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While the recently emerged microservices architectural style is widely discussed in literature, it is difficult to find clear guidance on the process of refactoring legacy applications. The importance of the topic is underpinned by high costs and effort of a refactoring process which has several other implications, e.g. overall processes (DevOps) and team structure. Software architects facing this challenge are in need of selecting an appropriate strategy and refactoring technique. One of the most discussed aspects in this context is finding the right service granularity to fully leverage the advantages of a microservices architecture. This study first discusses the notion of architectural refactoring and subsequently compares 10 existing refactoring approaches recently proposed in academic literature. The approaches are classified by the underlying decomposition technique and visually presented in the form of a decision guide for quick reference. The review yielded a variety of strategies to break down a monolithic application into independent services. With one exception, most approaches are only applicable under certain conditions. Further concerns are the significant amount of input data some approaches require as well as limited or prototypical tool support.
Die Erholung unseres Körpers und Gehirns von Müdigkeit ist direkt abhängig von der Qualität des Schlafes, die aus den Ergebnissen einer Schlafstudie ermittelt werden kann. Die Klassifizierung der Schlafstadien ist der erste Schritt dieser Studie und beinhaltet die Messung von Biovitaldaten und deren weitere Verarbeitung. Das non-invasive Schlafanalyse-System basiert auf einem Hardware-Sensornetz aus 24 Drucksensoren, das die Schlafphasenerkennung ermöglicht. Die Drucksensoren sind mit einem energieeffizienten Mikrocontroller über einen systemweiten Bus mit Adressarbitrierung verbunden. Ein wesentlicher Unterschied dieses Systems im Vergleich zu anderen Ansätzen ist die innovative Art, die Sensoren unter der Matratze zu platzieren. Diese Eigenschaft erleichtert die kontinuierliche Nutzung des Systems ohne fühlbaren Einfluss auf das gewohnte Bett. Das System wurde getestet, indem Experimente durchgeführt wurden, die den Schlaf verschiedener gesunder junger Personen aufzeichneten. Die ersten Ergebnisse weisen auf das Potenzial hin, nicht nur Atemfrequenz und Körperbewegung, sondern auch Herzfrequenz zu erfassen.
This document presents an algorithm for a nonobtrusive recognition of Sleep/Wake states using signals derived from ECG, respiration, and body movement captured while lying in a bed. As a core mathematical base of system data analytics, multinomial logistic regression techniques were chosen. Derived parameters of the three signals are used as the input for the proposed method. The overall achieved accuracy rate is 84% for Wake/Sleep stages, with Cohen’s kappa value 0.46. The presented algorithm should support experts in analyzing sleep quality in more detail. The results confirm the potential of this method and disclose several ways for its improvement.
Many start-ups are in search of cooperation partners to develop their innovative business models. In response, incumbent firms are introducing increasingly more cooperation systems to engage with start-ups. However, many of these cooperations end in failure. Although qualitative studies on cooperation models have tried to improve the effectiveness of incumbent start-up strategies, only a few have empirically examined start-up cooperation behavior. Considering the lack of adequate measurement models in current research, this paper focuses on developing a multi-item scale on cooperation behavior of start-ups, drawing from a series of qualitative and quantitative studies. The resultant scale contributes to recent research on start-up cooperation and provides a framework to add an empirical perspective to current research.
Purpose – Many start-ups are in search of cooperation partners to develop their innovative business models. In response, incumbent firms are introducing increasingly more cooperation systems to engage with startups. However, many of these cooperations end in failure. Although qualitative studies on cooperation models have tried to improve the effectiveness of incumbent start-up strategies, only a few have empirically examined start-up cooperation behavior. The paper aims to discuss these issues.
Design/methodology/approach – Drawing from a series of qualitative and quantitative studies. The scale dimensions are identified on an interview based qualitative study. Following workshops and questionnaire-based studies identify factors and rank them. These ranked factors are then used to build a measurement scale that is integrated in a standardized online questionnaire addressing start-ups. The gathered data are then analyzed using PLS-SEM.
