000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft
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- Fakultät 03 / Institut für Informationswissenschaft (1)
- Fakultät 09 / Institut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr (1)
- Fakultät 10 / Institut Allgemeiner Maschinenbau (1)
- Fakultät 10 / Institut für Data Science, Engineering, and Analytics (1)
Academic search systems aid users in finding information covering specific topics of scientific interest and have evolved from early catalog-based library systems to modern web-scale systems. However, evaluating the performance of the underlying retrieval approaches remains a challenge. An increasing amount of requirements for producing accurate retrieval results have to be considered, e.g., close integration of the system’s users. Due to these requirements, small to mid-size academic search systems cannot evaluate their retrieval system in-house. Evaluation infrastructures for shared tasks alleviate this situation. They allow researchers to experiment with retrieval approaches in specific search and recommendation scenarios without building their own infrastructure. In this paper, we elaborate on the benefits and shortcomings of four state-of-the-art evaluation infrastructures on search and recommendation tasks concerning the following requirements: support for online and offline evaluations, domain specificity of shared tasks, and reproducibility of experiments and results. In addition, we introduce an evaluation infrastructure concept design aiming at reducing the shortcomings in shared tasks for search and recommender systems.
This paper introduces CAAI, a novel cognitive architecture for artificial intelligence in cyber-physical production systems. The goal of the architecture is to reduce the implementation effort for the usage of artificial intelligence algorithms. The core of the CAAI is a cognitive module that processes the user’s declarative goals, selects suitable models and algorithms, and creates a configuration for the execution of a processing pipeline on a big data platform. Constant observation and evaluation against performance criteria assess the performance of pipelines for many and different use cases. Based on these evaluations, the pipelines are automatically adapted if necessary. The modular design with well-defined interfaces enables the reusability and extensibility of pipeline components. A big data platform implements this modular design supported by technologies such as Docker, Kubernetes, and Kafka for virtualization and orchestration of the individual components and their communication. The implementation of the architecture is evaluated using a real-world use case. The prototypic implementation is accessible on GitHub and contains a demonstration.
Aufbauend auf einer vorherigen Arbeit, die sich mit der Implementierung einer Komponentezum Auslesen mdizinischer Sensordaten mithilfe eines Arduino und eines Raspberry Pi befasst hat, beschäftigt sich diese Arbeit mit der Visualisierung sowie Auswertung der durch das System gesammelten Daten. Das Ziel dieser Arbeit ist es, über einen Zeitraum von etwa drei Monaten mithilfe der Komponente Daten zu sammeln und diese Daten in einem sinnvollen Kontext visuell darzustellen. Zudem sollen diese Daten mithilfe unterschiedlicher Algorithmen des Maschinellen Lernens ausgewertet werden,
um mögliche Muster und Zusammenhänge erkennen zu können. In diesem Kontext konnte die Hypothese aufgestellt werden, dass ein Zusammenhang zwischen der Körpertemperatur und der Sauerstoffsättigung im Blut besteht.
Die Nutzung von Gamification zur Verbesserung der User Experience - Marktanalyse & Designfaktoren
(2020)
User Experience beschreibt die Wahrnehmungen und Reaktionen Benutzender zu einem System. Es umfasst die Gedanken und Emotionen, die Benutzende vor, während und nach der Nutzung eines Systems erfahren. In einer Zeit in der es zahlreiche digitale Systeme und Alternativen auf dem Markt zur Verfügung stehen, können sich voranging Systeme mit einer guten User Experience durchsetzen. Demnach kann User Experience als messbarer Erfolgsfaktor gesehen werden und dieses Verständnis darüber ist erforderlich für das Treffen von Designentscheidungen. Ziel dieser Arbeit ist es Aspekte aus Gamification, die zu einer Verbesserung der User Experience eines Systems beitragen, zu identifizieren und darzustellen. Bei Gamification handelt es sich um einen Gestaltungsprozess, der auf den Erfahrungen und Techniken des Game Designs basiert und die Gefühle und Motivationen von Menschen anspricht. Zur Ermittlung dieser Faktoren wurden mittels Literatur von, unter anderem, Huizinga und Chou relevante Aspekte spielerischen Verhaltens und grundlegende menschliche Motivationen betrachtet. Diese Erkenntnisse wurden zur Analyse der auf, dem Markt befindlichen, Systeme KptnCook und TooGoodToGo angewandt um relevante Design Faktoren zu ermitteln und darzustellen. Es wurde festgestellt, dass User Experience ein dreidimensionales Konstrukt bestehend aus den Faktoren ease-of-use, joy-of-use und purpose-of-use darstellt. Durch die Einbringung von Aspekten aus Gamification in ein System kann dieses gezielt auf die Vermittlung der Faktoren joy-of-use und purpose-of-use gestaltet und optimiert werden. Auf dieser Grundlage ist es empfehlenswert Gamification bei der Gestaltung von Systemen zu beachten um menschlichen Motivationen zur Nutzung eines Systems anzusprechen. Durch die Gestaltung mit Gamification können Benutzererlebnisse angefertigt werden, die unterhaltsam sind und Benutzende zu einer langfristigen Verwendung des Systems motivieren.
