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Artefaktkorrektur und verfeinerte Metriken für ein EEG-basiertes System zur Müdigkeitserkennung
(2019)
Fragestellung: Müdigkeit ist ein oft unterschätztes, aber dennoch großes Problem im Straßenverkehr. Von rund 2,5 Mio. Verkehrsunfällen 2015 in Deutschland, waren 2898 Unfälle, mit insgesamt 59 Toten (~1,7 % der Todesfälle), auf Übermüdung zurückzuführen. Schätzungen gehen von einer Dunkelziffer von bis zu 20 % aus. In einer ersten eigenen Studie wurde überprüft, ob ein mobiles EEG in einem Fahrsimulator Müdigkeitszustände zuverlässig erkennen kann. Die Erkennungsrate lag lediglich bei 61 %. Ziel dieser Arbeit ist, das verwendete Messsystem zu verbessern. Dazu wird die Genauigkeit durch eine Artefaktkorrektur und mit Hilfe von verfeinerten Qualitätsmetriken erhöht. Eine erkannte Übermüdung wird dem Fahrer dann in angemessener Weise angezeigt, so dass er entsprechend reagieren kann.
Patienten und Methoden: Die Independent Component Analysis (ICA) ist ein multivariates Verfahren, um mehrere Zufallsvariablen zu analysieren. Für die Entscheidung, ob ein Fahrer gerade müde oder wach ist, wird der erstellte Merkmalsvektor für jede Sequenz mit ICA klassifiziert. Dafür wird ein trainierter Machine-Learning-Algorithmus eingesetzt, der in der Lage ist, auch unbekannte Datensätze in Klassen einzuteilen. Um die benötigten Frequenzwerte zu erhalten, wurde für jeden EEG-Kanal eine Fourier Transformation durchgeführt. Der erstellte Merkmalsvektor wird im nächsten Schritt durch ein Künstliches Neuronales Netz klassifiziert. Für das Training werden vorab erstellte Merkmalsvektoren mit den Klassen „Wach“ und „Müde“ versehen. Diese Daten werden zufällig gemischt und im Verhältnis 2:1 in eine Trainings- und Testmenge geteilt. Das Experiment wurde mit acht Personen mit jeweils zweimal 45 min Testfahrt durchgeführt.
Ergebnisse: Der komplette Datensatz besteht aus 150.000 Signalwerten, welche zu ca. 7000 Sequenzen zusammengefasst werden. Durch die Anwendung der Qualitätsmetrik bleiben 4370 Sequenzen für das Training übrig. Bei invaliden Sequenzen aufgrund von EEG-Artefakten gibt es deutliche Unterschiede. Im „Wach“ Zustand werden dreimal so viele Sequenzen verworfen als im „Müde“ Zustand. Insgesamt werden bei wachen Probanden im Schnitt ca. 50 % der Sequenzen verworfen, bei Müden lediglich 25 %. Im Durchschnitt erreicht das System eine Erkennungsrate von 73 % für beide Zustände. Vergleicht man nun das Verhältnis von „Wach“ und „Müde“ und lässt „Leichte Müdigkeit“ außen vor, liegen die Ergebnisse bei über 90 %.
Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse zeigen, dass die Aufmerksamkeit während des Experiments abnimmt bzw. die Müdigkeit zunimmt. Dies verdeutlichen zum einen subjektive und objektive Beobachtungen von Müdigkeitsanzeichen. Zum anderen lassen sich messbare und klassifizierbare Unterschiede im EEG Signal nachweisen. Die als Merkmale eingesetzten Theta-Wellen zeigten eine niedrigere Amplitude gegen Ende des Experiments. Die Erweiterung der binären Klassifizierung führt zu einer weiteren Stabilisierung der Ergebnisse. Artefaktkorrektur und Qualitätsmetriken steigern die Güte der Daten weiter. Die entwickelte Anwendung zur Müdigkeitserkennung ermittelt messbare Zeichen von Müdigkeit und kann eine gute Entscheidung über die Fahrtauglichkeit treffen.
