D. Software
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Architektur für ein Qualitätsmanagementsystem zur Verbesserung der Relevanz von Suchergebnissen
(2023)
Die Suchfunktion ist in vielen Softwareprodukten eine wichtige Komponente, die häufig zur Navigation in der Anwendung dient. Gerade, wenn große Datenmengen bereitgestellt werden, wie es bei Streamingdiensten (Netflix, Spotify) oder bei E-Commerce-Plattformen (Amazon, Zalando) der Fall ist, ist es wichtig, dass die Suchergebnisse für den Nutzer relevant sind. Eine für den Nutzer effektive Navigation mit der Suchfunktion ist nur möglich, wenn die Suchergebnisse eine ausreichend große Relevanz für den Nutzer bieten. Die Organisationen, welche die oben genannten Dienste betreiben, versuchen daher, die Relevanz ihrer Suchergebnisse zu optimieren. Eine Optimierung auf Relevanz ist zwar für eine spezielle Suche einfach, jedoch können dabei häufig Seiteneffekte auftreten, welche die Relevanz über alle Suchen verschlechtern. In einem E-Commerce-Shop kann das Einfiihren des Synonyms „Birne -> Glühbirne" dafür sorgen, dass Nutzer, die Gliihbirnen kaufen wollen und nach „Birne" suchen nun auch Gliihbirnen finden. Falls Nutzer aber das Obst Birne kaufen möchten, sind die Ergebnisse für diese Gruppe irrelevant. Bei einer Optimierung der Relevanz über alle Suchen können Qualitätsmanagementsysteme unterstützen. Ein Qualitätsmanagementsystem fiir die Relevanz von Suchergebnissen muss nicht nur fachliche und technische, sondern auch organisatorische Anforderungen beachten, um die Optimierungspotenziale vollständig auszuschöpfen. Diese Arbeit erläutert diese Anforderungen und stellt eine Architektur für ein Qualitätsmanagementsystem vor. Die Architektur wird hinsichtlich der Erfüllung der erläuterten Anforderungen analysiert. Desweiteren werden die Vor- und Nachteile fiir die jeweiligen Architekturentscheidungen unter Betrachtung der Anforderungen diskutiert. Das Ziel der Arbeit ist es, die Architektur entsprechend zu erläutern, sodass eine Organisation diese für sich angepasst implementieren kann.
Die Digitalisierung hat Auswirkung auf die Entwicklung von Produkten. Die Teams werden agiler, die Kunden haben als Eigentümer eines Produktes Mitspracherecht und bestimmen gemeinsamen mit den Entwicklern, welche Features als Nächstes aus dem vordefinierten Backlog in dem nächsten Sprint als Inkrement eingebaut und ausgeliefert werden. Durch die enge Zusammenarbeit werden die Release-Zyklen eines Produktes kürzer und es werden mehr Features als in der Vergangenheit bei nicht agilen Methoden deployt. Durch die kurzen Release-Zyklen werden viele unterschiedlichen Versionen ausgerollt. Dies hat zur Folge, dass Fehler, die vorher durch das Testen nicht entdeckt worden sind, auf einer produktiven Umgebung ausgerollt werden. Hat der Fehler eine starke Auswirkung auf die Benutzung der Anwendung, dann besteht die Möglichkeit, die Änderung manuell durchzuführen. Diese muss beim nächsten Release eingebaut werden. Wenn die Release-Zyklen länger werden, birgt es die Gefahr, dass viele manuelle Änderungen in der Zeit entstehen. Der ausgerollte Zustand entspricht nach einer bestimmten Zeit nicht mehr dem eingecheckten Zustand im Git-Repository. An der Stelle bietet der GitOps-Ansatz eine mögliche Abhilfe, um den ausgerollten Ist-Zustand durch regelmäßiges Pullen so nah wie möglich an dem im Repository eingecheckten Soll-Zustand zu halten.