Projects in universities challenge the students in terms of organizing the project progress and coordinating team members. In order to cover the content of the courses in more depth and to prepare the students for their future employment the technical university of cologne (Campus Gummersbach) includes various team projects into its curriculum. Procedure models are helpful ways to structure the project tasks and ensure the communication between team members and stakeholders. The course Projectmanagement presents procedure models such as Waterfall Model, V-Model and Scrum that are mostly used in business context and software engineering. An agile procedure model that is not part of the curriculum is called Design Thinking. It is a suitable approach for student projects as it combines the requirement of an open mindset, a creative, experimental working method and an interdisciplinary toolbox. The objective of this thesis is to design a concept for a procedure model that is customized to students' needs. The growing practice of the design thinking method and other agile procedures within the business world, also increases the
importance for students to apply of such models in preperation for professional work. To define the requirements for the recommended procedure model, the first step is to elaborate on the processes and challenges that are currently used in student projects. Then the procedure models Waterfall Model, V-Model and Scrum are presented and evaluated taking into account the students' preferences. Next, Design Thinking is presented structured into three parts: mindset, process and toolbox. The most suitable projects to apply this method are identified in the subsequent analysis. Finally, the most appropriate aspects of the presented procedure models as well as the Design Thinking processes are detected, framed and combined into a new procedure model. The new model is illustrated using a graphical representation and a corresponding explanation. It is clustered into the three fundamental project phases: Planning, Execution and Closure. The Planning phase forms the foundation for a well functioning team and successful project progress. Execution is based on the Design Thinking approach and integrates an iteration-loop formed by the subphases Exploration, Idea Generation, Prototyping, Test and Implementation. The final phase Closure is an incentive for a more creative approach to create final presentations. This model can be developed further and be used for example as a didactic instrument and as a link between the diverse disciplines in interdisciplinary projects across different universities. In this way students learn to apply agile procedures and work in interdisciplinary teams.
In nahezu jedem Rettungsdienstbereich lässt sich ein Anstieg an Notfalleinsätzen und damit einhergehend ein höherer Bedarf an Rettungsmitteln beobachten. Daraus resultieren Einsatzspitzen, die durch den Regelrettungsdienst nicht abgedeckt werden können, und es entsteht eine Unterdeckung. Dies wird auch als Risikofall bezeichnet und birgt die Gefahr, dass ein Rettungsmittel nicht innerhalb der vorgeschriebenen Hilfsfrist am Notfallort eintreffen kann. Um einen potenziellen Risikofall im Vorfeld absehen und einsatztaktische Ausgleichsmaßnahmen innerhalb eines Rettungsdienstbereiches ergreifen zu können, soll deshalb die Einsatznachfrage in stündlicher Auflösung prognostiziert werden. Dazu wurde die Einsatz-Zeit-Reihe 2017 der hochfrequentierten Feuer- und Rettungswache 1 in der Kölner Innenstadt analysiert und ein saisonales ARIMA-Modell sowie ein Erwartungswert-Modell auf die Einsatz-Zeit-Reihe des Folgejahres 2018 angewandt. Gezeigt werden konnte, dass sich die Einsatz-Zeit-Reihe mit einer mittleren absoluten Abweichung von etwas mehr als einem Einsatz prognostizieren lässt. Außerdem konnte mit einer Skalierung der Prognose über die Anzahl einsatzbereiter Rettungs-wagen jeder Risikofall in einem einwöchigen Anwendungstest vorhergesagt werden. Dabei zeigte sich, dass nicht die Prognosegüte in der Stunde der Einsatzspitze relevant ist, sondern die Prognosegüte in der Folgestunde. Die Prognosen haben somit, wenn sie skaliert werden, eine hohe einsatztaktische Relevanz und ermöglichen kurz-fristige Ausgleichsmaßnahmen im Tagesgang.
