Semantische Objektmodellierung mittels multimodaler Interaktion

Ein Konzept für eine interaktive semantische Objektmodellierung wird vorgeschlagen. Die flexible und erweiterbare Objektrepräsentation ermöglicht die Modellierung funktionaler und semantischer Objektinformationen durch die Darstellung von Eigenschaften, die menschliche Begriffe und Kategorien abbilden und die Verbindung von Objekten mit Handlungen und mit sensoriell erfassbaren Attributen herstellen. Das interaktive Modellierungssystem erlaubt die intuitive Erstellung semantischer Objektmodelle

Untersuchungen räumlicher Dienstestandards zur Umsetzung einer Geodateninfrastruktur eines sensorbasierten Frühwarnsystems

Thema der Arbeit ist die Herausarbeitung des Potentials der Verwendung von Geosensornetzwerken in Verbindung mit Dienstetechnologie der OGC Sensor Web Enablement-Initiative zur Verbesserung der Datenverarbeitung im Bereich der Umweltforschung, konkretisiert am Beispiel von Naturgefahren durch Hangrutschungen. Die relativ neuartige Verbindung dieser Technologie mit dem Feld des frühwarnbezogenen Geomonitorings soll auf ihre Umsetzbarkeit und Implementationsaufwand überprüft werden und damit einen Informationszugewinn für Sensor- und Frühwarnsystembetreiber wie auch für Sensorhersteller liefern

Machbarkeitsanalyse über den Aufbau eines Enterprise Data Warehouse auf Basis von Apache Hadoop

Die vorliegende Masterthesis liefert eine Einführung in die Themen Data Warehouse, Big Data und Apache Hadoop. Sie präsentiert grundlegende Data-Warehouse-Kon-zepte und überprüft, inwieweit diese mit dem Apache Hadoop Software Framework zu realisieren sind. Hierbei wird sowohl eine technische Überprüfung vorgenommen als auch verschiedene Szenarien veranschaulicht, wie Hadoop inhaltlich sinnvoll in bestehende Systeme integriert werden kann. Inhaltlich wird über das Thema Big Data an die Notwendigkeit einer solchen Überprüfung herangeführt

Facing the Interface

Ausgangspunkt dieser Arbeit ist die Feststellung, dass sich heutige Ordnungen des Wissens, der Erfahrung und der Kommunikation zunehmend entlang der Performanz digitaler Technologien, besonders des PCs, aufspannen. Die Mensch-Computer-Interaktion ist ein omnipräsentes und soziokulturell höchst relevantes Phänomen. Untersuchungsgegenstand ist daher jene Instanz, welche den Computer erst zum Medium für die Masse avancieren ließ indem sie dessen technische Funktionen allgemein zugänglich machte - die grafische Benutzeroberfläche. Seit der Kommerzialisierung des PCs in den 80er Jahren und besonders durch die Verbreitung des World Wide Web ab den 90er Jahren bedingt und prägt sie wesentliche Praktiken der digitalen Alltagskultur. Neben der Betrachtung ihrer konstitutiven Elemente und den dadurch etablierten Konventionen der Mensch-Computer-Interaktion beschäftigt sich die Arbeit mit der historischen Entwicklung der grafischen Benutzeroberfläche. Der Fokus liegt dabei auf einer ideengeschichtlichen Darstellung des Verlaufs der Mensch-Computer-Interaktion seit ihren Anfängen, den Kontinuitäten und Brüchen sowie der Erörterung markanter hard- und softwaretechnischer Innovationen der Benutzerschnittstelle.This paper´s starting point is the observation that today´s orders of knowledge, experience and communication increasingly unfold around the performance of digital technologies, especially the PC. Human-Computer-Interaction is an omnipresent und sociocultural extremely relevant phenonemon. The object of investigation is therefore the very instance which caused the computer to become a massmedium through making its technical functions accessible to the public - the graphical User-Interface. Since the PC´s commercialisation in the eighties and especially since the rise of the World Wide Web in the nineties it determines and coins essential practices of everyday digital culture. Besides considering its constitutive features and the thereby established conventions of Human-Computer-Interaction, the paper deals with the historical development of the grafical User-Interface. It focuses on the progress of Human-Computer-Interaction´s history of ideas since its beginning, the continuities and discontinuities and considers distinctive hard- and softwaretechnological innovations of the User-Interface

