Informatik
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Big Data und Cloud Systeme werden zunehmend von mobilen, benutzerzentrierten und agil veränderbaren Informationssystemen im Kontext von digitalen sozialen Netzwerken genutzt. Metaphern aus der Biologie für lebendige und selbstheilende Systeme und Umgebungen liefern die Basis für intelligente adaptive Informationssysteme und für zugehörige serviceorientierte digitale Unternehmensarchitekturen. Wir berichten über unsere Forschungsarbeiten über Strukturen und Mechanismen adaptiver digitaler Unternehmensarchitekturen für die Entwicklung und Evolution von serviceorientierten Ökosystemen und deren Technologien wie Big Data, Services & Cloud Computing, Web Services und Semantikunterstützung. Für unsere aktuellen Forschungsarbeiten nutzen wir praxisrelevante SmartLife Szenarien für die Entwicklung, Wartung und Evolution zukunftsgerechter serviceorientierter Informationssysteme. Diese Systeme nutzen eine stark wachsende Zahl externer und interner Services und fokussieren auf die Besonderheiten der Weiterentwicklung der Informationssysteme für integrierte Big Data und Cloud Kontexte. Unser Forschungsansatz beschäftigt sich mit der systematischen und ganzheitlichen Modellbildung adaptiver digitaler Unternehmensarchitekturen - gemäß standardisierter Referenzmodelle und auf Standards aufsetzenden Referenzarchitekturen, die für besondere Einsatzszenarien auch bei kleineren Anwendungskontexten oder an neue Kontexte einfacher adaptiert werden können. Um Semantik-gestützte Analysen zur Entscheidungsunterstützung von System- und Unternehmensarchitekten zu ermöglichen, erweitern wir unser bisheriges Referenzmodell für ITUnternehmensarchitekturen ESARC – Enterprise Services Architecture Reference Cube – um agile Mechanismen der Adaption und Konsistenzbehandlung sowie die zugehörigen Metamodelle und Ontologien für Digitale Enterprise Architekturen um neue Aspekte wie Big Data und Cloud Kontexte.
In dieser Ausarbeitung geht es um den aktuellen Stand der Digitalisierung der Textilindustrie. Sie dient als Grundlage zur Master-Thesis und soll die Frage beantworten, ob ein Informations-System, das die Textilprozesskette begleitet, benötigt wird. Dazu werden die einzelnen Prozessschritte kurz erläutert. In der Ausarbeitung wird auch die Verbindung zwischen der Textilindustrie und den neuen Möglichkeiten mit dem Internet der Dinge beleuchtet.
Requirements Engineering (RE) umfasst sämtliche systematische Schritte zur Entwicklung eines Systems, um die Bedürfnisse der Nutzer und Vorgaben, die an dieses gestellt werden, zu erfüllen. Das RE eines ausgewählten Herstellers für klinische Informationssysteme (KIS) wurde untersucht und es stellt sich als intransparent als auch teilweise unzureichend dar. Das Ausmaß des Einsatzes von systematischen Vorgehensweisen und Methoden zum RE wurden beim ausgewählten KIS-Hersteller analysiert. Die Analyse zeigt, dass RE weit verbreitet ist, aber differenziert betrieben wird.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Stand der Technik des RE für die KIS Entwicklung zu ermitteln. Es werden wichtige Faktoren des RE für die Entwicklung von KIS beschrieben. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden als erster Schritt für die Optimierung des RE des ausgewählten KIS-Herstellers dienen.
Die Arbeit stellt die Möglichkeiten von 3D-Controllern für den Einsatz in der interventionellen Radiologie und insbesondere für die Steuerung der Echtzeit-Magnetresonanztomographie (MRT) dar. Dies ist interessant in Bezug auf die kontrollierte Navigation in ein Zielgewebe. Dabei kann der Interventionalist durch Echtzeit- Bildgebung den Verlauf des Eingriffs verfolgen, allerdings kann er bisher das MRT während der Durchführung des Eingriffs nicht selbst steuern, da dies durch den Assistenten im Nebenraum erfolgt. Die Kommunikation ist bei dem hohen Geräuschpegel aber sehr schwer. Diese Arbeit setzt an dieser Stelle an und analysiert 3D-Controller auf die Eignung für die Echtzeit-Steuerung eines MRTs. Dabei wurden trackingbasierte und trackinglose Geräte betrachtet. Als Ergebnis ließ sich festhalten, dass trackingbasierte Verfahren weniger geeignet sind, aufgrund der nicht ausreichenden Interpretation der Eingaben. Die trackinglosen Geräte hingegen sind aufgrund der korrekten Interpretation aller Eingaben und der intuitiven Bedienung geeignet.
In der Medizin existieren verschiedene Reifegradmodelle, die die Digitalisierung von Krankenhäusern unterstützen können. Die Anforderungen an ein Reifegradmodell für diesen Zweck umfassen Aspekte aus allgemeinen und spezifischen Bereichen des Krankenhauses. Die Analyse der Reifegradmodelle HIN, CCMM, EMRAM und O-EMRAM zeigt große Lücken im Bereich des OP sowie fehlende Aspekte in der Notaufnahme auf. Ein umfassendes Reifegradmodell wurde nicht gefunden. Durch eine Kombination aus HIN und CCMM könnten fast alle Bereiche ausreichend abgedeckt werden. Zusätzliche Ergänzungen durch spezialisierte Reifegradmodelle oder sogar die Entwicklung eines umfassenden Reifegradmodells wären sinnvoll.