A transaction is a demarcated sequence of application operations, for which the following properties are guaranteed by the underlying transaction processing system (TPS): atomicity, consistency, isolation, and durability (ACID). Transactions are therefore a general abstraction, provided by TPS that simplifies application development by relieving transactional applications from the burden of concurrency and failure handling. Apart from the ACID properties, a TPS must guarantee high and robust performance (high transactional throughput and low response times), high reliability (no data loss, ability to recover last consistent state, fault tolerance), and high availability (infrequent outages, short recovery times).
The architectures and workhorse algorithms of a high-performance TPS are built around the properties of the underlying hardware. The introduction of nonvolatile memories (NVM) as novel storage technology opens an entire new problem space, with the need to revise aspects such as the virtual memory hierarchy, storage management and data placement, access paths, and indexing. NVM are also referred to as storage-class memory (SCM).
Active storage
(2018)
In brief, Active Storage refers to an architectural hardware and software paradigm, based on collocation storage and compute units. Ideally, it will allow to execute application-defined data ... within the physical data storage. Thus Active Storage seeks to minimize expensive data movement, improving performance, scalability, and resource efficiency. The effective use of Active Storage mandates new architectures, algorithms, interfaces, and development toolchains.
Database management systems and K/V-Stores operate on updatable datasets – massively exceeding the size of available main memory. Tree-based K/V storage management structures became particularly popular in storage engines. B+ -Trees [1, 4] allow constant search performance, however write-heavy workloads yield in inefficient write patterns to secondary storage devices and poor performance characteristics. LSM-Trees [16, 23] overcome this issue by horizontal partitioning fractions of data – small enough to fully reside in main memory, but require frequent maintenance to sustain search performance.
Firstly, we propose Multi-Version Partitioned BTrees (MV-PBT) as sole storage and index management structure in key-sorted storage engines like K/V-Stores. Secondly, we compare MV-PBT against LSM-Trees. The logical horizontal partitioning in MV-PBT allows leveraging recent advances in modern B+ -Tree techniques in a small transparent and memory resident portion of the structure. Structural properties sustain steady read performance, yielding efficient write patterns and reducing write amplification.
We integrated MV-PBT in the WiredTiger [15] KV storage engine. MV-PBT offers an up to 2× increased steady throughput in comparison to LSM-Trees and several orders of magnitude in comparison to B+ -Trees in a YCSB [5] workload.
Delivering value to customers in real-time requires companies to utilize real-time deployment of software to expose features to users faster, and to shorten the feedback loop. This allows for faster reaction and helps to ensure that the development is focused on features providing real value. Continuous delivery is a development practice where the software functionality is deployed continuously to customer environment. Although this practice has been established in some domains such as B2C mobile software, the B2B domain imposes specific challenges. This article presents a case study that is conducted in a medium-sized software company operating in the B2B domain. The objective of this study is to analyze the challenges and benefits of continuous delivery in this domain. The results suggest that technical challenges are only one part of the challenges a company encounters in this transition. The company must also address challenges related to the customer and procedures. The core challenges are caused by having multiple customers with diverse environments and unique properties, whose business depends on the software product. Some customers require to perform manual acceptance testing, while some are reluctant towards new versions. By utilizing continuous delivery, it is possible for the case company to shorten the feedback cycles, increase the reliability of new versions, and reduce the amount of resources required for deploying and testing new releases.
The goal of this paper pretends to show how a bed system with an embedded system with sensor is able to analyze a person’s movement, breathing and recognizing the positions that the subject is lying on the bed during the night without any additional physical contact. The measurements are performed with sensors placed between the mattress and the frame. An Intel Edison board was used as an endpoint that served as a communication node from the mesh network to external service. Two nodes and Intel Edison are attached to the bottom of the bed frame and they are connected to the sensors.