Künstliche Intelligenz und Gesundheit

Der Einsatz von künstlicher Intelligenz im Gesundheitsbereich verspricht besonders großen Nutzen durch eine bessere Versorgung sowie effizientere Abläufe und bietet damit letztlich auch ökonomische Vorteile. Dem stehen unter anderem Befürchtungen entgegen, dass sich durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz das Arzt-Patienten-Verhältnis verändern könnte, Arbeitsplätze gefährdet seien oder die Ökonomisierung des Gesundheitswesens einen weiteren Schub erfahren könnte. Zuweilen wird die Debatte um diese Technologie, zumal in der Öffentlichkeit, emotional und fern sachlicher Argumente geführt. Die Autorinnen und Autoren untersuchen die Geschichte des KI-Einsatzes in der Medizin, deren öffentliche Wahrnehmung, Governance der KI, die Möglichkeiten und Grenzen der Technik sowie Einsatzgebiete, die bisher noch nicht oder nur wenig im Fokus der Aufmerksamkeit waren. Dabei erweist sich die KI als leistungsfähiges Werkzeug, das zahlreiche ethische und soziale Fragen aufwirft, die bei der Einführung anderer Technologien bereits gestellt wurden; allerdings gibt es auch neue Herausforderungen, denen sich Professionen, Politik und Gesellschaft stellen müssen

Methoden und Werkzeuge für eine datengetriebene Entwicklung digitaler Gesundheitsanwendungen