Informationstechnische Systeme, die den Arbeitsablauf im klinischen Bereich unterstützen, sind aktuell auf organisatorische Abläufe beschränkt. Diese Arbeit stellt einen ersten Ansatz vor, wie solch ein System in den perioperativen Bereich eingebracht werden kann. Hierzu wurde eine Workflow Engine mit einer perioperativen Prozess-Visualisierung verknüpft. Das System wurde nach Modell-View-Controller-Prinzip implementiert. Als "Controller" kommt die Workflow Engine zum Einsatz; also "Modell" ein Prozessmodell, mit den erforderlichen klinischen Daten. Der "View" wurde durch eine abgekoppelte Anwendung realisiert, welche auf Web-Technologien basiert. Drei Visualisierungen, die Workflow Engine sowie die Anbindung beider über eine Datenbankschnittstelle, wurden erfolgreich umgesetzt. Bei den drei Visualisierungen wurden jeweils eine Ansicht für den OP-Koordinator, den Springer und eine Ansicht für die Übersicht einer OP erstellt.
Anforderungen an die Mensch-Maschine-Schnittstelle im Automobil auf dem Weg zum autonomen Fahren
(2017)
In den letzten Jahrzehnten haben immer mehr Fahrerassistenzsysteme Einzug in das Automobil gefunden und bereiten damit den Weg zu vollautonomen Fahrzeugen der Zukunft vor. So bieten bereits viele Hersteller Ausstattungsvarianten ihrer Fahrzeuge an, die für den Umstieg in die vollautonome Zukunft gewappnet sind. Um den Menschen mit auf den Weg zu nehmen, werden einige Anforderungen an die Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) des Automobils gestellt. Für die teilautonomen Fahrzeuge der nächsten Generation gilt es, den Fahrerwechsel zwischen manuellem und autonomen Fahren für die Menschen bestmöglich zu gestalten. Die Arbeit wirft einen Blick auf ausgewählte Ansätze für zukünftige MMS-Systeme und bewertet diese anhand der Übergabezeiten zwischen Mensch und Maschine. Ein Wandel der MMS im Automobil wird empfohlen, um den Menschen mit den neuen Technologien vertraut zu machen.
In Folge der gegenwärtigen Digitalisierung in der produzierenden Industrie werden Anwendungen oder Services mit potentiell positiven Auswirkungen auf Faktoren wie Effektivität und Arbeitsqualität entwickelt. Ein geeigneter Ansatz zur Stärkung motivierender Aspekte im Arbeitskontext kann Gamification darstellen. In dieser Arbeit ist die initiale Konzeption und Evaluation eines Gamification-Ansatzes für Anwender eines KI-Service zur Maschinenoptimierung dargestellt und möglichen Anforderungen an ein Konzept zur Motivationssteigerung extrahiert.
In mehreren Untersuchungen hat sich gezeigt, dass sich die Wahrnehmung des eigenen Körpers in einer virtuellen Umgebung positiv auf die Wahrnehmung der gesamten Umgebung auswirkt. Für diese Untersuchungen wurden der Körper einer Person, oder Teile davon, als animierter Avatar aus der Ego-Perspektive dargestellt. Im Kontext der Informatikkonferenz Informatics Inside 2014 an der Hochschule Reutlingen soll in dieser Arbeit eine andere Möglichkeit der Darstellung untersucht werden. In einer prototypischen Augmented Virtuality Anwendung soll die virtuelle Umgebung um reale Inhalte erweitert werden. Es soll einer Person ermöglicht werden, Teile ihres eigenen Körpers nicht als Avatar, sondern auf Basis einer Kameraaufnahme als realistische Repräsentation wahrzunehmen. Die Arbeit beschreibt hierbei die gesetzten Ziele, sowie Aufbau und Funktionsweise der prototypischen Anwendung und deren derzeitigen Stand.
Das Provisioning Tool automaIT wurde prototypisch um die Möglichkeit eines Data Discovery erweitert, mit dem Ziel, nicht durch automaIT verwaltete Systeme anbinden und steuern zu können. Daten aus dem Data Discovery werden mittels dem Tool Facter gesammelt und können dynamisch in ausführbare Modelle von automaIT integriert und ausgewertet werden. Dadurch kann der Verlauf weiterer Provisionierungsschritte gesteuert werden, ohne dass es eines manuellen Eingriffs bedarf.
In Zusammenarbeit mit dem Medizinproduktehersteller ulrich medical wird eine User Experience und Usability Studie an der Software der im Moment eingesetzten Kontrastmittelinjektoren durchgeführt. Das Unternehmen möchte eine neue Variante eines Kontrastmittelinjektors entwickeln, der als Basis eine verbesserte Version dieser Softwares enthält. Benutzerstudien können mit den unterschiedlichsten Methoden durchgeführt werden. Das geeignete Vorgehen muss definiert und die Testpersonen in Bezug zur eingesetzten Methode ermittelt werden. Bei Medizinprodukten muss zusätzlich auf strikte Auflagen in Normen und Gesetzen geachtet werden. Die Grundlage zur Methodenauswahl bildet eine Recherche zu Usability und User Experience Vorgaben für Medizinprodukte. Die Studie wird anhand quantitativer Daten eines Usability Tests im Labor, Fragebögen zur User Experience und qualitativen Post Test- Interviews evaluiert. In erster Linie dient diese Studie der Ermittlung von möglichen Verbesserungen, welche in der darauf folgenden Masterthesis vertieft und umgesetzt werden.
