Artificial Intelligence-Enabled Intelligent Assistant for Personalized and Adaptive Learning in Higher Education

This paper presents a novel framework, Artificial Intelligence-Enabled Intelligent Assistant (AIIA), for personalized and adaptive learning in higher education. The AIIA system leverages advanced AI and Natural Language Processing (NLP) techniques to create an interactive and engaging learning platform. This platform is engineered to reduce cognitive load on learners by providing easy access to information, facilitating knowledge assessment, and delivering personalized learning support tailored to individual needs and learning styles. The AIIA's capabilities include understanding and responding to student inquiries, generating quizzes and flashcards, and offering personalized learning pathways. The research findings have the potential to significantly impact the design, implementation, and evaluation of AI-enabled Virtual Teaching Assistants (VTAs) in higher education, informing the development of innovative educational tools that can enhance student learning outcomes, engagement, and satisfaction. The paper presents the methodology, system architecture, intelligent services, and integration with Learning Management Systems (LMSs) while discussing the challenges, limitations, and future directions for the development of AI-enabled intelligent assistants in education.Comment: 29 pages, 10 figures, 9659 word

Bridging Web 4.0 and Education 4.0 For Next Generation User Training in ERP Adoption

This study addresses the critical issue of user comprehension and application within the sphere of cloudbased Enterprise Resource Planning (ERP) systems, a recurrent challenge exacerbated by the intricate nature of these systems. To bridge the existing gaps in training methodologies, a novel paradigm that synergizes Web 4.0 and Education 4.0 modules with traditional ERP systems is proposed. This innovative framework ushers in a paradigm shift in ERP adoption strategies, promising a marked enhancement in user interaction and efficiency. Rigorous qualitative evaluations, conducted with expert panels and potential end-users, provided robust validation of the framework's transformative potential in the realm of user training for ERP systems. This pioneering approach not only makes a substantial academic contribution by reframing the perception of ERP systems but also holds a significant practical value in ameliorating the user experience with cloud-based ERP systems. In essence, the adoption of a Web 4.0-oriented approach in user training heralds a revolutionary shift in ERP adoption strategies, setting a solid foundation for future explorations in this domain

Rethink Digital Health Innovation: Understanding Socio-Technical Interoperability as Guiding Concept