Für EDB, das e-Learning Datenbank Portal der TH Köln, soll im Zuge dieser Arbeit eine Komponente zum Verwalten und Durchführen von Mehrspieler-Livequiz entwickelt werden. Um die Motivation der Nutzer zu erhöhen, soll diese an die unter der Zielgruppe verbreitetsten Nutzertypen des Hexad-Frameworks angepasst werden. Dazu wurde eine Umfrage mit Studierenden der TH Köln durchgeführt. Mithilfe der validen Antworten (N=52) wurde unter anderem die Verteilung der Übereinstimmung mit den sechs Nutzertypen Philanthropist,
Socializer, Free Spitit, Achiever, Player sowie Disruptor ermittelt. Neben der Übereinstimmung mit den Nutzertypen wurden auch verschiedene technische Daten wie Bildschirmauflösungen und verwendete Browser und Betriebssysteme erhoben, welche beim Testen der Anwendung eine optimale Darstellung derselben bei einem möglichst großen Anteil der Zielgruppe bedingen könnten. In mehreren Schritten, von einer Betrachtung etablierter Alternativen bis zur Entwicklung eines Wireframes, wurde eine konzeptuelle
Lösung entwickelt und realisiert. Dabei wurde ein Datenbankschema zur Speicherung der Quiz, Fragen und Antworten mitsamt einer API designt und angelegt. Das Ergebnis ist die Implementation einer Anwendung, welche alle Must-Have und mehrere Nice-To-Have Anforderungen erfüllt. Mit dieser können Quiz mit Fragen und Antworten erstellt, bearbeitet, gelöscht und in Quizräumen von mehreren Personen synchron gelöst werden. Es werden Zwischenergebnisse für die einzelnen Fragen und eine Rangliste mit den Endergebnissen eines Quiz angezeigt. Für eine Weiterentwicklung wurden acht
Verbesserungsansätze erdacht.
Untersuchung der Cross-Plattform-Entwicklung am Beispiel von visueller Darstellung von Messdaten
(2022)
In speziellen Fällen ist es notwendig oder gewünscht, eine Anwendung für unterschiedliche Plattformen wie beispielsweise Webbrowser, PCs, Smartphones und Tablets zu entwickeln um möglicherweise eine breitere Nutzerzahl anzusprechen oder einen plattformunabhängigen Betrieb zu ermöglichen. Dies hat in der Vergangenheit dafür gesorgt, dass der Entwicklungs- aufwand potenziert wurde, da für jede Plattform eigener Quellcode implementiert werden musste. Aufgrund dieser Tatsache ist in Einzelfällen für weniger verbreitete Platt-formen nicht entwickelt worden. Für genau dieses Problem versprechen die Cross-Plattform-Entwicklungsmöglichkeiten eine Lösung, welche in den letzten Jahren durch die Entwicklung entsprechender Frameworks ermöglicht worden ist.
In dieser Arbeit werden unterschiedliche Frameworks untersucht und für eine Auswahl wird eine detaillierte Untersuchung angestellt. Diese erfolgt anhand einer beispielhaften Implementierung zur visuellen Darstellung von Funkversorgungsdaten. Wichtige Punkte bei der Bewertung dieser Untersuchung sind, wie viele Änderungen für die einzelnen Plattformen am Quellcode gemacht werden müssen und wie gut die Unterstützung der einzelnen Frameworks mit Bibliotheken für die konkrete Problemstellung ist.