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.
In der Kryochirurgie wird Kälte verwendet, um tumoröses Gewebe abzutöten. Dazu werden Kryosonden in den Tumor gestochen und stark abgekühlt. Hierbei gibt es verschiedene Herausforderungen, welchen computergestützt begegnet werden kann. Diese Arbeit gibt die Ergebnisse einer Literaturrecherche zu den Herausforderungen wieder. Die vorgestellten Arbeiten beschäftigten sich mit der Simulation des im Tumor entstehenden Eisballs, dem korrekten Positionieren der Kryosonden im Tumor, dem Überwachen des Eingriffs sowie dem Entwickeln von Simulationen für Trainingszwecke. Dabei zeigt sich, dass der Einsatz von computergestützten Lösungen die Kryochirurgie für Operateur und Patient verbessern kann.
Am Körper getragenen Geräte, sog. Wearables, kommunizieren in der Regel über Bluetooth-Low-Energy (BLE) mit dem Smartphone. Viele Anwendungen, insbesondere im Bereich Gesundheit und AAL, basieren auf der Zusammenarbeit von Wearables mit SmartHome-Geräten. Diese Arbeit präsentiert die Definition und Implementierung von einem neuen BLE Profil für EKG, das Streaming der Signal zum SmartPhone und die Möglichkeit, mehrere solcher Biosignale parallel zu streamen, besitzt. Die Datenarchitektur der App erlaubt eine konfigurierbare Synchronisation der Signal mit dem SmartHome.
Der lokale Bekleidungseinzelhandel steht unter immer stärkerem Konkurrenzdruck durch Versandunternehmen. Zusätzlich bestehen durch gewachsene Architekturen eine Reihe von Wachstumshemmnissen. Daher sollen hier eine Reihe von Ansätzen zur Gestaltung datenzentrierter Unternehmensarchitekturen für den Bekleidungseinzelhandel vorgestellt werden. Sie basieren auf dem Einsatz von RFID zur Gewinnung von Kundenprofilen in den Niederlassungen und dem Einsatz von Big-Data basierten Auswertungs- und Analysemechanismen. Mit den vorgestellten Konzepten ist es Unternehmen des Bekleidungseinzelhandels möglich, ähnlich wie Versandunternehmen, individuelle Ansprachen des Kunden und Angebote zu entwickeln
Scroll-activated animations eröffnen Webentwicklern neue Möglichkeiten der Interaktion und Präsentation von Inhalten. Durch die Animation von Bildern, Texten und weiteren Elementen einer Website soll der Nutzer durch die neue Darstellungsart positiv überrascht werden. Ziel ist es, dem Nutzer die Inhalte interessanter und möglichst gezielt zu vermitteln. Es stellt sich jedoch die Frage, ob die dadurch gesteigerte User Experience zulasten der Usability erfolgt. Unter Umständen führen die Animationen beim Nutzer zwar zu einem Aha-Effekt, setzen jedoch die Benutzerfreundlichkeit herab. Aus diesem Grund geht die Arbeit auf den Aspekt der Usability und User Experience dieser Animationen ein und untersucht den tatsächlichen Mehrwert des Einsatzes von Scroll-Animationen mithilfe von Webanalysetools. Durch den Vergleich mit einer inhaltlich identischen Seite sollen die oben genannten Effekte untersucht werden. Zusätzlich sollen die Ergebnisse nach Gerätetypen aufgeschlüsselt werden, um mögliche Unterschiede aufzudecken.
Diese Ausarbeitung befasst sich mit der Fragestellung, inwiefern interaktive Systeme innerhalb eines historischen Ausstellungskontextes herangezogen werden können, um die methodische Vermittlung von Informationen zu fördern und zu unterstützen. Als Anwendungsfall wird hierbei auf das Schloss Aulendorf zurückgegriffen.
Mittlerweile ist der Einsatz von technischen Hilfsmitteln zu Analysezwecken im Sport fester Bestandteil im Trainingsalltag von Trainern und Athleten. In nahezu jeder Sportart werden Videoaufzeichnungen genutzt, um die Bewegungsausführung zu dokumentieren und zu analysieren. Allerdings reichen Aufnahmen von einem statischen Standort oftmals nicht mehr aus. An dieser Stelle kann Virtual Reality (VR) eine Lösung dieses Problems bieten. Durch VR kann der aufgezeichneten Szene eine weitere Ebene hinzugefügt und die Bewegungsabläufe neu und detaillierter bewertet werden. Um Bewegungen in einer virtuellen Umgebung abzubilden, müssen diese mittels Motion Capturing (MoCap) aufgezeichnet werden. Ziel dieser Arbeit ist es, herauszufinden, ob das MoCap System Perception Neuron in der Lage ist, Bewegungen in hoher Geschwindigkeit zu erfassen.