Diese Dissertation sucht nach einem theoretischem Grundgerüst, um komplexe, digitale Gesundheitsinnovationen so zu entwickeln, dass sie bessere Erfolgsaussichten haben, auch in der alltäglichen Versorgungspraxis anzukommen. Denn obwohl es weder am Bedarf von noch an Ideen für digitale Gesundheitsinnovationen mangelt, bleibt die Flut an erfolgreich in der Praxis etablierten Lösungen leider aus. Dieser unzureichende Diffusionserfolg einer entwickelten Lösung - gern auch als Pilotitis pathologisiert - offenbart sich insbesondere dann, wenn die geplante Innovation mit größeren Ambitionen und Komplexität verbunden ist. Dem geübten Kritiker werden sofort ketzerische Gegenfragen in den Sinn kommen. Beispielsweise was denn unter komplexen, digitalen Gesundheitsinnovationen verstanden werden soll und ob es überhaupt möglich ist, eine universale Lösungsformel zu finden, die eine erfolgreiche Diffusion digitaler Gesundheitsinnovationen garantieren kann. Beide Fragen sind nicht nur berechtigt, sondern münden letztlich auch in zwei Forschungsstränge, welchen ich mich in dieser Dissertation explizit widme. In einem ersten Block erarbeite ich eine Abgrenzung jener digitalen Gesundheitsinnovationen, welche derzeit in Literatur und Praxis besondere Aufmerksamkeit aufgrund ihres hohen Potentials zur Versorgungsverbesserung und ihrer resultierenden Komplexität gewidmet ist. Genauer gesagt untersuche ich dominante Zielstellungen und welche Herausforderung mit ihnen einhergehen. Innerhalb der Arbeiten in diesem Forschungsstrang kristallisieren sich vier Zielstellungen heraus: 1. die Unterstützung kontinuierlicher, gemeinschaftlicher Versorgungsprozesse über diverse Leistungserbringer (auch als inter-organisationale Versorgungspfade bekannt); 2. die aktive Einbeziehung der Patient:innen in ihre Versorgungsprozesse (auch als Patient Empowerment oder Patient Engagement bekannt); 3. die Stärkung der sektoren-übergreifenden Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Versorgungpraxis bis hin zu lernenden Gesundheitssystemen und 4. die Etablierung daten-zentrierter Wertschöpfung für das Gesundheitswesen aufgrund steigender bzgl. Verfügbarkeit valider Daten, neuen Verarbeitungsmethoden (Stichwort Künstliche Intelligenz) sowie den zahlreichen Nutzungsmöglichkeiten. Im Fokus dieser Dissertation stehen daher weniger die autarken, klar abgrenzbaren Innovationen (bspw. eine Symptomtagebuch-App zur Beschwerdedokumentation). Vielmehr adressiert diese Doktorarbeit jene Innovationsvorhaben, welche eine oder mehrere der o.g. Zielstellung verfolgen, ein weiteres technologisches Puzzleteil in komplexe Informationssystemlandschaften hinzufügen und somit im Zusammenspiel mit diversen weiteren IT-Systemen zur Verbesserung der Gesundheitsversorgung und/ oder ihrer Organisation beitragen. In der Auseinandersetzung mit diesen Zielstellungen und verbundenen Herausforderungen der Systementwicklung rückte das Problem fragmentierter IT-Systemlandschaften des Gesundheitswesens in den Mittelpunkt. Darunter wird der unerfreuliche Zustand verstanden, dass unterschiedliche Informations- und Anwendungssysteme nicht wie gewünscht miteinander interagieren können. So kommt es zu Unterbrechungen von Informationsflüssen und Versorgungsprozessen, welche anderweitig durch fehleranfällige Zusatzaufwände (bspw. Doppeldokumentation) aufgefangen werden müssen. Um diesen Einschränkungen der Effektivität und Effizienz zu begegnen, müssen eben jene IT-System-Silos abgebaut werden. Alle o.g. Zielstellungen ordnen sich dieser defragmentierenden Wirkung unter, in dem sie 1. verschiedene Leistungserbringer, 2. Versorgungsteams und Patient:innen, 3. Wissenschaft und Versorgung oder 4. diverse Datenquellen und moderne Auswertungstechnologien zusammenführen wollen. Doch nun kommt es zu einem komplexen Ringschluss. Einerseits suchen die in dieser Arbeit thematisierten digitalen Gesundheitsinnovationen Wege zur Defragmentierung der Informationssystemlandschaften. Andererseits ist ihre eingeschränkte Erfolgsquote u.a. in eben jener bestehenden Fragmentierung begründet, die sie aufzulösen suchen. Mit diesem Erkenntnisgewinn eröffnet sich der zweite Forschungsstrang dieser Arbeit, der sich mit der Eigenschaft der 'Interoperabilität' intensiv auseinandersetzt. Er untersucht, wie diese Eigenschaft eine zentrale Rolle für