Holistic Approach for Authoring Immersive and Smart Environments for the Integration in Engineering Education

Die vierte industrielle Revolution und der rasante technologische Fortschritt stellen die etablierten Bildungsstrukturen und traditionellen Bildungspraktiken in Frage. Besonders in der Ingenieurausbildung erfordert das lebenslange Lernen, dass man sein Wissen und seine Fähigkeiten ständig verbessern muss, um auf dem Arbeitsmarkt wettbewerbsfähig zu sein. Es besteht die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels in der Bildung und Ausbildung hin zu neuen Technologien wie virtueller Realität und künstlicher Intelligenz. Die Einbeziehung dieser Technologien in ein Bildungsprogramm ist jedoch nicht so einfach wie die Investition in neue Geräte oder Software. Es müssen neue Bildungsprogramme geschaffen oder alte von Grund auf umgestaltet werden. Dabei handelt es sich um komplexe und umfangreiche Prozesse, die Entscheidungsfindung, Design und Entwicklung umfassen. Diese sind mit erheblichen Herausforderungen verbunden, die die Überwindung vieler Hindernisse erfordert. Diese Arbeit stellt eine Methodologie vor, die sich mit den Herausforderungen der Nutzung von Virtueller Realität und Künstlicher Intelligenz als Schlüsseltechnologien in der Ingenieurausbildung befasst. Die Methodologie hat zum Ziel, die Hauptakteure anzuleiten, um den Lernprozess zu verbessern, sowie neuartige und effiziente Lernerfahrungen zu ermöglichen. Da jedes Bildungsprogramm einzigartig ist, folgt die Methodik einem ganzheitlichen Ansatz, um die Erstellung maßgeschneiderter Kurse oder Ausbildungen zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Aspekten berücksichtigt. Diese werden in den drei Ebenen - Bildung, Technologie und Management zusammengefasst. Die Methodik betont den Einfluss der Technologien auf die Unterrichtsgestaltung und die Managementprozesse. Sie liefert Methoden zur Entscheidungsfindung auf der Grundlage einer umfassenden pädagogischen, technologischen und wirtschaftlichen Analyse. Darüber hinaus unterstützt sie den Prozess der didaktischen Gestaltung durch eine umfassende Kategorisierung der Vor- und Nachteile immersiver Lernumgebungen und zeigt auf, welche ihrer Eigenschaften den Lernprozess verbessern können. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der systematischen Gestaltung immersiver Systeme und der effizienten Erstellung immersiver Anwendungen unter Verwendung von Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz. Es werden vier Anwendungsfälle mit verschiedenen Ausbildungsprogrammen vorgestellt, um die Methodik zu validieren. Jedes Bildungsprogramm hat seine eigenen Ziele und in Kombination decken sie die Validierung aller Ebenen der Methodik ab. Die Methodik wurde iterativ mit jedem Validierungsprojekt weiterentwickelt und verbessert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Methodik zuverlässig und auf viele Szenarien sowie auf die meisten Bildungsstufen und Bereiche übertragbar ist. Durch die Anwendung der in dieser Arbeit vorgestellten Methoden können Interessengruppen immersiven Technologien effektiv und effizient in ihre Unterrichtspraxis integrieren. Darüber hinaus können sie auf der Grundlage der vorgeschlagenen Ansätze Aufwand, Zeit und Kosten für die Planung, Entwicklung und Wartung der immersiven Systeme sparen. Die Technologie verlagert die Rolle des Lehrenden in eine Moderatorrolle. Außerdem bekommen die Lehrkräfte die Möglichkeit die Lernenden individuell zu unterstützen und sich auf deren kognitive Fähigkeiten höherer Ordnung zu konzentrieren. Als Hauptergebnis erhalten die Lernenden eine angemessene, qualitativ hochwertige und zeitgemäße Ausbildung, die sie qualifizierter, erfolgreicher und zufriedener macht

Task-based Adaptation of Graphical Content in Smart Visual Interfaces

To be effective visual representations must be adapted to their respective context of use, especially in so-called Smart Visual Interfaces striving to present specifically those information required for the task at hand. This thesis proposes a generic approach that facilitate the automatic generation of task-specific visual representations from suitable task descriptions. It is discussed how the approach is applied to four principal content types raster images, 2D vector and 3D graphics as well as data visualizations, and how existing display techniques can be integrated into the approach.Effektive visuelle Repräsentationen müssen an den jeweiligen Nutzungskontext angepasst sein, insbesondere in sog. Smart Visual Interfaces, welche anstreben, möglichst genau für die aktuelle Aufgabe benötigte Informationen anzubieten. Diese Arbeit entwirft einen generischen Ansatz zur automatischen Erzeugung aufgabenspezifischer Darstellungen anhand geeigneter Aufgabenbeschreibungen. Es wird gezeigt, wie dieser Ansatz auf vier grundlegende Inhaltstypen Rasterbilder, 2D-Vektor- und 3D-Grafik sowie Datenvisualisierungen anwendbar ist, und wie existierende Darstellungstechniken integrierbar sind

Европейский и национальный контексты в научных исследованиях

В настоящем электронном сборнике «Европейский и национальный контексты в научных исследованиях. Технология» представлены работы молодых ученых по геодезии и картографии, химической технологии и машиностроению, информационным технологиям, строительству и радиотехнике. Предназначены для работников образования, науки и производства. Будут полезны студентам, магистрантам и аспирантам университетов.=In this Electronic collected materials “National and European dimension in research. Technology” works in the fields of geodesy, chemical technology, mechanical engineering, information technology, civil engineering, and radio-engineering are presented. It is intended for trainers, researchers and professionals. It can be useful for university graduate and post-graduate students

Geographic Information Systems and Science

Geographic information science (GISc) has established itself as a collaborative information-processing scheme that is increasing in popularity. Yet, this interdisciplinary and/or transdisciplinary system is still somewhat misunderstood. This book talks about some of the GISc domains encompassing students, researchers, and common users. Chapters focus on important aspects of GISc, keeping in mind the processing capability of GIS along with the mathematics and formulae involved in getting each solution. The book has one introductory and eight main chapters divided into five sections. The first section is more general and focuses on what GISc is and its relation to GIS and Geography, the second is about location analytics and modeling, the third on remote sensing data analysis, the fourth on big data and augmented reality, and, finally, the fifth looks over volunteered geographic information.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Deep Learning for Sensor-based Human Activity Recognition: Overview, Challenges and Opportunities

The vast proliferation of sensor devices and Internet of Things enables the applications of sensor-based activity recognition. However, there exist substantial challenges that could influence the performance of the recognition system in practical scenarios. Recently, as deep learning has demonstrated its effectiveness in many areas, plenty of deep methods have been investigated to address the challenges in activity recognition. In this study, we present a survey of the state-of-the-art deep learning methods for sensor-based human activity recognition. We first introduce the multi-modality of the sensory data and provide information for public datasets that can be used for evaluation in different challenge tasks. We then propose a new taxonomy to structure the deep methods by challenges. Challenges and challenge-related deep methods are summarized and analyzed to form an overview of the current research progress. At the end of this work, we discuss the open issues and provide some insights for future directions

Human-Computer Interaction

In this book the reader will find a collection of 31 papers presenting different facets of Human Computer Interaction, the result of research projects and experiments as well as new approaches to design user interfaces. The book is organized according to the following main topics in a sequential order: new interaction paradigms, multimodality, usability studies on several interaction mechanisms, human factors, universal design and development methodologies and tools