Der Beitrag gibt einen Überblick zum Stand der Vertrauensforschung in Marketing und Vertrieb. Dabei ist Vertrauen als Gegenstand der Forschung innerhalb des Relationship Marketing Ansatzes sehr gut etabliert. Bei der Definition des Vertrauensbegriffs stützt sich das Marketing auf die Erkenntnisse der sozialwirtschaftlichen Nachbardisziplinen. Soweit Kunden ihren Anbietern vertrauen, gehen sie grundsätzlich ein Risiko ein und machen sich hierdurch angreifbar. Man vertraut in einen Anbieter, ohne vorab genau zu wissen, ob das gewünschte Resultat einer Kooperation mit Sicherheit eintritt. Dies gilt umgekehrt auch für den Anbieter, der zum Teil erhebliche Vorinvestitionen tätigen muss, ohne vorab zu wissen, ob tatsächlich eine Geschäftsbeziehung mit einem Kunden entsteht. Vertrauen ist daher v.a. in komplexen und langfristigen Beziehungen zwischen Anbietern und Kunden eine wesentliche Ressource. Entsprechend thematisiert der Beitrag die Bedingungen und Auswirkungen von Vertrauen auf unterschiedlichen Ebenen. Dabei dominiert in Marketing und Vertrieb noch immer eine interpersonale Perspektive. Die Potentiale organisationaler Beziehungsstrategien sind zum gegenwärtigen Zeitpunkt eher schwach beleuchtet, jedoch greift der Beitrag einige Trends für die weitere Ausrichtung der Vertrauensforschung auf, die zukünftig stärker an Bedeutung gewinnen werden. Dabei ist grundsätzlich davon auszugehen, dass bei zunehmend volatilen Rahmenbedingungen das Interesse an Vertrauensfragen auch in Marketing und Vertrieb weiter zunimmt.
Das Internet gewinnt für das Marketing zunehmend an Bedeutung. Dabei liegt der Fokus auf sogenannten Social-Media-Anwendungen wie Facebook, Twitter oder XING. Für Unternehmen stellt sich die Frage, ob das veränderte Mediennutzungsverhalten der Kunden eine neue Marketinglogik induziert. Eine aktuelle Untersuchung gibt Einblicke in die Chancen und Risiken, Anwendungsbedingungen und Kontextfaktoren für die Nutzung von Social Media im Marketing.
Der vorliegende Artikel beleuchtet die grundsätzlichen Möglichkeiten der Integration von Funktionalitäten der sozialen Medien in Unternehmen. Darauf aufbauend wird Social Commerce als zentraler Gegenstand der Unternehmensführung hergeleitet. Dabei stehen der kundenseitige Kaufprozess und dessen Schnittstellen zu Kommunikationsinstrumenten des Social Webs im Vordergrund. Gezeigt wird die Beeinflussung des individuellen Kaufprozesses durch Social Media. Diese Wirkungsdynamiken sind nachfolgend die Grundlage für die Deskription von möglichen strategischen Einsatzfeldern und Bereichen des Social Commerce in der Unternehmensführung.
Enterprise Social Networks : Einführung in die Thematik und Ableitung relevanter Forschungsfelder
(2016)
Die Relevanz von Enterprise Social Networks (ESN) für den Arbeitsalltag in Wissensorganisationen steigt. Diese Netzwerke unterstützen die Kommunikation, Zusammenarbeit und das Wissensmanagement in Unternehmen. Der vorliegende Beitrag beinhaltet eine Einführung in das Themengebiet ESN und skizziert Einsatzmöglichkeiten, Potenziale und Herausforderungen. Er gibt einen Überblick zu wesentlichen Fachartikeln, die eine Übersicht zu Forschungsarbeiten im Bereich ESN beinhalten. Anschließend werden einzelne Forschungsbeiträge analysiert und weitere Forschungspotenziale abgeleitet. Dies führt zu acht Erfolg versprechenden Bereichen für die weitere Forschung: 1) Nutzerverhalten, 2) Effekte des Einsatzes von ESN, 3) Management, Leadership und Governance für ESN, 4) Wertbestimmung und Erfolgsmessung, 5) kulturelle Auswirkungen, 6) Architektur und Design von ESN, 7) Theorien, Forschungsdesigns und Methoden, sowie 8) weitere Herausforderungen in Bezug auf ESN. Der Beitrag charakterisiert diese Bereiche und formuliert exemplarisch offene Fragestellungen für die zukünftige Forschung.
