Management und IT: Tagungsband zur AKWI-Fachtagung vom 16. bis 18.09.2012 an der Hochschule Pforzheim

Wirtschaftsinformatik befasst sich mit allen Themen, die an der Schnittstelle zwischen Informatik und Betriebswirtschaft anzutreffen sind. So geht es in der Wirtschaftsinformatik – basierend auf dem Wissen und dem Verstehen der betriebswirtschaftlichen Konzepte und Anwendungen – insbesondere darum, IT-Systeme für die betriebliche Praxis zu entwickeln, einzuführen und zu betreiben. Eine wissenschaftliche Fachtagung, die den Titel „Management und IT“ trägt, setzt an einer solchen Beschreibung der Wirtschaftsinformatik an

Eine agentenbasierte Architektur für Programmierung mit gesprochener Sprache

Sprachgesteuerte Computersysteme werden heutzutage von Millionen von Nutzern verwendet; Chatbots, virtuelle Assistenten, wie Siri oder Google Assistant, und Smarthomes sind längst fester Bestandteil des Alltags vieler Menschen. Zwar erscheinen derartige Systeme inzwischen intelligent; tatsächlich reagieren sie aber nur auf einzelne Befehle, die zudem bestimmte Formulierungen erfordern. Die Nutzer sind außerdem auf vorgefertigte Funktionalitäten beschränkt; neue Befehle können nur von Entwicklern einprogrammiert und vom Hersteller zur Verfügung gestellt werden. In Zukunft werden Nutzer erwarten, intelligente Systeme nach ihren Bedürfnissen anzupassen, das heißt programmieren zu können. Das in dieser Arbeit beschriebene System ProNat ermöglicht Endnutzer-Programmierung mit gesprochener Sprache. Es befähigt Laien dazu, einfache Programme für unterschiedliche Zielsysteme zu beschreiben und deren Funktionalität zu erweitern. ProNat basiert auf PARSE, einer eigens entworfenen agentenbasierten Architektur für tiefes Sprachverständnis. Das System ermöglicht die Verwendung alltäglicher Sprache zur Beschreibung von Handlungsanweisungen. Diese werden von ProNat als Programm für ein Zielsystem interpretiert, das eine Anwendungsschnittstelle zur Endnutzer-Programmierung anbietet. Bisherige Ansätze zur Programmierung mit natürlicher Sprache ermöglichen nur die Erzeugung kurzer Programme anhand textueller Beschreibungen. Da die meisten Systeme monolithisch entworfen wurden, können sie zudem nur mit großem Aufwand adaptiert werden und sind überwiegend auf die Anwendung einer Technik (z. B. maschinelles Lernen) sowie auf eine Anwendungsdomäne festgelegt (z. B. Tabellenkalkulation). Ansätze, die gesprochene Sprache verarbeiten, können hingegen bisher nur einzelne Befehle erfassen. Um die Restriktionen bisheriger Ansätze aufzuheben, wird eine neuartige Architektur entworfen. Die Kernkomponenten der Architektur PARSE bilden unabhängige Agenten, die je einen bestimmten Aspekt der natürlichen Sprache analysieren. Die Kapselung in unabhängige Agenten ermöglicht es, je Teilaspekt zum Verständnis der Sprache eine andere Technik zu verwenden. Die Agenten werden nebenläufig ausgeführt. Dadurch können sie von Analyseergebnissen anderer Agenten profitieren; unterschiedliche Sprachanalysen können sich so gegenseitig unterstützen. Beispielsweise hilft es, sprachliche Referenzen wie Anaphern aufzulösen, um den Kontext des Gesagten zu verstehen; manche Referenzen können wiederum nur mithilfe des Kontextes aufgelöst werden. Ihr Analyseergebnisse hinterlegen die Agenten in einer geteilten Datenstruktur, einem Graphen. Die Architektur stellt sicher, dass keine Wettlaufsituationen eintreten und nur gültige Änderungen am Graphen durchgeführt werden. Die Agenten werden so lange wiederholt ausgeführt, bis keine oder nur noch zyklische Änderungen eintreten. Neben den Agenten gibt PARSE die Verwendung von Fließbändern zur Vor- und Nachverarbeitung vor. Zudem können externe Ressourcen, wie Wissensdatenbanken oder Kontextmodellierungen, angeschlossen werden. Das System ProNat entsteht, indem konkrete Agenten und Fließbandstufen für die Rahmenarchitektur PARSE bereitgestellt werden. Zusätzlich werden Informationen über die Anwendungsdomäne (das heißt die Anwendungsschnittstelle des Zielsystems und gegebenenfalls eine Modellierung der