Bildungseinrichtungen haben zunehmende Bedarfe für professionelle digitale Kommunikation. Bei der Auswahl geeigneter Kommunikationstools besteht Bedarf für geeignete Informationen als Entscheidungsgrundlage. Insbesondere Messenger-Kommunikation ist stark im privaten Alltag der Personen integriert. Während Bedarfe für umfangreiche datensichere Kommunikation in bildungsrelevanten Kontexten steigen, mangelt es an Konzepten für datengeschützte (Karaboga et al. 2014; Digitalcourage e.V. o.J.) und Privatsphäre wahrende Unterstützung von Bildungsprozessen durch Software, an verpflichtender Ausbildung für Fachkräfte (Zorn, Tillmann und Kaminski 2014; Imort und Niesyto 2014), sowie an verlässlicher Information für praktikable Software-Alternativen. Der Beitrag skizziert die besonderen Anforderungen von Bildungseinrichtungen bei der Auswahl geeigneter Software am Beispiel von Messenger-Kommunikation. Aus diesen Anforderungen werden Kriterien für benötigte Informationen als Entscheidungsgrundlage für die Softwareauswahl in drei Kategorien vorgestellt: Datenschutz/Privatsphäre, Barrierefreiheit/Barrierearmut, Praktikabilität.
Da bislang keine Kriterien und Good-Practice-Vorschläge vorlagen, wurde eine Studie zur Eruierung der Eigenschaften potenziell geeigneter Messenger-Software erstellt. Hierfür wurden zunächst notwendige Kriterien zu den drei genannten Kategorien definiert und im Anschluss deutsche und bekannte internationale Messenger auf die Datenschutz-Kriterien hin geprüft. Aufgrund der Ergebnisse zur Konformität mit der Datenschutz-Grundverordnung der EU (DSGVO) als Einschlusskriterium wurden die in Frage kommenden Messenger einem Praxistest unterzogen. Dabei wurden teilweise iterativ weitere praxisrelevante Kriterien der Praktikabilität entwickelt.
Neben institutionsinternen Messengern konnten unter den frei erhältlichen anbieterabhängigen Messengern sechs Dienste identifiziert werden, die zumindest bei Nutzenden über 16 Jahren DSGVO-konform genutzt werden können. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung sind dies nur noch fünf: Threema, Wire, SID, Ginlo,Chiffry. Des Weiteren erscheinen anbieterunabhängige Messenger-Systeme, die den internationalen Standard für den Austausch von Chatnachrichten (XMPP) einhalten, als eine sinnvolle Möglichkeit für Bildungseinrichtungen. Hier kann ein eigenes oder beauftragtes Server-Hosting (im Verbund) möglich werden und es lässt sich bei einem IT-Dienstleister eine ntsprechende Vereinbarung zur Auftragsdatenverarbeitung abschließen.
Für den Projektkontext IDiT – nämlich die berufliche Bildung für angehende Kaufleute für Büromanagement an Berufsschulen und an Berufsförderungswerken – werden die Entscheidungen für die Nutzung von „Wire“ und „Threema Work“ erläutert und begründet. Die zugrundeliegenden Überlegungen sind zwar auf den Projektkontext (Anwendung im Berufsförderungswerk Köln) zugeschnitten, aber verallgemeinerbar.
Educational institutions have increasing needs for professional digital communication. When selecting suitable communication tools, there is a need for appropriate information as a basis for decision-making. Messenger communication in particular is strongly integrated into people's private everyday lives. While needs for extensive data-secure communication in educational contexts are increasing, there is a lack of concepts for data-protected and privacy-preserving support of educational processes through software (Karaboga et al 2014; Digitalcourage e.V. n.d.) , as well as for mandatory training for professionals (Zorn, Tillmann, and Kaminski 2014; Imort and Niesyto 2014), and reliable information for viable software alternatives. This paper outlines the specific requirements of educational institutions when selecting suitable software, using messenger communication as an example. From these requirements, criteria for needed information are presented as a basis for software selection decisions in three categories: data protection/privacy, accessibility/low-barrier, practicability. Since no criteria and good practice suggestions were available so far, a study was conducted to elicit the characteristics of potentially suitable messenger software. To this end, the necessary criteria for the three categories mentioned were first defined and then German and well-known international messengers were tested for data protection criteria. Based on the results for conformity with the EU's General Data Protection Regulation (GDPR) as an inclusion criterion, the messengers in question were subjected to a practical test. In the process, additional practicality criteria were developed, in part iteratively.