Unternehmen befassen sich in jüngster Zeit verstärkt mit der Nutzung von Social Media in der internen Kommunikation und Zusammenarbeit. So genannte Enterprise Social Networks (ESN) bieten integrierte Plattformen mit Profilen, Blogs, gemeinsamer Dokumentenverwaltung, Wikis, Chats, Gruppen- und Kommentarfunktionen für die unternehmensinterne Anwendung. Sehr häufig sind damit umfangreiche Investitionen verbunden. Die Budgets werden im Kern für die IT verwendet – „weiche Faktoren“ bleiben häufig außen vor. Dies kann zu erheblichen Problemen bei der Akzeptanz entsprechender Plattformen führen. Daher sind weitere Maßnahmen im Bereich der Steuerung der Einführung und des Betriebs von ESN erforderlich, die sich unter dem Begriff der Governance zusammenfassen lassen. Das Konstrukt Governance bezieht sich auf Art und Umfang der Rollen und Aufgaben zur Steuerung der Nutzung von ESN. Der vorliegende Beitrag beleuchtet mögliche Governancemodelle für die Einführung und Weiterentwicklung von ESN. Die Resultate der vorliegenden Forschung wurden auf der Grundlage einer fundierten Literaturanalyse sowie der explorativen Befragung verantwortlicher Executives für die Nutzung von ESN in deutschen Großunternehmen erzielt. Dabei weisen die Implikationen der qualitativen Datenanalyse auf Zusammenhänge hin, die sich als Ausgangshypothesen für weitere Forschungsarbeiten nutzen lassen.
Die digitale Transformation bezieht sich auf die zunehmende Digitalisierung von Inhalten und Prozessen und die steigende Bedeutung digitaler Medien in Wirtschaft und Gesellschaft. Dabei wird der Wandel u. a. durch die Evolution in der Nutzung des Internets getrieben. Während in der Phase des so genannten Web 1.0 die Publikation und Verbreitung statischer Inhalte im Fokus stand, werden durch das Web 2.0 überwiegend Prozesse der dezentralen Erzeugung und einfachen Verbreitung von User Generated Content stimuliert. Unternehmen müssen auf diese Veränderungen reagieren, um die eigene Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig abzusichern. Der vorliegende Beitrag konzentriert sich auf die Weiterentwicklung des Kundenservice. Dieser wurde in den zurückliegenden Jahren von vielen Unternehmen überwiegend als Kostenfaktor mit geringer strategischer Bedeutung eingestuft. Diese Sichtweise hat sich in der digitalen Transformation grundlegend geändert. Kunden können heute Mängel an Produkten und Dienstleistungen durch Foren und Social Media Kanäle sofort und mit hoher Reichweite adressieren. Unternehmen müssen auf den gleichen Kanälen reagieren, um die Multiplikation negativer Sichtweisen einzudämmen und Übertragungseffekte auf traditionelle Medien zu vermeiden. Gleichzeitig entstehen durch digitale Kanäle völlig neue Serviceangebote, die sich nachhaltig auf die unternehmerische Wettbewerbsfähigkeit auswirken. Der vorliegende Beitrag gibt zunächst einen Überblick zu wesentlichen Entwicklungslinien der digitalen Transformation. Auf dieser Grundlage werden die Perspektiven für Unternehmen zur Integration digitaler Medien in die eigene Wertschöpfungskette skizziert. Darüber hinaus steht v. a. die Veränderung des Kundenservice im so genannten Web 2.0 zur Diskussion. Ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen der Digitalisierung rundet den Beitrag entsprechend ab.
The advent of chatbots in customer service solutions received increasing attention by research and practice throughout the last years. However, the relevant dimensions and features for service quality and service performance for chatbots remain quite unclear. Therefore, this research develops and tests a conceptual model for customer service quality and customer service performance in the context of chatbots. Additionally, the impact of the developed service dimensions on different customer relationship metrics is measured across different service channels (hotline versus chatbots). Findings of six independent studies indicate a strong main effect of the conceptualized service dimensions on customer satisfaction, service costs, intention to service reusage, word-of-mouth, and customer loyalty. However, different service dimensions are relevant for chatbots compared to a traditional service hotline.