Systemumgebung) in Form von Ontologien als externe Ressource angebunden. Eine gesprochene Äußerung wird von ProNat vorverarbeitet, indem zunächst das Audiosignal in eine textuelle Wortsequenz überführt wird. Anschließend erfolgt eine grundlegende syntaktische Analyse, bevor ein initialer Graph als Analysegrundlage für die Agenten erzeugt wird. Die Interpretation des Gesagten als Programm obliegt den Agenten. Es wurden sechzehn Agenten entwickelt, die sich in drei Kategorien unterteilen lassen: Erstens, Agenten, die allgemeine Sprachverständnis-Analysen durchführen, wie die Disambiguierung von Wortbedeutungen, die Auflösung von sprachlichen Referenzen oder die Erkennung von Gesprächsthemen. Zweitens, Agenten, die das Gesagte auf programmatische Strukturen, wie Anwendungsschnittstellenaufrufe oder Kontrollstrukturen, untersuchen; hierzu zählt auch ein Agent, der aus verbalisierten Lehrsequenzen Methodendefinitionen synthetisiert. Da die Agenten unabhängig voneinander agieren, kann zur Lösung der jeweiligen Problemstellung eine beliebige Technik eingesetzt werden. Die Agenten zur Erkennung von Kontrollstrukturen verwenden beispielsweise Heuristiken, die auf syntaktischen Strukturen basieren, um ihre Analysen durchzuführen. Andere Agenten, wie die Agenten zur Disambiguierung von Wortbedeutungen oder zur Bestimmung der Gesprächsthemen, verwenden Wikipedia, Wordnet oder ähnliche Quellen und inferieren anhand dieser Informationen. Zuletzt verwenden einige Agenten, wie beispielsweise der Agent zur Erkennung von Lehrsequenzen, maschinelles Lernen. Die Interpretation einer gesprochenen Äußerung erfolgt dementsprechend mittels einer Kombination von sowohl regel- als auch statistik- und wissensbasierten Techniken. Dank der strikten Trennung der Agenten können diese einzeln (und zumeist unabhängig voneinander) evaluiert werden. Hierzu wurden parallel zur Entwicklung der Agenten fortwährend mithilfe von Nutzerstudien realistische Eingabebeispiele gesammelt. Für jeden Agenten kann somit überprüft werden, ob er einen zufriedenstellenden Beitrag zur Interpretation des Gesagten beiträgt. Das gemeinschaftliche Analyseergebnis der Agenten wird in der Nachverarbeitung sukzessive in ein konkretes Programm übersetzt: Zunächst wird ein abstrakter Syntaxbaum generiert, der anschließend in Quelltext zur Steuerung eines Zielsystems überführt wird. Die Fähigkeit des Systems ProNat, aus gesprochenen Äußerungen Quelltext zu generieren, wurde anhand von drei unabhängigen Untersuchungen evaluiert. Als Datengrundlage dienen alle in den Nutzerstudien gesammelten natürlichsprachlichen Beschreibungen. Zunächst wurden für eine Online-Studie UML-Aktivitätsdiagramme aus gesprochenen Äußerungen generiert und 120 Probanden zur Bewertung vorgelegt: Der überwiegende Teil der Aktivitätsdiagramme (69%) wurde von der Mehrheit der Probanden als vollständig korrekt eingestuft, ein vielversprechendes Ergebnis, da die gesprochenen Äußerungen die Synthese von bis zu 24 Anweisungen (bzw. Aktivitäten) sowie Kontrollstrukturen erfordern. In einer zweiten Untersuchung wurde Java-Quelltext, bestehend aus Aufrufen einer Anwendungsschnittstelle zur Steuerung eines humanoiden Roboters, synthetisiert und mit einer Musterlösung verglichen: ProNat konnte Aufrufe meist korrekt erzeugen (F1: 0,746); auch die Synthese von Kontrollstrukturen gelingt in 71% der Fälle korrekt. Zuletzt wurde untersucht, wie gut ProNat anhand von natürlichsprachlichen Beschreibungen neue Funktionen erlernen kann: Verbalisierte Lehrsequenzen werden mit einer Genauigkeit von 85% in Äußerungen erkannt. Aus diesen leitet ProNat Methodendefinitionen ab; dabei gelingt es in über 90% der Fälle, einen sprechenden Methodennamen zu erzeugen. Auch der Aufruf der neu erlernten Funktion (durch natürlichsprachliche Anweisungen) gelingt mit einer Genauigkeit von 85%. Zusammengenommen zeigen die Untersuchungen, dass ProNat grundsätzlich in der Lage ist, Programme aus gesprochenen Äußerungen zu synthetisieren; außerdem können neue Funktionen anhand natürlichsprachlicher Beschreibungen erlernt werden