Dem Paradigma der Präzisionsmedizin folgend schaffen digitale Gesundheitsanwendungen die Grundlage für eine personalisierte Versorgung, um damit die Effizienz und Effektivität von Gesundheitssystemen zu erhöhen. Im Kontext weltweit entstehender digitaler Gesundheitsökosysteme stehen dabei Daten als treibender Faktor im Mittelpunkt des Entwicklungsprozesses. Welche Methoden und Werkzeuge benötigt werden, um das dadurch mögliche Zusammenspiel zwischen einer datengetriebenen und einer wissensbasierten Entwicklung von digitalen Gesundheitsanwendungen zu unterstützen, wird in dieser Arbeit untersucht und anhand eines Rahmenwerks beschrieben. Durch Anwendung der Design Science Research Methode werden diesbezügliche Artefakte einem probleminitiierten Ansatz folgend entworfen, implementiert und durch quantitative sowie qualitative Methoden evaluiert. Dafür wird zunächst ein Vorgehensmodell abgeleitet, welches die zu beantwortenden Fragen in den Phasen der Digitalisierung, Automatisierung und Optimierung bis hin zur Translation in die medizinische Versorgung adressiert. Unter Beachtung entsprechender Normen findet eine Verknüpfung von interdisziplinären Methoden, Anforderungen sowie technologischen Ansätzen zu einer Wissensbasis statt, womit die Grundlage für zu entwickelnde Werkzeuge gelegt wird. Diese werden im Anwendungskontext dementieller Syndrome eruiert und pro Artefakt demonstriert sowie im Detail mit $n$ Probanden multiperspektivisch validiert. In Kooperation mit einer gerontopsychiatrischen Klinik werden diesbezüglich domänenspezifische Anforderungen an digitale Gesundheitsanwendungen bestimmt. Hierfür findet exemplarisch die explorative Entwicklung eines ambulanten Systems zur Messung kognitiver Leistungsparameter statt. Eine im Kontext dieser Zusammenarbeit durchgeführte Feldstudie ($n=55$) mit kognitiv eingeschränkten Personen zeigt Potentiale und Herausforderungen, welche durch die digitale Erfassung, Vernetzung und Auswertung von neuropsychologischen Daten entstehen. Dabei werden ebenfalls Anforderungen bezüglich der zielgruppenspezifischen Gestaltung einer gebrauchstauglichen Nutzerschnittstelle ($n=91$) gesammelt, welche in einem Leitfaden zusammenfließen und in einer grafischen Benutzeroberfläche iterativ implementiert werden. Aus der Perspektive von Datensubjekten ($n=238$) wird zusätzlich untersucht, welchen Stellenwert ein selbstbestimmter Umgang mit dieser Art von personenbezogenen Daten hat und für welche Zwecke diese aus deren Sicht eingesetzt werden sollten. Im Zuge dieses Entwicklungsprozesses sind ebenfalls Ansätze zur Automatisierung und Optimierung der Datenauswertung für die Ableitung des Gesundheitszustandes notwendig. Diese Schritte liefern als Artefakte, neben den Ergebnissen zum Vergleich verschiedener Algorithmen aus dem Bereich des maschinellen Lernens, die Identifikation von dafür geeigneten Leistungs- und Optimierungsmaßen sowie Merkmalsselektionsverfahren. Im Vergleich mit schwellwertbasierten Verfahren zur Operationalisierung von Bewertungsmetriken (maximaler Cohen\u27s Kappa $\kappa = 0,67$) erreicht die durch maschinelles Lernen gestützte Softwareanwendung eine höhere durchschnittliche Sensitivität von 83% bei einer 93%igen Spezifität (maximaler Cohen\u27s Kappa $\kappa = 0,79$) für die Erkennung von kognitiven Einschränkungen. Die automatisierte Erfassung hierfür notwendiger Merkmale erfolgt durch neu entwickelte Ansätze und zeigt zukünftige Forschungsaktivitäten auf, welche die damit verbundenen Herausforderungen adressieren. Dabei werden Indikatoren identifiziert, wodurch sich die Potentiale in computergestützten Modellen aufzeigen. Diese liefern zusätzliche Erkenntnisse über das Spannungsfeld zwischen einer zuverlässigen Erfüllung klinischer Leitlinien sowie regulatorischer Implikationen insbesondere hinsichtlich der Erklärbarkeit datengetriebener Optimierungs- und Automatisierungsansätze. Eine Untersuchung der Transferpotentiale in die deutsche Regelversorgung aus der Perspektive unterschiedlicher Interessenvertreter unterstreicht diese Punkte. Hierfür konzipierte Werkzeuge und Methoden ermöglichen einerseits die empirische Untersuchung der Adhärenz solcher digitaler Lösungen bezüglich der Nutzungsbereitschaft ($n=29$) sowie deren zeitliche Entwicklung ($n=18$). Andererseits werden damit die Akzeptanzkriterien der kassenärztlich organisierten Leistungserbringer im deutschen Gesundheitswesen ($n=301$) erhoben und dargestellt, welchen Einfluss diese auf Markteintrittsstrategien haben. Darauf aufbauend werden Wege definiert, um einen Beitrag zur Entlastung des Gesundheitssystems zu leisten. Die gesammelten Erkenntnisse werden hierfür in einem ganzheitlichen Plattformkonzept zur Entwicklung personalisierter Präventions- und Behandlungsprogramme gebündelt

Generische ITS-Softwarearchitektur und ITS-Prozess

Anhand einer ausgiebigen Analyse vorhandener Softwarearchitekturen von intelligenten Lehr-/Lernsystemen (ITS) werden wiederkehrende Probleme dieser aufgezeigt. Es wird eine Erweiterung der klassischen Architektur entwickelt und in UML spezifiziert. Auf die konzeptionelle Vorarbeit aufbauend, wird sowohl ein ITS-Lehrprozess als auch eine allgemeingültige ITS-Softwarearchitektur in UML definiert. Passend dazu verwirklicht ein Softwareframework die Implementierung, während ein Prototyp die Praktikabilität des ITS-Lehrprozesses, der ITS-Architektur und des Softwareframeworks überprüft.On the basis of the extensive analysis of existing software architectures of intelligent tutoring systems (ITS) the recurring problems are pointed out. An extension of the classical architecture is developed and specified in UML. Based on the conceptual preliminary work, both an ITS teaching process and a generally valid ITS software architecture are defined in UML. Appropriately, a software framework realizes the implementation, while a prototype checks the practicability of the ITS teaching process, ITS architecture and the framework