Findings – The research was able to build a multi-item scale for start-ups cooperation behavior. This scale can be used in future research. The paper also provides a causal analysis on the impact of cooperation behavior on start-up performance. The research finds, that the found dimensions are suitable for measuring cooperation behavior. It also shows a minor positive effect on start-up’s performance.
Originality/value – The research fills the gap of lacking empirical research on the cooperation between start-ups and established firms. Also, most past studies focus on organizational structures and their performance when addressing these cooperations. Although past studies identified the start-ups behavior as a relevant factor, no empirical research has been conducted on the topic yet.
Fatigue and drowsiness are responsible for a significant percentage of road traffic accidents. There are several approaches to monitor the driver's drowsiness, ranging from the driver's steering behavior to the analysis of the driver, e.g. eye tracking, blinking, yawning, or electrocardiogram (ECG). This paper describes the development of a low-cost ECG sensor to derive heart rate variability (HRV) data for drowsiness detection. The work includes hardware and software design. The hardware was implemented on a printed circuit board (PCB) designed so that the board can be used as an extension shield for an Arduino. The PCB contains a double, inverted ECG channel including low-pass filtering and provides two analog outputs to the Arduino, which combines them and performs the analog-to-digital conversion. The digital ECG signal is transferred to an NVidia embedded PC where the processing takes place, including QRS-complex, heart rate, and HRV detection as well as visualization features. The resulting compact sensor provides good results in the extraction of the main ECG parameters. The sensor is being used in a larger frame, where facial-recognition-based drowsiness detection is combined with ECG-based detection to improve the recognition rate under unfavorable light or occlusion conditions.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur extrinsischen Kalibrierung wenigstens eines bildgebenden Sensors, wonach eine Pose des wenigstens einen bildgebenden Sensors relativ zu dem Ursprung (U) eines dreidimensionalen Koordinatensystems einer Handhabungseinrichtung mittels einer Recheneinrichtung bestimmt wird, wobei bekannte dreidimensionale Koordinaten betreffend die Position wenigstens eines Gelenks der Handhabungseinrichtung durch die Recheneinrichtung berücksichtigt werden, und wobei zweidimensionale Koordinaten betreffend die Position des wenigstens einen Gelenks anhand von Rohdaten des wenigstens einen bildgebenden Sensors ermittelt werden, und wobei die Recheneinrichtung die Pose des wenigstens einen bildgebenden Sensors anhand der Korrespondenz zwischen den zweidimensionalen Koordinaten und den dreidimensionalen Koordinaten bestimmt.
RoPose-Real: real world dataset acquisition for data-driven industrial robot arm pose estimation
(2019)
It is necessary to employ smart sensory systems in dynamic and mobile workspaces where industrial robots are mounted on mobile platforms. Such systems should be aware of flexible and non-stationary workspaces and able to react autonomously to changing situations. Building upon our previously presented RoPose-system, which employs a convolutional neural network architecture that has been trained on pure synthetic data to estimate the kinematic chain of an industrial robot arm system, we now present RoPose-Real. RoPose-Real extends the prior system with a comfortable and targetless extrinsic calibration tool, to allow for the production of automatically annotated datasets for real robot systems. Furthermore, we use the novel datasets to train the estimation network with real world data. The extracted pose information is used to automatically estimate the observing sensor pose relative to the robot system. Finally we evaluate the performance of the presented subsystems in a real world robotic scenario.
We introduce IPA-IDX – an approach to handle index modifications modern storage technologies (NVM, Flash) as physical in-place appends, using simplified physiological log records. IPA-IDX provides similar performance and longevity advantages for indexes as basic IPA [5] does for tables. The selective application of IPA-IDX and basic IPA to certain regions and objects, lowers the GC overhead by over 60%, while keeping the total space overhead to 2%. The combined effect of IPA and IPA-IDX increases performance by 28%.
