Informatik
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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.
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.
On the design of an urban data and modeling platform and its application to urban district analyses
(2020)
An integrated urban platform is the essential software infrastructure for smart, sustainable and resilitent city planning, operation and maintenance. Today such platforms are mostly designed to handle and analyze large and heterogeneous urban data sets from very different domains. Modeling and optimization functionalities are usually not part of the software concepts. However, such functionalities are considered crucial by the authors to develop transformation scenarios and to optimized smart city operation. An urban platform needs to handle multiple scales in the time and spatial domain, ranging from long term population and land use change to hourly or sub-hourly matching of renewable energy supply and urban energy demand.
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 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.
Semi-automated image data labelling using AprilTags as a pre-processing step for machine learning
(2019)
Data labelling is a pre-processing step to prepare data for machine learning. There are many ways to collect and prepare this data, but these are usually associated with a greater effort. This paper presents an approach to semi-automated image data labelling using AprilTags. The AprilTags attached to the object, which contain a unique ID, make it possible to link the object surfaces to a particular class. This approach will be implemented and used to label data of a stackable box.
The data is evaluated by training a You Only Look Once (YOLO) net, with a subsequent evaluation of the detection results. These results show that the semi-automatically collected and labelled data can certainly be used for machine learning. However, if concise features of an object surface are covered by the AprilTag, there is a risk that the concerned class will not be recognized. It can be assumed that the labelled data can not only be used for YOLO, but also for other machine learning approaches.
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:).
Automatic classification of rotating machinery defects using Machine Learning (ML) algorithms
(2020)
Electric machines and motors have been the subject of enormous development. New concepts in design and control allow expanding their applications in different fields. The vast amount of data have been collected almost in any domain of interest. They can be static; that is to say, they represent real-world processes at a fixed point of time. Vibration analysis and vibration monitoring, including how to detect and monitor anomalies in vibration data are widely used techniques for predictive maintenance in high-speed rotating machines. However, accurately identifying the presence of a bearing fault can be challenging in practice, especially when the failure is still at its incipient stage, and the signal-to-noise ratio of the monitored signal is small. The main objective of this work is to design a system that will analyze the vibration signals of a rotating machine, based on recorded data from sensors, in the time/frequency domain. As a consequence of such substantial interest, there has been a dramatic increase of interest in applying Machine Learning (ML) algorithms to this task. An ML system will be used to classify and detect abnormal behavior and recognize the different levels of machine operation modes. The proposed solution can be deployed as predictive maintenance for Industry 4.0.
Power line communications (PLC) reuse the existing power-grid infrastructure for the transmission of data signals. As power line the communication technology does not require a dedicated network setup, it can be used to connect a multitude of sensors and Internet of Things (IoT) devices. Those IoT devices could be deployed in homes, streets, or industrial environments for sensing and to control related applications. The key challenge faced by future IoT-oriented narrowband PLC networks is to provide a high quality of service (QoS). In fact, the power line channel has been traditionally considered too hostile. Combined with the fact that spectrum is a scarce resource and interference from other users, this requirement calls for means to increase spectral efficiency radically and to improve link reliability. However, the research activities carried out in the last decade have shown that it is a suitable technology for a large number of applications. Motivated by the relevant impact of PLC on IoT, this paper proposed a cooperative spectrum allocation in IoT-oriented narrowband PLC networks using an iterative water-filling algorithm.
Our paper gives first answers on a fundamental question: how can the design of architectures of intelligent digital systems and services be accomplished methodologically? Intelligent systems and services are the goals of many current digitalization efforts today and part of massive digital transformation efforts based on digital technologies. Digital systems and services are the foundation of digital platforms and ecosystems. Digtalization disrupts existing businesses, technologies, and economies and promotes the architecture of open environments. This has a strong impact on new value-added opportunities and the development of intelligent digital systems and services. Digital technologies such as artificial intelligence, the Internet of Things, services computing, cloud computing, big data with analytics, mobile systems, and social enterprise networks systems are important enablers of digitalization. The current publication presents our research on the architecture of intelligent digital ecosystems and products and services influenced by the service-dominant logic. We present original methodological extensions and a new reference model for digital architectures with an integral service and value perspective to model intelligent systems and services that effectively align digital strategies and architectures with artificial intelligence as main elements to support intelligent digitalization.