Immersive analytics for oncology patient cohorts

This thesis proposes a novel interactive immersive analytics tool and methods to interrogate the cancer patient cohort in an immersive virtual environment, namely Virtual Reality to Observe Oncology data Models (VROOM). The overall objective is to develop an immersive analytics platform, which includes a data analytics pipeline from raw gene expression data to immersive visualisation on virtual and augmented reality platforms utilising a game engine. Unity3D has been used to implement the visualisation. Work in this thesis could provide oncologists and clinicians with an interactive visualisation and visual analytics platform that helps them to drive their analysis in treatment efficacy and achieve the goal of evidence-based personalised medicine. The thesis integrates the latest discovery and development in cancer patients’ prognoses, immersive technologies, machine learning, decision support system and interactive visualisation to form an immersive analytics platform of complex genomic data. For this thesis, the experimental paradigm that will be followed is in understanding transcriptomics in cancer samples. This thesis specifically investigates gene expression data to determine the biological similarity revealed by the patient's tumour samples' transcriptomic profiles revealing the active genes in different patients. In summary, the thesis contributes to i) a novel immersive analytics platform for patient cohort data interrogation in similarity space where the similarity space is based on the patient's biological and genomic similarity; ii) an effective immersive environment optimisation design based on the usability study of exocentric and egocentric visualisation, audio and sound design optimisation; iii) an integration of trusted and familiar 2D biomedical visual analytics methods into the immersive environment; iv) novel use of the game theory as the decision-making system engine to help the analytics process, and application of the optimal transport theory in missing data imputation to ensure the preservation of data distribution; and v) case studies to showcase the real-world application of the visualisation and its effectiveness

Review of innovative immersive technologies for healthcare applications

Immersive technologies, including virtual reality (VR), augmented reality (AR), and mixed reality (MR), can connect people using enhanced data visualizations to better involve stakeholders as integral members of the process. Immersive technologies have started to change the research on multidimensional genomic data analysis for disease diagnostics and treatments. Immersive technologies are highlighted in some research for health and clinical needs, especially for precision medicine innovation. The use of immersive technology for genomic data analysis has recently received attention from the research community. Genomic data analytics research seeks to integrate immersive technologies to build more natural human-computer interactions that allow better perception engagements. Immersive technologies, especially VR, help humans perceive the digital world as real and give learning output with lower performance errors and higher accuracy. However, there are limited reviews about immersive technologies used in healthcare and genomic data analysis with specific digital health applications. This paper contributes a comprehensive review of using immersive technologies for digital health applications, including patient-centric applications, medical domain education, and data analysis, especially genomic data visual analytics. We highlight the evolution of a visual analysis using VR as a case study for how immersive technologies step, can by step, move into the genomic data analysis domain. The discussion and conclusion summarize the current immersive technology applications’ usability, innovation, and future work in the healthcare domain, and digital health data visual analytics

Using big data for customer centric marketing

This chapter deliberates on “big data” and provides a short overview of business intelligence and emerging analytics. It underlines the importance of data for customer-centricity in marketing. This contribution contends that businesses ought to engage in marketing automation tools and apply them to create relevant, targeted customer experiences. Today’s business increasingly rely on digital media and mobile technologies as on-demand, real-time marketing has become more personalised than ever. Therefore, companies and brands are striving to nurture fruitful and long lasting relationships with customers. In a nutshell, this chapter explains why companies should recognise the value of data analysis and mobile applications as tools that drive consumer insights and engagement. It suggests that a strategic approach to big data could drive consumer preferences and may also help to improve the organisational performance.peer-reviewe

Advances in Human-Protein Interaction - Interactive and Immersive Molecular Simulations

International audienc

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