In recent years, the parallel computing community has shown increasing interest in leveraging cloud resources for executing parallel applications. Clouds exhibit several fundamental features of economic value, like on-demand resource provisioning and a pay-per-use model. Additionally, several cloud providers offer their resources with significant discounts; however, possessing limited availability. Such volatile resources are an auspicious opportunity to reduce the costs arising from computations, thus achieving higher cost efficiency. In this paper, we propose a cost model for quantifying the monetary costs of executing parallel applications in cloud environments, leveraging volatile resources. Using this cost model, one is able to determine a configuration of a cloud-based parallel system that minimizes the total costs of executing an application.
In this paper, we deal with optimizing the monetary costs of executing parallel applications in cloud-based environments. Specifically, we investigate on how scalability characteristics of parallel applications impact the total costs of computations. We focus on a specific class of irregularly structured problems, where the scalability typically depends on the input data. Consequently, dynamic optimization methods are required for minimizing the costs of computation. For quantifying the total monetary costs of individual parallel computations, the paper presents a cost model that considers the costs for the parallel infrastructure employed as well as the costs caused by delayed results. We discuss a method for dynamically finding the number of processors for which the total costs based on our cost model are minimal. Our extensive experimental evaluation gives detailed insights into the performance characteristics of our approach.
In dieser Ausarbeitung wird eine zeitliche Vorhersage von Erdbeben getroffen. Hierfür werden mit einem Datensatz aus Labor-Erdbeben Convolutional Neural Networks (CNN) trainiert. Die trainierten Netzwerke geben Vorhersagen, indem sie einen Input an seismischen Daten klassifizieren. Durch das Klassifizieren kann das CNN die zeitliche Entfernung zum nächsten Erdbeben vorhersagen. Es werden hierfür zwei Ansätze miteinander verglichen. Beim ersten Ansatz werden die Originaldaten in ein CNN gegeben. Beim zweiten Ansatz wird vor dem CNN eine Vorverarbeitung der Daten mit den Mel Frequency Cepstral Coefficients (MFCC) durchgeführt. Es zeigt sich, dass mit beiden Ansätzen eine gute Klassifikation möglich ist. Die Kombination aus MFCC und CNN liefert die besseren quantitativen Ergebnisse. Hierbei konnte eine Genauigkeit von 65 % erreicht werden.
Virtual Reality (VR) technology has the potential to support knowledge communication in several sectors. Still, when educators make use of immersive VR technology in favor of presenting their knowledge, their audience within the same room may not be able to see them anymore due to wearing head-mounted displays (HMDs). In this paper, we propose the Avatar2Avatar system and design, which augments the visual aspect during such a knowledge presentation. Avatar2Avatar enables users to see both a realistic representation of their respective counterpart and the virtual environment at the same time. We point out several design aspects of such a system and address design challenges and possibilities that arose during implementation. We specifically explore opportunities of a system design for integrating 2D video-avatars in existing roomscale VR setups. An additional user study indicates a positive impact concerning spatial presence when using Avatar2Avatar.
Representing users within an immersive virtual environment is an essential functionality of a multi-person virtual reality system. Especially when communicative or collaborative tasks must be performed, there exist challenges about realistic embodying and integrating such avatar representations. A shared comprehension of local space and non-verbal communication (like gesture, posture or self-expressive cues) can support these tasks. In this paper, we introduce a novel approach to create realistic, video-texture based avatars of colocated users in real-time and integrate them in an immersive virtual environment. We show a straight forward and low-cost hard- and software solution to do so. We discuss technical design problems that arose during implementation and present a qualitative analysis on the usability of the concept from a user study, applying it to a training scenario in the automotive sector.