Im Rahmen der wissenschaftlichen Vertieung werden unterschiedliche empirische Forschungsmethoden erörtert.
Im ersten Schritt werden die Grundlagen der empirischen Forschungsmethoden ermittelt und klassifiziert. Nach der Klassifikation der Forschungsmethoden werden zwei Forschunsmethoden angewandt. Die Auswahl der Methoden fällt auf die quantitative und qualitative Forschungsmethode.
Diese Forschungsmethoden werden während der Analysephase eingesetzt, um den weltweiten Ist-Zustand der Tochtergesellschaften zu ermitteln. Hierbei geht es um die Analyse des Import- und Export-Prozesses bei den Tochtergesellschaften der HUGO BOSS AG. Ziel ist es, die Ergebnisse für die Master Thesis einzusetzen. Anhand der Ergebnisse können Gemeinsamkeiten oder auch Abweichungen im Zollabwicklungsprozess aufgezeigt werden, die später in der Konzeption berücksichtigt werden.
Hierzu wird die qualitative Methode eingesetzt, welche die Basis für die Konzeptionierung der Umfrage liefert. Abschließend wurde für die Verifikation der Ergebnisse die qualitative Methode für die Interviews eingesetzt.
Die Kombination von Softwareproduktlinien und agiler Softwareentwicklung in der Automobilbranche ist vielversprechend. Das Ziel ist hierbei, sowohl die Vorteile agiler Methoden wie kurze Entwicklungszyklen als auch die Vorteile systematischer Wiederverwendung wie beispielsweise das effektive Management von Varianten zu erzielen. Allerdings ist die Kombination auch mit Herausforderungen verbunden und erfordert eine geeignete Einführungs- oder Transformationsstrategie. Basierend auf Erkenntnissen einer Interviewstudie und existierenden Produktlinienentwicklungen werden Herausforderungen und Lösungsideen aufgezeigt.
Neue Modelle für digitale Unternehmensarchitekturen mit Big Data, Services & Cloud Computing, mobilen Systemen, Internet of Things sowie Industrie 4.0 Ökosystemen machen eine enge Kooperation verschiedener Partner aus Wissenschaft, Anwendungsunternehmen, öffentlichen Organisationen, Softwarehersteller und IT- Dienstleister notwendig. Ziel dieser Zusammenarbeit ist die Zusammenführung neuer Konzepte und Möglichkeiten der Informationstechnologie zur bestmöglichen Unterstützung sich verändernder Unternehmensziele und -strategien. Software- und Unternehmensarchitekturen spielen hierbei eine zentrale Rolle. So werden Anforderungen bezüglich Flexibilität und Agilität in digitalen Unternehmen wesentlich durch serviceorientierte Ansätze unterstützt. Der Ordnungsgrad und die kosteneffiziente Gestaltung komplexer IT-Landschaften soll durch Digital Enterprise Architecture Management deutlich verbessert werden – passend zu neuen Möglichkeiten von Services & Cloud Computing, Big Data, sowie kollaborativen Geschäftsprozessen.
Das digitale Unternehmen erfordert neue Konzepte des Digital Enterprise Computing. Dieses umfasst eine interdisziplinäre Verbindung von Vorgehensweisen aus der Informatik, der Ökonomie und weiteren relevanten Wissenschaftsdisziplinen. Neue Architekturen mit integrierten Mobility-Systemen, kollaborativen Geschäftsprozessen, Big Data und Cloud-Ökosystemen beflügeln aktuelle und künftige Geschäftsstrategien und machen die digitale Transformation zu neuen Geschäftsfeldern erst möglich. Dafür ist eine enge Kooperation verschiedener Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft notwendig. Die Jahreskonferenz Digital Enterprise Computing positioniert die Gesellschaft für Informatik als wissenschaftlichen Mitveranstalter und vertieft Erfahrungen aus dem Arbeitskreis Enterprise Architecture Management der Fachgruppe Architekturen im Fachbereich Softwaretechnik der Gesellschaft für Informatik.
Mammographie-Geräte werden in der Diagnostik von Mammakarzinomen eingesetzt. Die ursprüngliche Technik wurde in den letzten Jahren von analogen Röntgenfilmen zu digital integrierten Systemen weiterentwickelt. Durch die Tomosynthese, bei der in einem Schnittbildverfahren mehrere Schichten des Organismus untersucht werden können, können auch überlagerte Strukturen sichtbar gemacht werden. Um als adäquate Grundlage zur Diagnostik von malignen Tumoren dienen zu können, müssen einige qualitative Anforderungen erfüllt werden. Bisher gibt es wenig Literatur, die Anforderungen und den Aufbau solcher Geräte systematisch beschreiben. Im Rahmen dieser Arbeit werden auf Basis der Literatur und bestehender Systeme die qualitativen Anforderungen identifiziert. Der prinzipielle Aufbau solcher Systeme wird anhand der einzelnen Systembausteine in der semiformalen Notationssprache SysML gezeigt. Die grundlegende Funktionsweise eines tomosynthesefähigen Mammographie Gerätes wird in dieser Arbeit zusammenfassend und anhand der einzelnen Systembausteine beschrieben. Diese Arbeit dient der Vermittlung eines umfassenden Verständnisses für die digitale Mammographie, um als Grundlage für die Dokumentation von qualitativen Anforderungen dienen zu können.