KMUs sehen sich häufig aus finanziellen Gründen nicht in der Lage, in grundlegende Technologien der Industrie 4.0 zu investieren. So wird als Hauptvorbehalt eine vermeintlich schlechte Kosten-Nutzen-Relation bzw. langfristige Pay-Back-Zyklen angegeben. Die aktuellen Herausforderungen liegen derzeit eher bei der immer weiter voranschreitenden Internationalisierung sowie dem ansteigenden Innovationsdruck durch den Wettbewerb. Natürlich ist bekannt, dass die zunehmende Vernetzung der Produktionsanlagen in der Industrie 4.0 zudem Risiken in der IT- und Datensicherheit mit sich bringt. Auch Datenqualitäts-, Stabilitäts-, Schnittstellenprobleme oder rechtliche Probleme sind ausschlaggebend für die Verunsicherung der Unternehmen. Durch die zukünftig immer weiter ansteigende Vernetzung zwischen Unternehmen und Stakeholdern, müssen sich insbesondere Zulieferunternehmen in der Pflicht sehen, das Thema Industrie 4.0 aufzugreifen und sich damit auseinander zu setzen. Gerade diese Unternehmen müssen sich vor Augen führen, dass sie nur durch den zukünftigen Einsatz geeigneter Informations- und Kommunikationstechnologien noch in der Lage sein werden, Teil der Wertschöpfungskette zwischen ihren Kunden und Lieferanten zu sein.
Industrie 4.0 - Ausblick
(2016)
Für Unternehmen ist es wichtig, frühzeitig die strategischen Weichen für ihre Industrie 4.0-Stoßrichtung zu stellen und Erfahrung im Umgang mit Industrie 4.0-Technologien aufzubauen. Allerdings werden einige der Industrie 4.0-relevanten Technologien voraussichtlich erst in 5 bis 10 Jahren ihr Effizienzpotential voll ausschöpfen können. Die Einführung von Industrie 4.0 betrifft nahezu alle Bereiche eines Unternehmens und ist deshalb nicht nur als digitale Transformation, sondern auch als Kulturwandel in der Organisation zu verstehen, zu planen und aktiv zu managen. Themen wie Datenschutz und IT-Sicherheit sind nicht nur wichtige Voraussetzungen für eine erfolgreiche Industrie 4.0-Einführung, sondern müssen als wesentliche Akzeptanz- und Erfolgsfaktoren konsequent und durchgängig in den digitalen Systemen verankert werden.
Purpose
Supporting the surgeon during surgery is one of the main goals of intelligent ORs. The OR-Pad project aims to optimize the information flow within the perioperative area. A shared information space should enable appropriate preparation and provision of relevant information at any time before, during, and after surgery.
Methods
Based on previous work on an interaction concept and system architecture for the sterile OR-Pad system, we designed a user interface for mobile and intraoperative (stationary) use, focusing on the most important functionalities like clear information provision to reduce information overload. The concepts were transferred into a high-fidelity prototype for demonstration purposes. The prototype was evaluated from different perspectives, including a usability study.
Results
The prototype’s central element is a timeline displaying all available case information chronologically, like radiological images, labor findings, or notes. This information space can be adapted for individual purposes (e.g., highlighting a tumor, filtering for own material). With the mobile and intraoperative mode of the system, relevant information can be added, preselected, viewed, and extended during the perioperative process. Overall, the evaluation showed good results and confirmed the vision of the information system.
Conclusion
The high-fidelity prototype of the information system OR-Pad focuses on supporting the surgeon via a timeline making all available case information accessible before, during, and after surgery. The information space can be personalized to enable targeted support. Further development is reasonable to optimize the approach and address missing or insufficient aspects, like the holding arm and sterility concept or new desired features.
Stent graft visualization and planning tool for endovascular surgery using finite element analysis
(2014)
Purpose: A new approach to optimize stent graft selection for endovascular aortic repair is the use of finite element analysis. Once the finite element model is created and solved, a software module is needed to view the simulation results in the clinical work environment. A new tool for Interpretation of simulation results, named Medical Postprocessor, that enables comparison of different stent graft configurations and products was designed, implemented and tested. Methods Aortic endovascular stent graft ring forces and sealing states in the vessel landing zone of three different configurations were provided in a surgical planning software using the Medical Imaging Interaction Tool Kit (MITK) Software system. For data interpretation, software modules for 2D and 3D presentations were implemented. Ten surgeons evaluated the software features of the Medical Postprocessor. These surgeons performed usability tests and answered questionnaires based on their experience with the system.