This thesis proposes four different Augmented Reality (AR) display techniques that can overcome the problem of uncertain tracking errors. Where most other papers focus on limiting the amount of error that a user tracking system generates, this paper pro-poses visualizations that limit their impact instead. For this, four different display techniques have been developed and evaluated using criteria found in related literate. Two of the four proposed solutions consistently ranked better within these criteria. The first, Bending Words, uses a mix between spatially registered information and turn instructions to achieve that result. The second, WIM, mostly relies on context infor-mation of the building instead.
Eine gängige Form der Qualitätskontrolle von Quellcode sind Code Reviews. Der Fokus von Code Reviews liegt allerdings oft auf syntaktischer Analyse, wodurch weniger Zeit für eine semantische Überprüfung bleibt und zusätzliche Kosten verursacht werden. Code Reviews lassen sich zwar teilweise durch "Linter" automatisieren, dennoch können sie nur syntaktische Fehlermuster identifizieren, welche vorher definiert wurden. Zudem kann ein Linter nur darauf hinweisen, dass möglicherweise ein Fehler vorliegt, da die Fehler nicht durch logische Inferenz ermittelt werden. Die vorliegende Arbeit prüft, ob ein Deep Learning Modell den regelbasierten Ansatz von Lintern ablösen und die semantische Ebene erschließen kann. Dazu wurde eine Stichprobe von Java Methoden zusammengestellt und im Anschluss mit einem Supervised Learning Ansatz binär klassifiziert. Da die Analyse von Quellcode der Textanalyse stark ähnelt wird ein gängiger Ansatz für Textklassifikation verwendet. Dadurch kann gezeigt werden, dass eine Präzision von 85% bei der Erkennung von Quellcodeproblemen durch Deep Learning möglich ist.
With Google’s Flutter framework continuing to grow in popularity for companies and developers alike, the need for an understanding of how to utilize the framework in a large-scale context has become more relevant than ever. The purpose of this thesis is to document the crucial steps most development teams using Flutter in a large-scale application will face. Additionally, a fully documented, large-scale reference application was generated so that other developers may use it as an aid when creating their own Flutter projects on a similar scale. Multiple steps were taken to ensure that optimal solutions were chosen for each aspect of the development process. For each of those aspects, a wide range of possible solutions were explored, compared and analysed. Finally, one of the possible solutions was chosen based on a wide range of scientific papers and community-generated sources. Additionally, an interview with an expert in the field was conducted to further validate those decisions. After the application was fully implemented, ten crucial aspects of the development process were identified. Those ten aspects are now explained in detail in this thesis. Ultimately, the knowledge provided by this thesis can act as a map for peers using Flutter in a large-scale context and help them overcome the crossroads they will most likely come to face.
Digital competences are describing a set of skills, which are necessary to use digital devices and tools with an adequate degree of self-determination. With the ubiquitous digitization of our lives and our society it is important for every citizen to have digital competences. Therefor, it is necessary to educate those competences in schools. As one cannot assume teachers to have enough digital competences to well educate the children of todays classes, this master thesis tries to find out: How to shape the process of teaching digital competences to adolescents in German schools, focusing on including multiple parties from diverse backgrounds into the process? At first, the current situation of teaching digital competences in German schools is analyzed by means of a literature review. After the identification of the challenges within the German system, international best practices are examined. Therefor, four countries, which have reached high scores in the International Computer and Information Literacy Study are selected. Australia, the Czech Republic, Denmark and the Republic of Korea are compared and possible chances for Germany identified. As the next step, expert interviews with divers parties, which have direct or indirect relation to the German education system, are held. The goal of the interviews is to generate ideas on how to support the education system by external help. At the end of the thesis the recommended approach of Motivating External People is presented. Several measures, such as teaching or mentoring students in a guest lecturer model; providing IT support for the hard- and software of the schools or creating Open Educational Resources as education material for the teachers are presented and possible third parties are named. As it is not possible to support the education system from the outside without education system internal persons, it is presented, what needs to change within the system to get the approach working. Therefor, not a complex and system changing approach is presented, but a combined top-down and bottom-up process to motivate external people to support.