Im Rahmen der Vernetzung des Autos drängen neue Wettbewerber in die Automobilindustrie. Mittels disruptiver Innovationsmethoden haben Google, Apple, Facebook und Co. bereits Branchen grundlegend verändert und Marktführer wie Nokia oder Otto innerhalb weniger Jahre abgelöst. Die folgende Arbeit befasst sich mit diesen Methoden und der Fragestellung, wie sie in den automotiven Produktentstehungsprozess integriert werden können, um nachhaltig erfolgreiche Geschäftsmodelle am Markt platzieren zu können.
Integrierte Schaltkreise (IC) sind ein integraler Bestandteil vieler Geräte wie zum Beispiel Smartphones, Computer oder Fernseher. Auf den Schaltkreisen werden immer mehr Funktionen integriert. Um die Arbeit auch zukünftig in gegebener Zeit bewältigen zu können, bedarf es daher einer Möglichkeit für die gleichzeitige Zusammenarbeit der Entwickler. Unter dem Arbeitstitel eCEDA (eCollaboration for Electronic Design Automation) wird ein Konzept für eine Webanwendung entwickelt, die die Echtzeitkollaboration von Entwicklern im Chipentwurf ermöglichen soll. Dieses Konzept sowie verschiedene Aspekte der Kollaboration werden in dieser Arbeit behandelt.
Die Energiewende bietet reichlich Fragen für verschiedenste Wissenschaftsdisziplinen einschließlich der Informatik und Wirtschaftsinformatik (WI). Bedauerlicherweise wurde bisher der Bereich der regionalen Energiegenossenschaften und kleinerer Energieversorgungsunternehmen weitgehend von der WI-Forschung vernachlässigt. Der vorliegende Beitrag stellt die aktuelle Situation dieser Organisationen dar und konzentriert sich auf die bestehende Wissenslücke von Geschäftsmodellen (GM) für Energiegenossenschaften (EG) als Zusammenschluss aus Privatpersonen oder kleinen Unternehmen, welche primär regionale, erneuerbare Energie produzieren. Die Modell- und Theorieentwicklung basiert auf der klassischen Literaturrecherche, Fallstudien in der Energiewirtschaft (EW), sowie grafischer Modellierung. Als Ergebnis wird das Referenzgeschäftsmodell einer EG als morphologischer Business Model Canvas vorgestellt. Dieses singuläre GM wird um die Darstellung des Wertschöpfungsnetzwerks, welches die strukturelle Einbindung der Akteure in das digitale Ökosystem der EG berücksichtigt, erweitert. Das aus der Forschung resultierende Referenzmodell dient der kritischen Überprüfung empirisch vorfindbarer GM und zur weiteren Entwicklung von Unternehmensarchitekturen digitaler Unternehmensverbünde.
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.
Ziel der wissenschaftlichen Vertiefung ist es, ein Konzept einer Benutzeroberfläche für ein Fahrassistenzsystem zu entwickeln und zu evaluieren. Das Fahrassistensystem soll dem Fahrer dabei helfen, sicher und energieeffizient zu fahren. Aufgabe ist es, ein Darstellungskonzept zu erstellen und zu evaluieren. Dabei sind die besonderen Anforderungen an Sekundärinteraktionen im Fahrzeug zu berücksichtigen. Ziel der konzeptionellen Phase ist es, eine möglichst ablenkungsfreihe Darstellung zu entwickeln. Dazu werden Normen, Guidelines und Standards der In-Car Interaction zusammenfassend beschrieben und angewendet. Ergebnis ist ein modular umsetzbares Darstellungskonzept, dessen Ablenkungsfreiheit durch einen Lane- Change-Test evaluiert wird.
Ein nicht unerheblicher Anteil der Autounfälle ist auf Müdigkeit am Steuer zurückzuführen. Um Unfälle aufgrund von Müdigkeit zu vermeiden, existieren schon einige Ansätze wie beispielsweise die Erkennung der Fahrweise. Im Rahmen des IOT-Labors des Masterstudiengangs Human Centered Computing der Hochschule Reutlingen sollen verschiedene Fahrassistenzsysteme entwickelt und getestet werden, um Unfälle aufgrund von Müdigkeit zu verhindern. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Müdigkeitserkennung über Computer Vision (CV) und das Elektrokardiogramm (EKG). Im Rahmen dieses Papers wird die Müdigkeitserkennung über CV am Steuer mittels den Open Source Bibliotheken OpenCV und Dlib und dem Embedded PC Nvidia Jetson Nano verwirklicht. Die Müdigkeit über EKG wird über den Herzschlag und die Herzfrequenzvariabilität erkannt. Ebenfalls wurde in dieser Arbeit eine Schnittstelle aus CV und EKG entwickelt, um aus den Python-Skripten der Müdigkeitserkennung über Computer Vision und der Müdigkeitserkennung über EKG die zur Erkennung wichtigen Daten zusammenzufassen. Diese werden anschließend zu einem gesamten Ergebnis ausgewertet.