Innovationsvorhaben in der Digital Health Domäne einnehmen soll. Denn Interoperabilität beschreibt, vereinfacht ausgedrückt, die Fähigkeit von zwei oder mehreren Systemen miteinander gemeinsame Aufgaben zu erfüllen. Sie repräsentiert somit das Kernanliegen der identifizierten Zielstellungen und ist Dreh- und Angelpunkt, wenn eine entwickelte Lösung in eine konkrete Zielumgebung integriert werden soll. Von einem technisch-dominierten Blickwinkel aus betrachtet, geht es hierbei um die Gewährleistung von validen, performanten und sicheren Kommunikationsszenarien, sodass die o.g. Informationsflussbrüche zwischen technischen Teilsystemen abgebaut werden. Ein rein technisches Interoperabilitätsverständnis genügt jedoch nicht, um die Vielfalt an Diffusionsbarrieren von digitalen Gesundheitsinnovationen zu umfassen. Denn beispielsweise das Fehlen adäquater Vergütungsoptionen innerhalb der gesetzlichen Rahmenbedingungen oder eine mangelhafte Passfähigkeit für den bestimmten Versorgungsprozess sind keine rein technischen Probleme. Vielmehr kommt hier eine Grundhaltung der Wirtschaftsinformatik zum Tragen, die Informationssysteme - auch die des Gesundheitswesens - als sozio-technische Systeme begreift und dabei Technologie stets im Zusammenhang mit Menschen, die sie nutzen, von ihr beeinflusst werden oder sie organisieren, betrachtet. Soll eine digitale Gesundheitsinnovation, die einen Mehrwert gemäß der o.g. Zielstellungen verspricht, in eine existierende Informationssystemlandschaft der Gesundheitsversorgung integriert werden, so muss sie aus technischen sowie nicht-technischen Gesichtspunkten 'interoperabel' sein. Zwar ist die Notwendigkeit von Interoperabilität in der Wissenschaft, Politik und Praxis bekannt und auch positive Bewegungen der Domäne hin zu mehr Interoperabilität sind zu verspüren. Jedoch dominiert dabei einerseits ein technisches Verständnis und andererseits bleibt das Potential dieser Eigenschaft als Leitmotiv für das Innovationsmanagement bislang weitestgehend ungenutzt. An genau dieser Stelle knüpft nun der Hauptbeitrag dieser Doktorarbeit an, in dem sie eine sozio-technische Konzeptualisierung und Kontextualisierung von Interoperabilität für künftige digitale Gesundheitsinnovationen vorschlägt. Literatur- und expertenbasiert wird ein Rahmenwerk erarbeitet - das Digital Health Innovation Interoperability Framework - das insbesondere Innovatoren und Innovationsfördernde dabei unterstützen soll, die Diffusionswahrscheinlichkeit in die Praxis zu erhöhen. Nun sind mit diesem Framework viele Erkenntnisse und Botschaften verbunden, die ich für diesen Prolog wie folgt zusammenfassen möchte: 1. Um die Entwicklung digitaler Gesundheitsinnovationen bestmöglich auf eine erfolgreiche Integration in eine bestimmte Zielumgebung auszurichten, sind die Realisierung eines neuartigen Wertversprechens sowie die Gewährleistung sozio-technischer Interoperabilität die zwei zusammenhängenden Hauptaufgaben eines Innovationsprozesses. 2. Die Gewährleistung von Interoperabilität ist eine aktiv zu verantwortende Managementaufgabe und wird durch projektspezifische Bedingungen sowie von externen und internen Dynamiken beeinflusst. 3. Sozio-technische Interoperabilität im Kontext digitaler Gesundheitsinnovationen kann über sieben, interdependente Ebenen definiert werden: Politische und regulatorische Bedingungen; Vertragsbedingungen; Versorgungs- und Geschäftsprozesse; Nutzung; Information; Anwendungen; IT-Infrastruktur. 4. Um Interoperabilität auf jeder dieser Ebenen zu gewährleisten, sind Strategien differenziert zu definieren, welche auf einem Kontinuum zwischen Kompatibilitätsanforderungen aufseiten der Innovation und der Motivation von Anpassungen aufseiten der Zielumgebung verortet werden können. 5. Das Streben nach mehr Interoperabilität fördert sowohl den nachhaltigen Erfolg der einzelnen digitalen Gesundheitsinnovation als auch die Defragmentierung existierender Informationssystemlandschaften und trägt somit zur Verbesserung des Gesundheitswesens bei. Zugegeben: die letzte dieser fünf Botschaften trägt eher die Färbung einer Überzeugung, als dass sie ein Ergebnis wissenschaftlicher Beweisführung ist. Dennoch empfinde ich diese, wenn auch persönliche Erkenntnis als Maxim der Domäne, der ich mich zugehörig fühle - der IT-Systementwicklung des Gesundheitswesens