Untersuchung von Verarbeitungsalgorithmen zur automatischen Auswertung neuronaler Signale aus Multielektroden-Arrays

Mit Hilfe von Multielektroden-Arrays (MEAs) können viele Zellen gleichzeitig kontaktiert und deren elektrische Aktivität abgeleitet werden. Für die weitere Analyse müssen die abgeleiteten Signale in ihre Einzelbestandteile zerlegt werden. Dieser Vorgang wird als Spike Sorting bezeichnet. In der vorliegenden Arbeit werden Ansätze für ein vollständig automatisiertes Spike Sorting vorgestellt und untersucht. Dabei werden Verfahren aufgezeigt, die mit Hilfe von adaptiven Verfahren die abgeleiteten Zellsignale optimal filtern und automatisch in deren Einzelkomponenten zerlegen

Personalisierung im E-Commerce – zur Wirkung von E-Mail-Personalisierung auf ausgewählte ökonomische Kennzahlen des Konsumentenverhaltens: Personalisierung im E-Commerce – zur Wirkung von E-Mail-Personalisierung auf ausgewählte ökonomische Kennzahlen des Konsumentenverhaltens

Personalisierung ist ein wichtiger Bereich des Internet Marketings, zu dem es wenige experimentelle Untersuchungen mit großen Teilnehmerzahlen gibt. Für den erfolgreichen Einsatz von Empfehlungsverfahren sind umfangreiche Daten über das Käuferverhalten erforderlich. Diesen Problemstellungen nimmt sich die vorliegende Arbeit an. In ihr wird das Shop-übergreifende individuelle Käuferverhalten von bis zu 126.000 Newsletter-Empfängern eines deutschen Online-Bonussystems sowohl mittels ausgewählter Data-Mining-Methoden als auch experimentell untersucht. Dafür werden Prototypen eines Data-Mining-Systems, einer A/B-Test-Software-Komponente und einer Empfehlungssystem-Komponente entwickelt und im Rahmen des Data Minings und durch Online-Feldexperimente evaluiert. Dabei kann für die genannte Nutzergruppe in einem Experiment bereits mit einem einfachen Empfehlungsverfahren gezeigt werden, dass zum einen die Shop-übergreifenden individuellen Verhaltensdaten des Online-Bonus-Systems für die Erzeugung von Empfehlungen geeignet sind, und zum anderen, dass die dadurch erzeugten Empfehlungen zu signifikant mehr Bestellungen als bei der besten Empfehlung auf Basis durchschnittlichen Käuferverhaltens führten. In weiteren Experimenten im Rahmen der Evaluierung der A/B-Test-Komponente konnte gezeigt werden, dass absolute Rabattangebote nur dann zu signifikant mehr Bestellungen führten als relative Rabatt-Angebote, wenn sie mit einer Handlungsaufforderung verbunden waren. Die Arbeit ordnet sich damit in die Forschung zur Beeinflussung des Käuferverhaltens durch Personalisierung und durch unterschiedliche Rabatt-Darstellungen ein und trägt die genannten Ergebnisse und Artefakte bei.:1 Inhalt 1 Einleitung 1 1.1 Stand der Forschung 3 1.2 Forschungsbedarf 6 1.3 Forschungskonzept 8 1.4 Verwendete Methoden 11 1.5 Aufbau der Arbeit 11 2 Theoretische und konzeptionelle Grundlagen 13 2.1 Internethandel, E-Commerce und