Enterprise Governance, Risk and Compliance (GRC) systems are key to managing risks threatening modern enterprises from many different angles. Key constituent to GRC systems is the definition of controls that are implemented on the different layers of an Enterprise Architecture (EA). Controls become part of a “concern” of the EA, which allows to use an EA viewpoint to cover control compliance assessments. In this article we explore this relationship further, derive a metamodel linking control and EA, and elicit how this linkage give rise to a hierarchic understanding of the viewpoint concept for EAs. We complement these considerations with an expository instantiation in a cockpit for control compliance applied in an international enterprise in the insurance industry.
Companies are continuously changing their strategy, processes, and information systems to benefit from the digital transformation. Controlling the digital architecture and governance is the fundamental goal. Enterprise Governance, Risk and Compliance (GRC) systems are vital for managing digital risks threatening in modern enterprises from many different angles. The most significant constituent to GRC systems is the definition of controls that is implemented on different layers of a digital Enterprise Architecture (EA). As part of the compliant aspect of GRC, the effectiveness of these controls is assessed and reported to relevant management bodies within the enterprise. In this paper, we present a metamodel which links controls to the affected elements of a digital EA and supplies a way of expressing associated assessment techniques and results. We complement a metamodel with an expository instantiation of a control compliance cockpit in an international insurance enterprise.
Zur Unterstützung des Operateurs wird eine patientennahe Informationsanzeige entwickelt, die kontextrelevante Informationen entsprechend der aktuellen Situation bereitstellen kann. Hierfür soll eine Situationserkennung konzipiert werden, die auf unterschiedliche intraoperative Prozesse übertragen werden kann. Ziel der adaptiven Situationserkennung ist das Erkennen spezifischer Situationen durch intraoperative Informationen unterschiedlicher Datenquellen im Operationssaal. Innerhalb der Datenerhebung und -analyse wurden Anwendungsfälle für die Situationserkennung definiert sowie chirurgische Prozessmodelle erstellt, die intraoperative Ereignisse abbilden. Auf Basis dieser Informationen wurde ein Konzept entworfen, das sich zunächst auf die Erkennung abstrakter generalisierter Phasen, unabhängig vom Eingriff, fokussiert und sich Schritt für Schritt auf granulare Prozessschritte spezifizieren lässt. Diese Flexibilität soll die Übertragbarkeit des Konzepts auf intraoperative Prozesse ermöglichen und den Operateur dadurch gezielt mit kontextrelevanten Informationen unterstützen. Das Konzept wird in zukünftigen Schritten weiterentwickelt.
OR-Pad - Entwicklung eines Prototyps zur sterilen Informationsanzeige am OP-Situs : meeting abstract
(2019)
Hintergrund: Oftmals werden Informationen aus der Krankenakte oder von Bildgebungsverfahren nur auf recht weit vom Operationsgebiet entfernten Monitoren, außerhalb der ergonomischen Sichtachse des Operateurs, dargestellt. Dies führt dazu, dass relevante Informationen übersehen werden oder ihr Informationspotenzial nicht ausgeschöpft werden kann. In Papierform mitgenommene Notizen befinden sich während der OP außerhalb des sterilen Bereichs und sind dadurch für den Operateur nicht ohne Weiteres zugänglich. Auch bei intraoperativen Einträgen für die OP Dokumentation ist der Operateur auf die Mithilfe der Assistenz angewiesen. Durch die zusätzlichen Kommunikationswege entstehen dabei ein personeller und zeitlicher Mehraufwand und das Fehlerpotenzial nimmt zu. Das anwendungsorientierte Forschungsprojekt OR-Pad - Nutzung von portablen Informationsanzeigen im Operationssaal - soll dem Operateur zu einem verbesserten Informationsfluss verhelfen. Die Idee entstand aus der klinischen Routine der Anatomie und Urologie des Universitätsklinikums Tübingen und wird nun durch Fördermittel vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg sowie vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung an der Hochschule Reutlingen zu einem High Fidelity-Prototypen weiterentwickelt.