Die Navigation mit dem E-Bike soll eine positive Nutzerfahrung sein. Deshalb wurde im Zuge dieser Arbeit im Rahmen von Bosch E-Bike Systems ein multimodales smart User Interface (MSUI) entwickelt. Das Konzept umfasst visuelle Turn-by-Turn Signale, taktile Vibrationssignale im Lenker und eine auditive Sprachausgabe. Ziel der Arbeit ist ein Prototyp, der sich für die Evaluation von Nutzerbedürfnissen in Bezug auf verschiedene multimodale Rückmeldemöglichkeiten eignet.
Ganz gleich, ob im privaten oder beruflichen Alltag, begleiten uns digitale Medien heute nahezu überall. Dabei dienen sie nicht nur zur Unterhaltung, sondern helfen uns, Arbeitsabläufe effizienter und produktiver durchzuführen. Doch die Arbeit des Menschen ist bei Weitem nicht überflüssig geworden. Durch die steigenden Anforderungen ist die Nachfrage nach qualifiziertem Fachpersonal heute höher denn je. Währenddessen müssen Mitarbeiter in der Lage sein, mit der rasanten Entwicklung neuer Produkte und Technologien Schritt zu halten. Dabei ist eine qualitative Aus- und Weiterbildung unumgänglich. Beginnend mit der Bildung von Medienkompetenz in Schulen bis hin zur Fach- und Berufsbildung sowie beruflichen Weiterbildung, muss der Umgang mit digitalen Technologien gelehrt sein. Darüber hinaus bieten diese Technologien neue Potenziale zur Verbesserung von Bildungskonzepten und können zudem dabei helfen, den Lernerfolg zu steigern.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Evaluation einer VR-basierten Lernumgebung und untersucht mögliche Auswirkungen auf den Lernerfolg durch die verkörperte Darstellung eines virtuellen Instruktors. Dazu wurde die technische Implementierung einer kollaborativen Lernumgebung vorgenommen, mit welcher anschließend eine Versuchsreihe mit 16 Probanden durchgeführt wurde. Im Hinblick auf eine mögliche Steigerung der Effizienz in der eigenständigen Bewältigung von Montageaufgaben nach unterschiedlichen Instruktionsarten, wurden keine signifikanten Leistungsverbesserungen festgestellt.
In dieser Arbeit werden verschiedene Lösungsansätze für die Konstruktion von Display-Walls in digitalen Schowrooms gesammelt und evaluiert. Besonders interessant ist dabei ein digitaler Ansatz, bei dem die Ausgabegeräte von den Zuspielern getrennt sind. Diese Lösung verspricht eine große Flexibilität und eine einfache Erweiterbarkeit im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen. Um diese Aussagen zu prüfen, soll ein funktionaler Prototyp auf Basis der Ergebnisse entwickelt werden.
Durch das breite Angebot an Cloud-Plattformen fällt es schwer, die passende Plattform für einen bestimmten Anwendungsfall auszuwählen. Es wird häufig die Frage gestellt, welche Unterschiede die einzelnen Cloud Plattformen aufweisen und welche Eigenschaften und Vorteile jede einzelne besitzt. In diesem Artikel werden deshalb zunächst die Prinzipien von Cloud Computing näher gebracht. Außerdem werden die Plattformen Amazon Web Services, Microsoft Azure, Pivotal Cloud Foundry und OpenStack näher beleuchtet und auf die Aspekte der Skalierung und Lastverteilung untersucht.
Ein stark erforschtes Gebiet der Computer Vision ist die Detektion von markanten Punkten des Gesichtszuges (englisch: facial feature detection), wie der Mundwinkel oder des Kinns. Daher lassen sich eine Vielzahl von veröffentlichten Verfahren finden, die sich jedoch teils deutlich hinsichtlich der Detektionsgenauigkeit, Robustheit und Geschwindigkeit unterscheiden. So sind viele Verfahren nur bedingt echtzeitfähig oder liefern nur mit hochaufgelösten Bildquellen ein zufriedenstellendes Ergebnis. In den letzten Jahren wurden daher Verfahren entwickelt, die versuchen, diese Problematiken zu lösen. In dieser Arbeit erfolgt eine Betrachtung dreier dieser State-of-the-Art Verfahren: Constrained Local Neural Fields (CLNF), Discriminative Response Map Fitting (DRMF) und Structured Output SVM (SO SVM), sowie deren Implementierungen. Dazu erfolgt ein empirischer Vergleich hinsichtlich der Detektionsgenauigkeit.
Haptisches Feedback ist nach zahlreichen Studien ein wichtiger Bestandteil in der medizinischen Robotik. Die meisten Systeme befinden sich jedoch noch im Forschungsstatus und verfolgen unterschiedliche Ansätze. In der Teleoperation wird mit sensorlosen und Sensor-Systemen geforscht. Sensoren bieten, im Gegensatz zu den Encodern in sensorlosen Systemen, genaue Messungen, sind allerdings teuer in der Anschaffung, schwer zu desinfizieren und müssen in OP-Besteck integriert werden. In Hands-On Systemen fühlt der Operateur im Gegensatz zu Teleoperationssystemen direkt die auftretenden Kräfte bei der Benutzung. Der Roboter bietet in diesen Systemen nur die benötigte Stabilität und Genauigkeit, gesteuert werden sie direkt durch den Menschen. Dagegen werden in Teleoperationssystemen gezielte Controller eingesetzt. Hier hat sich der für den OP entwickelte sigma.7 durchgesetzt. Gegenüber der für die Allgemeinheit entwickelten Konkurrenz bietet er haptisches Feedback in allen nötigen Freiheitsgraden und eine entsprechende Kraftrückkoppelung.
Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) bei Kindern werden häufig zu spät diagnostiziert und die Begleitung der chronischen Krankheit gestaltet sich schwierig. Der vorgestellte Ansatz erlaubt die Behandlung der Kinder in dem bekannten häuslichen Umfeld und versucht die Beziehungen zwischen Schlaf und Verhalten herauszuarbeiten. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen die Lebensqualität der Patienten verbessern und den Eltern Hilfestellung geben. Die notwendige infrastrukturelle Unterstützung wird durch medizinisches Fachpersonal geleistet, das auf einen web-basierten Service zurückgreifen kann, der sämtliche Prozesse (Diagnostik, Datenerfassung, -aufzeichnung und Training etc.) begleitet. Die anonymisierten Daten werden in einem Diagnosesystem zentral abgelegt und können so für zukünftige Behandlungsstrategien nutzbar sein. Die umfassende Lösung setzt auf zentrale Elemente von Smart-Homes und AAL auf.
Identifikation von Schlaf- und Wachzuständen durch die Auswertung von Atem- und Bewegungssignalen
(2021)
Im Rahmen der wissenschaftlichen Vertiefung soll auf Basis einer vorhandenen Gebrauchstauglichkeitsanalyse einer mobilen Applikation das Risikomanagement geplant und durchgeführt werden. Die Applikation ist Bestandteil eines In vitro-Diagnostikums, welches transplantierten Patienten im Alltag bei der Bewertung ihrer Blutwerte und des Gesundheitszustandes, sowie bei der korrekt dosierten Einnahme der erforderlichen Medikamente unterstützen soll.
Informatics Inside : Connect(IT) : Informatik-Konferenz an der Hochschule Reutlingen, 9. Mai 2018
(2018)
Mit der Informatics Inside 2018 findet diese Veranstaltungsform bereits zum 10. Mal statt und wir freuen uns besonders auf dieses Jubiläum. Die diesjährige Konferenz steht unter dem Motto "connect(IT)" und zeigt damit einmal mehr die zentrale Bedeutung der Informatik im Zusammenhang mit Vernetzungen und dies auf allen Ebenen. Es geht nicht nur um die technische Vernetzung von Maschinen und Services, sondern auch um die Vernetzung von Menschen untereinander und die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine. Gerade die letzten beiden Punkte spiegeln einen der Schwerpunkte des Masterstudiengangs Human-Centered Computing sehr schön wieder. Sie finden in dem vorliegenden Tagungsband Fachbeiträge aus dem medizinischen Umfeld ebenso wie vielfältige Anwendungen aus dem Fahrzeugsektor. Selbstverständlich spielt das Thema Sicherheit in vernetzten Umgebungen eine wichtige Rolle und auch dazu finden Sie einen spannenden Beitrag. Der Kulturwandel im Bereich der Softwareentwicklung ist ebenso ein Thema wie Simulationen in verschiedenen Zusammenhängen.
Die Informatics Inside ist eine wissenschaftliche Konferenz des Masterstudiengangs Human-Centered Computing und wird von den Studierenden organisiert und durchgeführt. Sie erhalten während ihres Masterstudiums die Gelegenheit, sich in einem Fachgebiet ihrer Wahl zu vertiefen. Dies kann an der Hochschule, in einem Unternehmen, einem Forschungsinstitut oder im Ausland durchgeführt werden. Gerade diese flexible Ausgestaltung der Lehrveranstaltung "Wissenschaftliche Vertiefung" führt zu vielfältigen Themenfeldern, die von den Studierenden bearbeitet werden. Neben der eigentlichen fachlichen Vertiefung spielt auch die Präsentation von wissenschaftlichen Ergebnissen eine wichtige Rolle und dies nicht nur während des Studiums. Ein gewähltes Fachgebiet so allgemeinverständlich aufzubereiten und zu vermitteln, dass es auch für Nicht-Spezialisten verständlich wird, stellt immer wieder eine besondere Herausforderung dar.
Anhaltend erlebt die Künstliche Intelligenz (KI) eine Renaissance in vielen Branchen. Der Trend, komplexe Zusammenhänge in Daten zu erfassen und zu nutzen, hält an. Hierbei ist jedoch der Grundgedanke des Maschinellen Lernens basierend auf empirischen Daten nicht neu. Es bleibt nach wie vor die Herausforderung, erst ein oft auch interdisziplinäres Verständnis von komplexen Zusammenhängen für verschiedenste Anwendungs-Domänen zu gewinnen, um zum Beispiel KI sinnvoll zum Einsatz zu bringen. Als Besucher der Konferenz erwarten Sie Beiträge aus den unterschiedlichsten Bereichen. Hierzu gehören zum Beispiel Müdigkeitserkennungssysteme im Automobil, ein Tastsinn auch für Roboter, aber auch neue Ansätze zur Erzeugung und Nutzung von Virtuellen Realitäten für die Erprobung des autonomen Fahrens bis hin zur Simulation von Außenboardeinsätzen in der Raumfahrt.