Results: The Medical Postprocessor visualization system enabled vascular surgeons to determine the configuration with the highest overall fixation force in 16 ± 6 s, best proximal sealing in 56±24 s and highest proximal fixation force in 38 ± 12 s. The majority considered the multiformat data provided helpful and found the Medical Postprocessor to be an efficient decision support system for stent graft selection. The evaluation of the user interface results in an ISONORMconform user interface (113.5 points).
Conclusion: The Medical Postprocessor visualization Software tool for analyzing stent graft properties was evaluated by vascular surgeons. The results show that the software can assist the interpretation of simulation results to optimize stent graft configuration and sizing.
Context:
Test-driven development (TDD) is an agile software development approach that has been widely claimed to improve software quality. However, the extent to which TDD improves quality appears to be largely dependent upon the characteristics of the study in which it is evaluated (e.g., the research method, participant type, programming environment, etc.). The particularities of each study make the aggregation of results untenable.
Objectives:
The goal of this paper is to: increase the accuracy and generalizability of the results achieved in isolated experiments on TDD, provide joint conclusions on the performance of TDD across different industrial and academic settings, and assess the extent to which the characteristics of the experiments affect the quality-related performance of TDD.
Method:
We conduct a family of 12 experiments on TDD in academia and industry. We aggregate their results by means of meta-analysis. We perform exploratory analyses to identify variables impacting the quality-related performance of TDD.
Results:
TDD novices achieve a slightly higher code quality with iterative test-last development (i.e., ITL, the reverse approach of TDD) than with TDD. The task being developed largely determines quality. The programming environment, the order in which TDD and ITL are applied, or the learning effects from one development approach to another do not appear to affect quality. The quality-related performance of professionals using TDD drops more than for students. We hypothesize that this may be due to their being more resistant to change and potentially less motivated than students.
Conclusion:
Previous studies seem to provide conflicting results on TDD performance (i.e., positive vs. negative, respectively). We hypothesize that these conflicting results may be due to different study durations, experiment participants being unfamiliar with the TDD process, or case studies comparing the performance achieved by TDD vs. the control approach (e.g., the waterfall model), each applied to develop a different system. Further experiments with TDD experts are needed to validate these hypotheses.
The relevance of Robotic Process Automation (RPA) has increased over the last few years. Combining RPA with Artificial Intelligence (AI) can further enhance the business value of the technology. The aim of this research was to analyze applications, terminology, benefits, and challenges of combining the two technologies. A total of 60 articles were analyzed in a systematic literature review to evaluate the aforementioned areas. The results show that by adding AI, RPA applications can be used in more complex contexts, it is possible to minimize the human factor during the development process, and AI-based decision-making can be integrated into RPA routines. This paper also presents a current overview of the used terminology. Moreover, it shows that by integrating AI, some unseen challenges in RPA projects can emerge, but also a lot of new benefits will come along with it. Based on the outcome, it is concluded that the topic offers a lot of potential, but further research and development is required. The result of this study help researches to gain an overview of the state-of-the-art in combining RPA and AI.
To evaluate the quality of sleep, it is important to determine how much time was spent in each sleep stage during the night. The gold standard in this domain is an overnight polysomnography (PSG). But the recording of the necessary electrophysiological signals is extensive and complex and the environment of the sleep laboratory, which is unfamiliar to the patient, might lead to distorted results. In this paper, a sleep stage detection algorithm is proposed that uses only the heart rate signal, derived from electrocardiogram (ECG), as a discriminator. This would make it possible for sleep analysis to be performed at home, saving a lot of effort and money. From the heart rate, using the fast Fourier transformation (FFT), three parameters were calculated in order to distinguish between the different sleep stages. ECG data along with a hypnogram scored by professionals was used from Physionet database, making it easy to compare the results. With an agreement rate of 41.3%, this approach is a good foundation for future research.