Alternative Workspaces: Changing Where + How People Work

The modern workspace is constantly evolving; what is in store for the future of how and where we work? Workspace creators need to provide a variety of activity landscapes intended for specific activities, and accessible to all. One size, one design, does not fit all! This thesis explores possibilities of connecting generations by transforming the traditional workspace to accommodate the ever-blurring boundaries between the workspace, hospitality spaces and the home spaces with the infusion of sophisticated modularity. Four generations contribute to today’s work environment including Baby Boomers, Generation X, Generation Y and Post Millennials. All of these generations have different expectations, values and motivations about their work environments. How can we become attuned to this emerging generation of workspace users, who often have very different ideas about how work should get done? Moreover, this thesis analyzes the integration and emphasis of work/life balance, workspace flexibility and user wellbeing, reinforced ideas generated through an open design processes, and explores how co-creation can facilitate the diffusion of innovation within an organization’s common workspaces known as lounge space. This thesis builds upon an existing product portfolio of office furniture by implementing human centered design through co-creation, and finding inspiration for innovation through heuristic methodologies in order to inform design decisions. With an emphasis on workspace ideologies and theories, exciting propositions based on design principles and workspace psychology, such as the incorporation of sophisticated modularity, lounge-as-office principles, prioritizing play, and supporting working happy, provide interesting insights into this research. This collection of artifacts provides functional and flexible characteristics while being attractive enough to be enjoyed outside of workspaces.Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of DesignWellbeingCreative workspacesWorkspace cultureWork/life balanceModular furnitureUser choiceOpen desig

Decision support continuum paradigm for cardiovascular disease: Towards personalized predictive models

Clinical decision making is a ubiquitous and frequent task physicians make in their daily clinical practice. Conventionally, physicians adopt a cognitive predictive modelling process (i.e. knowledge and experience learnt from past lecture, research, literature, patients, etc.) for anticipating or ascertaining clinical problems based on clinical risk factors that they deemed to be most salient. However, with the inundation of health data and the confounding characteristics of diseases, more effective clinical prediction approaches are required to address these challenges. Approximately a few century ago, the first major transformation of medical practice took place as science-based approaches emerged with compelling results. Now, in the 21st century, new advances in science will once again transform healthcare. Data science has been postulated as an important component in this healthcare reform and has received escalating interests for its potential for ‘personalizing’ medicine. The key advantages of having personalized medicine include, but not limited to, (1) more effective methods for disease prevention, management and treatment, (2) improved accuracy for clinical diagnosis and prognosis, (3) provide patient-oriented personal health plan, and (4) cost containment. In view of the paramount importance of personalized predictive models, this thesis proposes 2 novel learning algorithms (i.e. an immune-inspired algorithm called the Evolutionary Data-Conscious Artificial Immune Recognition System, and a neural-inspired algorithm called the Artificial Neural Cell System for classification) and 3 continuum-based paradigms (i.e. biological, time and age continuum) for enhancing clinical prediction. Cardiovascular disease has been selected as the disease under investigation as it is an epidemic and major health concern in today’s world. We believe that our work has a meaningful and significant impact to the development of future healthcare system and we look forward to the wide adoption of advanced medical technologies by all care centres in the near future.Open Acces

Knowledge-based Biomedical Data Science 2019

Knowledge-based biomedical data science (KBDS) involves the design and implementation of computer systems that act as if they knew about biomedicine. Such systems depend on formally represented knowledge in computer systems, often in the form of knowledge graphs. Here we survey the progress in the last year in systems that use formally represented knowledge to address data science problems in both clinical and biological domains, as well as on approaches for creating knowledge graphs. Major themes include the relationships between knowledge graphs and machine learning, the use of natural language processing, and the expansion of knowledge-based approaches to novel domains, such as Chinese Traditional Medicine and biodiversity.Comment: Manuscript 43 pages with 3 tables; Supplemental material 43 pages with 3 table