Die digitale Zukunft zu definieren und zu gestalten ist in aller Munde - in der Industrie, der Lehre und so auch im Fokus der diesjährigen Informatics Inside Konferenz. Dazu gehören einerseits die Möglichkeiten, die die Digitalisierung mit sich bringt, z.B. beschrieben im Umfeld Krankenhaus oder in der Pferdezucht, andererseits die Schnittstelle zwischen realer und virtueller Welt, ausgeführt an Beispielen der Gesichts- und Bewegungserkennung. Auffällig ist, dass auch die Studierenden sich immer stärker auf die Sicherheit und Privatsphäre persönlicher Daten in einer digitalen Welt fokussieren. Dazu gehören fundamentale Sicherheitsuntersuchungen für ausgewählte Domänen, z.B. Industrie 4.0 oder Smart Home, wie auch die Betrachtung konkreter Einsatzszenarien, wie das autonome Fahren, die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und dem neuen Personalausweis. Darüber hinaus stellen die Studierenden ihre Master-Projekte in Kurzbeiträgen vor.
Die Teilnehmer erfüllen nicht nur den Anspruch, die Ergebnisse ihrer Arbeit in schriftlicher Form anschaulich auszuarbeiten, sondern auch interaktiv vor ihrem Publikum zu verteidigen und zu diskutieren. Die Informatics Inside bietet somit ein Forum für Studierende, um während des Studiums zum einen die Ergebnisse ihrer Arbeit professionell einem interessierten Publikum zugänglich zu machen und zum anderen Anregungen anderer Vertiefungsgebiete aufzunehmen, aber auch die Arbeiten anderer kritisch zu hinterfragen.
Die Themen der Konferenz gehen von Präsentationen historischer Inhalte mit interaktiven Systemen (in Museen), über die Erstellung einer Risikomanagementakte im Medizinumfeld, bis zu den Interaktionsgeräten in VR-Anwendungen. In dieser Ausgabe der Informatics Inside ist der inhärent interdisziplinäre Charakter der Informatik mehr denn je spürbar. Denn die Informatik ist auch "inside" der Kunst, der Medizin, der Chemie und der Textilien.
Bereits zum elften Mal findet nun die Studierendenkonferenz Informatics Inside statt. Als Teil des Masterstudiengangs Human-Centered Computing organisieren Masterstudierende selbständig eine vollumfängliche wissenschaftliche Konferenz. Die Informatik ist nach wie vor ständigem Wandel unterworfen. Unsere Studierenden tragen diesem Wandel bei, indem sie in ihrer wissenschaftllichen Vertiefung aktuelle Problemstellungen durch innovative Konzepte lösen. Inzwischen ist die Informatik aber auch nicht immer sofort sichtbar. Das merken wir immer dann, wenn etwas nicht wie vorgesehen funktioniert. Das diesjährige Motto der Informatics Inside ist experience (IT);, verdeckt als Funktionsaufruf:).
Die Informatics Inside-Konferenz findet in diesem Jahr zum dritten Mal statt. Mit dem Thema "Grenzen überwinden – Virtualität erweitert Realität" stellt sich die Veranstaltung einem aktuellen Schwerpunkt, der viele Interessierte aus Wirtschaft, Wissenschaft und Forschung anzieht. Die Konferenz hat sich von einer Veranstaltung für die Masterstudenten des Studiengangs Medien- und Kommunikationsinformatik zu einer offenen Studentenkonferenz entwickelt. Um die Qualität weiter zu steigern wurde parallel dazu ein zweistufiges Review-Verfahren für Beiträge dieses Tagungsbandes eingeführt.
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.
Das Motto in diesem Jahr lautet: "Human Centered Computing", als Einstimmung auf den Schwerpunkt unseres neuen Masterprogramms. Human-Centered Computing betrachtet die Anwendung der menschlichen Informationsverarbeitung auf Computersysteme sowie deren nutzerzentrierte Gestaltung. Die Beiträge vertiefen beispielsweise Themen der Mensch-Maschine-Interaktion, nutzerorientierte Softwareentwicklung, kollaborative Umgebungen oder virtuelle Realität.
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
Interdisziplinarität ist zwar in aller Munde, ist allerdings häufig schwer praktizierbar. Jedoch erfolgt interessante Forschung häufig an den Schnittstellen einzelner Gebiete. Als Besucher der Konferenz erwarten Sie Beiträge aus unterschiedlichsten Bereichen, wie zum Beispiel e-Learning, automatische Emotionserkennung und -animation, der Mensch-Roboter Interaktion, Fahrerassistenzsysteme, Mechanismen der Wahrnehmung in Virtuellen Welten und der Verarbeitung von digitalen Menschmodellen. Die vorgestellten Arbeiten sind entweder an der Informatik-Fakultät selbst oder extern in Zusammenarbeit mit einem forschenden Unternehmen bzw. mit einem Forschungsinstitut entstanden. Darüber hinaus werden Arbeiten von anderen Fakultäten präsentiert.
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.