Ziel: Ziel des OR-Pad Projekts ist es, während einer OP zum aktuellen Zeitpunkt klinisch relevante Informationen in unmittelbarer Nähe zum Operateur darzustellen. Mithilfe des Systems soll der Informationsfluss zwischen dem Eingriff sowie dessen Vor- und Nachbereitung optimiert werden. Der Operateur soll vorab relevante Informationen, wie aktuelle Röntgenbilder oder persönliche Notizen, zur intraoperativen Anzeige auswählen können, die dann am OP-Situs auf einer sterilen Informationsanzeige dargestellt werden. Durch die Positionierung soll eine ergonomische Sichtachse sowie die direkte Interaktion mit dem System ermöglicht werden. Kontextrelevante Informationen sollen basierend auf dem aktuellen OP-Verlauf durch die Entwicklung einer Situationserkennung automatisch bereitgestellt werden. Zur Optimierung des Informationsflusses gehört ebenfalls die Unterstützung der OP-Dokumentation. Für diese sollen während des Eingriffs manuell vom Operateur sowie automatisch vom System Einträge, wie Zeitpunkte oder intraoperative Aufnahmen, erstellt werden. Aus diesen soll nach dem Eingriff die OP-Dokumentation generiert und damit der Prozess qualitativer und zeiteffizienter gestaltet werden.
Methodik: Zur Erreichung des Ziels werden zunächst die klinischen Anforderungen spezifiziert und in ein Lastenheft überführt. Hierfür werden Interviews und Beobachtungen bei mehreren Interventionen durchgeführt. Nach dem User-Centered-Designprozess werden Personas und Nutzungsszenarien entworfen und mit klinischen Projektpartnern in mehreren Iterationen evaluiert. Es gilt eine Informationsarchitektur aufzubauen, die eine Einbettung klinischer Informationssysteme sowie Bild- und Gerätedaten aus dem OP-Netzwerk erlaubt. Eine Situationserkennung, basierend auf Prozessmodellen, soll zur Abschätzung des Operationsfortschritts entwickelt werden. Zur Befestigung der Informationsanzeige sollen geeignete Haltemechanismen eingesetzt werden. Das OR-Pad System soll laufend im Lehr- und Forschungs-OP der Hochschule Reutlingen getestet und im Sinne agiler Produktentwicklung mit den klinischen Projektpartnern abgestimmt werden. Der finale Funktionsprototyp soll abschließend in den Versuchs-OPs der Anatomie Tübingen getestet und evaluiert werden.
Ergebnisse: Über eine erste Datenerhebung mittels Contextual Inquiry konnten erste Anforderungen an das OR-Pad System erfasst werden, woraus ein Low-Fidelity-Prototyp resultierte. Die Evaluation über Experteninterviews führte in die zweite Iteration, in der das Konzept entsprechend der Ergebnisse angepasst wurde. Über Hospitationen am Uniklinikum Tübingen fand eine weitere Datenerhebung zur Erstellung von Szenarien für die intraoperativen Anwendungsfälle statt. Anhand der Anforderungen wurde ein Konzept für die Benutzerschnittstelle entworfen, die im weiteren Verlauf mit den klinischen Projektpartnern evaluiert wird.
Integrating tools and applications into a clinically useful system for individual continuous health data surveillance requires an architecture considering all relevant medical and technical conditions. Therefore, the requirements of an integrated system including a health app to collect and monitor sensor data to support personalized medicine are analyzed. The structure and behavior of the system are defined regarding the specific health use cases and scenarios. A vendor-independent architecture, which enables the collection of vital data from arbitrary wearables using a smartphone, is presented. The data is centrally managed and processed by attending physicians. The modular architecture allows the system to extend to new scenarios, data formats, etc. A prototypical implementation of the system shows the feasibility of the approach.
A clinically useful system for individual continuous health data monitoring needs an architecture that takes into account all relevant medical and technical conditions. The requirements for a health app to support such a system are collected, and a vendor independent architecture is designed that allows the collection of vital data from arbitrary wearables using a smartphone. A prototypical implementation for the main scenario shows the feasibility of the approach.