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A Political Theory of Engineered Systems and A Study of Engineering and Justice Workshops
Since there are good reasons to think that some engineered systems are socially undesirable—for example, internal combustion engines that cause climate change, algorithms that are racist, and nuclear weapons that can destroy all life—there is a well-established literature that attempts to identify best practices for designing and regulating engineered systems in order to prevent harm and promote justice. Most of this literature, especially the design theory and engineering justice literature meant to help guide engineers, focuses on environmental, physical, social, and mental harms such as ecosystem and bodily poisoning, racial and gender discrimination, and urban alienation. However, the literature that focuses on how engineered systems can produce political harms—harms to how we shape the way we live in community together—is not well established. The first part of this thesis contributes to identifying how particular types of engineered systems can harm a democratic politics. Building on democratic theory, philosophy of collective harms, and design theory, it argues that engineered systems that extend in space and time beyond a certain threshold subvert the knowledge and empowerment necessary for a democratic politics. For example, the systems of global shipping and the internet that fundamentally shape our lives are so large that people cannot attain the knowledge necessary to regulate them well nor the empowerment necessary to shape them.
The second part of this thesis is an empirical study of a workshop designed to encourage engineering undergraduates to understand how engineered systems can subvert a democratic politics, with the ultimate goal of supporting students in incorporating that understanding into their work. 32 Dartmouth undergraduate engineering students participated in the study. Half were assigned to participate in a workshop group, half to a control group. The workshop group participants took a pretest; then participated in a 3-hour, semi-structured workshop with 4 participants per session (as well as a discussion leader and note-taker) over lunch or dinner; and then took a posttest. The control group participants took the same pre- and post- tests, but had no suggested activity in the intervening 3 hours. We find that the students who participated in workshops had a statistically significant test-score improvement as compared to the control group (Brunner-Munzel test, p \u3c .001). Using thematic analysis methods, we show the data is consistent with the hypothesis that workshops produced a score improvement because of certain structure (small size, long duration, discussion-based, over homemade food) and content (theoretically rich, challenging). Thematic analysis also reveals workshop failures and areas for improvement (too much content for the duration, not well enough organized).
The thesis concludes with a discussion of limitations and suggestions for future theoretical, empirical, and pedagogical research
UMSL Bulletin 2023-2024
The 2023-2024 Bulletin and Course Catalog for the University of Missouri St. Louis.https://irl.umsl.edu/bulletin/1088/thumbnail.jp
The Concept of a Smart Action – Results from Analyzing Information Systems Literature
In recent years, the term \u27smartness\u27 has entered widespread use in research and daily life. It has emerged with various applications of the Internet of Things, such as smart homes and smart factories. However, rapid technological development and careless use of the term mean that, in information systems (IS) research, a common understanding of smartness has not yet been established. And while it is recognized that smartness encompasses more than the use of impressive information technology applications, a unified conceptualization of how smartness is manifested in IS research is lacking. To this end, we conducted a structured literature review applying techniques from Grounded Theory. We found that smartness occurs through actions, in which smart things and individuals interact, process information, and make data-based decisions that are perceived as smart. Building on these findings, we propose the concept of a \u27smart action\u27 and derive a general definition of smartness. Our findings augment knowledge about how smartness is formed, offering a new perspective on smartness. The concept of a smart action unifies and increases understanding of \u27smartness\u27 in IS research. It supports further research by providing a concept for describing, analyzing, and designing smart actions, smart devices, and smart services
Digitalization and Development
This book examines the diffusion of digitalization and Industry 4.0 technologies in Malaysia by focusing on the ecosystem critical for its expansion. The chapters examine the digital proliferation in major sectors of agriculture, manufacturing, e-commerce and services, as well as the intermediary organizations essential for the orderly performance of socioeconomic agents.
The book incisively reviews policy instruments critical for the effective and orderly development of the embedding organizations, and the regulatory framework needed to quicken the appropriation of socioeconomic synergies from digitalization and Industry 4.0 technologies. It highlights the importance of collaboration between government, academic and industry partners, as well as makes key recommendations on how to encourage adoption of IR4.0 technologies in the short- and long-term.
This book bridges the concepts and applications of digitalization and Industry 4.0 and will be a must-read for policy makers seeking to quicken the adoption of its technologies
LIPIcs, Volume 251, ITCS 2023, Complete Volume
LIPIcs, Volume 251, ITCS 2023, Complete Volum
UMSL Bulletin 2022-2023
The 2022-2023 Bulletin and Course Catalog for the University of Missouri St. Louis.https://irl.umsl.edu/bulletin/1087/thumbnail.jp
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
Evaluating the sustainability and resiliency of local food systems
With an ever-rising global population and looming environmental challenges such as climate change and soil degradation, it is imperative to increase the sustainability of food production. The drastic rise in food insecurity during the COVID-19 pandemic has further shown a pressing need to increase the resiliency of food systems. One strategy to reduce the dependence on complex, vulnerable global supply chains is to strengthen local food systems, such as by producing more food in cities. This thesis uses an interdisciplinary, food systems approach to explore aspects of sustainability and resiliency within local food systems.
Lifecycle assessment (LCA) was used to evaluate how farm scale, distance to consumer, and management practices influence environmental impacts for different local agriculture models in two case study locations: Georgia, USA and England, UK. Farms were grouped based on urbanisation level and management practices, including: urban organic, peri-urban organic, rural organic, and rural conventional. A total of 25 farms and 40 crop lifecycles were evaluated, focusing on two crops (kale and tomatoes) and including impacts from seedling production through final distribution to the point of sale. Results were extremely sensitive to the allocation of composting burdens (decomposition emissions), with impact variation between organic farms driven mainly by levels of compost use. When composting burdens were attributed to compost inputs, the rural conventional category in the U.S. and the rural organic category in the UK had the lowest average impacts per kg sellable crop produced, including the lowest global warming potential (GWP). However, when subtracting avoided burdens from the municipal waste stream from compost inputs, trends reversed entirely, with urban or peri-urban farm categories having the lowest impacts (often negative) for GWP and marine eutrophication. Overall, farm management practices were the most important factor driving environmental impacts from local food supply chains.
A soil health assessment was then performed on a subset of the UK farms to provide insight to ecosystem services that are not captured within LCA frameworks. Better soil health was observed in organically-farmed and uncultivated soils compared to conventionally farmed soils, suggesting higher ecosystem service provisioning as related to improved soil structure, flood mitigation, erosion control, and carbon storage. However, relatively high heavy metal concentrations were seen on urban and peri-urban farms, as well as those located in areas with previous mining activity. This implies that there are important services and disservices on farms that are not captured by LCAs.
Zooming out from a focus on food production, a qualitative methodology was used to explore experiences of food insecurity and related health and social challenges during the COVID-19 pandemic. Fourteen individuals receiving emergency food parcels from a community food project in Sheffield, UK were interviewed. Results showed that maintaining food security in times of crisis requires a diverse set of individual, household, social, and place-based resources, which were largely diminished or strained during the pandemic. Drawing upon social capital and community support was essential to cope with a multiplicity of hardship, highlighting a need to develop community food infrastructure that supports ideals of mutual aid and builds connections throughout the food supply chain. Overall, this thesis shows that a range of context-specific solutions are required to build sustainable and resilient food systems. This can be supported by increasing local control of food systems and designing strategies to meet specific community needs, whilst still acknowledging a shared global responsibility to protect ecosystem, human, and planetary health
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