umgebungen mit vielen eher kleinen und verteilten Strukturen. Dies hat starke Auswirkungen auf neue Wertschöpfungsmöglichkeiten und die Gestaltung digitaler Dienste und Produkte, die durch die Nutzung einer service-dominanten Logik gesteuert werden. Das Hauptergebnis des Buchkapitels erweitert Methoden für integrale digitale Strategien um wertorientierte Modelle für digitale Produkte und Dienstleistungen, die im Rahmen eines multiperspektivischen digitalen Unternehmensarchitektur-Referenzmodells definiert werden.
Die Digitalisierung, der ständige technologische Fortschritt und immer kürzere Produktlebenszyklen stellen Unternehmen derzeit vor große Herausforderungen. Um am Markt erfolgreich zu sein, müssen Geschäftsmodelle häufiger und schneller als früher an veränderte Marktbedingungen angepasst werden. Schnelle Anpassungsfähigkeit, auch Agilität genannt, ist in der heutigen Zeit ein entscheidender Wettbewerbsfaktor. Aufgrund des ständig wachsenden IT-Anteils von Produkten und der Tatsache, dass diese mit Hilfe von IT hergestellt werden, hat die Änderung des Geschäftsmodells große Auswirkungen auf die Unternehmensarchitektur (EA). Die Entwicklung von EAs ist jedoch eine sehr komplexe Aufgabe, da viele Beteiligte mit gegensätzlichen Interessen in den Entscheidungsprozess eingebunden sind. Daher ist ein hohes Maß an Zusammenarbeit erforderlich. Um Unternehmen bei der Entwicklung ihrer EA zu unterstützen, wird in diesem Artikel eine neuartige integrative Methode vorgestellt, die die Interessen der Stakeholder systematisch in die Entscheidungsfindung einbezieht. Durch die Anwendung der Methode wird die Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Interessengruppen verbessert, indem Berührungspunkte zwischen ihnen identifiziert werden. Darüber hinaus machen die standardisierten Aktivitäten die Entscheidungsfindung transparenter und vergleichbarer, ohne die Kreativität einzuschränken.
The volume includes papers presented at the International KES Conference on Human Centred Intelligent Systems 2023 (KES HCIS 2023), held in Rome, Italy on June 14–16, 2023. This book highlights new trends and challenges in intelligent systems, which play an important part in the digital transformation of many areas of science and practice. It includes papers offering a deeper understanding of the human-centred perspective on artificial intelligence, of intelligent value co-creation, ethics, value-oriented digital models, transparency, and intelligent digital architectures and engineering to support digital services and intelligent systems, the transformation of structures in digital businesses and intelligent systems based on human practices, as well as the study of interaction and the co-adaptation of humans and systems.