In addition to institution-internal messengers, six services were identified among the freely available provider-dependent messengers that can be used in a GDPR-compliant manner, at least for users over the age of 16. At the time of publication, this leaves only five: Threema, Wire, SID, Ginlo, Chiffry. Furthermore, provider-independent messenger systems that adhere to the international standard protocol for the exchange of chat messages (XMPP) appear to be a viable option for educational institutions. In-house or commissioned server hosting would then be possible and a corresponding agreement for commissioned data processing can be concluded with an IT service provider.
The decisions to use "Wire" and "Threema Work" in the IDiT project context are explained and justified. The context was vocational training for prospective office management clerks at vocational schools and vocational training centers. Although the underlying considerations are tailored to the project context (application in the Berufsförderungswerk Köln), they can be generalized.
Das Ziel dieser Arbeit war es aufzuzeigen, warum eine elektronische Unterstützung bei politischen Wahlen in Deutschland bislang noch nicht möglich ist. Weder die Nutzung von einem Wahlcomputer im Wahllokal noch eine Stimmabgabe über das Internet vom heimischen PC aus sind möglich. Da die Digitalisierung längst in allen Lebensbereichen Einzug gefunden hat und es selbst einem Kühlschrank möglich ist, per E-Mail Bescheid zu sagen, wenn keine Milch mehr da ist, verwundert es doch schon sehr, dass wir noch immer mit Stift und Unmengen von Papier unsere Volksvertreter wählen. Um dies zu verstehen, werden in dieser Arbeit die gesetzlichen Vorgaben für eine politische Wahl erläutert und deren Bedeutung für elektronisch unterstützte Wahlen aufgezeigt. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf einer Wahlmöglichkeit über das Internet. Es werden mögliche Chancen, Risiken und Anforderungen eines solchen Wahlverfahrens erörtert und gezeigt, warum eine technische Umsetzung so schwer ist und wie eine solche möglicherweise aussehen könnte. Außerdem werden die Themen eines elektronischen Personalausweises, der elektronischen Partizipation und deren Bedeutung für ein Internet-Wahlsystem erläutert sowie ein Blick darauf geworfen, wie andere europäische Länder dieses Thema behandeln.
A test tool for Langton's ant-based algorithms is created. Among other things, it can create test files for the NIST-Statistical-Test-Suite. The test tool is used to investigate the invertibility, ring formation and randomness of 7 created models which are extensions of Langton’s ant. The models are examined to possibly use them as pseudo-random generator (PRG) or block cipher. All models use memories which are based on tori. This property is central, because this is how rings are formed in the first place and in addition the behavior of all models at the physical boundaries of the memory is clearly defined in this way. The different models have special properties which are also investigated. These include variable color sets, discrete convolution, multidimensionality, and the use of multiple ants, which are arranged fractal hierarchically and influence each other. The extensions convolution, multidimensional scalable and multidimensional scalable fractal ant colony are presented here for the first time. It is shown that well-chosen color sets and high-dimensional tori are particularly well suited as a basis for Langton's ant based PRGs. In addition, it is shown that a block cipher can be generated on this basis.
More and more often, spoken information must and should be available in written form. For this purpose, various transcription programs try to support the user with various conveniences when transcribing the source material. A variety of online services go one step further and provide a ready-to-use, automatically generated transcription for a fee. Since the fees can be very expensive for the individual user and the online services may not always be used for privacy reasons, the goal of this work is to implement an open offline alternative. This alternative should be an open source editor based on the open speech-to-text-engine DeepSpeech and should on one hand provide the user with an offline transcription and on the other hand support him in correcting it. To achieve this goal, first the traditional speech recognition and eventually DeepSpeech will be described. This is followed by the conception and implementation of the editor. Since this project is explicitly intended to be an open source project, the last part will take a closer look at the release.