E-Business 13 2.2 Marketing, Konsumenten- und Käuferverhalten 16 2.2.1 Käuferverhalten bei Rabatt-Angeboten 20 2.3 Internet Marketing 21 2.3.1 Erfolgskontrolle im Internet Marketing 24 2.3.2 Ausgewählte Disziplinen des Internet Marketings 27 2.3.2.1 Affiliate Marketing 28 2.3.2.2 Online-Cashback-Systeme 35 2.3.2.3 E-Mail-Marketing 38 2.4 Personalisierung im Internet Marketing 56 2.4.1 Empfehlungssysteme 59 2.4.2 Bewertung von Empfehlungssystemen 59 2.4.3 Architektur von Empfehlungssystemen 60 2.4.4 Empfehlungssystem-Kategorien 62 2.4.4.1 Hybride Empfehlungssysteme 67 2.4.5 Techniken für Empfehlungsverfahren 69 2.5 Wissensaufbereitung und -entdeckung 89 2.5.1 Datenerhebungsverfahren 89 2.5.1.1 Datenqualität 91 2.5.1.2 Datensicherheit und Datenschutz 92 2.5.2 Knowledge Discovery und Data Mining 94 2.5.2.1 Der Data-Mining-Prozess 96 2.5.2.2 Data-Mining-Problemtypen 98 2.5.2.3 Das Data-Mining-System 100 2.5.3 Das Experiment als Erhebungsdesign 106 2.5.3.1 Anforderungen und Gütekriterien 111 2.5.3.2 Online-Feldexperimente im Marketing 117 2.5.3.3 Auswertungsverfahren 120 2.5.3.4 Theoretische Grundlagen des A/B-Testverfahrens 121 3 Vorgehen 126 3.1 Forschungsdesign 126 3.1.1.1 Ziele und Anforderungen der Andasa GmbH 128 3.1.1.2 Ziele und Anforderungen des Instituts für Angewandte Informatik 129 3.1.2 Design des Informationssystems 130 3.1.2.1 Der Designprozess 131 3.1.3 Konzeption des Software-Systems 133 3.1.4 Evaluation 134 3.2 Datenanalyse 135 3.2.1 Datenbeschaffung 135 3.2.2 Datenaufbereitung 136 3.2.3 Auswahl geeigneter Data-Mining-Methoden 137 3.2.3.1 Auswahl-Kriterien 137 3.2.3.2 Methodenauswahl 140 3.2.4 Erläuterung ausgewählter Data-Mining-Methoden 156 3.2.4.1 Bayes’sche Netze 156 3.2.4.2 Clustering 158 3.2.4.3 Diskriminanzanalyse 158 3.2.4.4 Korrelationsanalyse 159 3.2.4.5 Online Analytical Processing (OLAP) 159 3.2.5 Auswahl geeigneter Data-Mining-Werkzeuge 165 3.2.5.1 Auswahlprozess 165 3.2.5.2 Kriterien 166 3.2.5.3 Werkzeuge zur statistischen Analyse und Visualisierung 168 3.2.5.4 Werkzeuge für Clustering und Diskriminanzanalyse 168 3.2.5.5 Werkzeuge für Online Analytical Processing 169 3.2.5.6 Werkzeuge für Bayes’sche Netze 169 3.3 Untersuchungsdesign 171 3.3.1 Online-Marketing-Instrumente bei Andasa 172 3.3.2 Stimulus-Auswahl 174 3.3.3 Entwurf des Experimentaldesigns 175 4 Umsetzung 180 4.1 Architektur und prototypische Implementation 180 4.1.1 Das Data-Mining-System 180 4.1.2 Der ETL-Prozess 181 4.1.2.1 Datenerhebung 183 4.1.2.2 Datenbereinigung 184 4.1.3 Die A/B-Testumgebung 185 4.1.4 Das Empfehlungssystem 189 4.1.5 Usability-Evaluation 196 4.2 Data Mining 199 4.2.1 Statistische Analyse 200 4.2.2 Anwendung ausgewählter Data-Mining-Methoden 206 4.2.2.1 Clustering 208 4.2.2.2 Klassifikation 213 4.2.2.3 Modellierung als Bayes’sche Netze 214 4.2.3 Ergebnisse und Evaluation 221 4.3 Feldexperimente mit Newslettern 222 4.3.1 Eckdaten der Tests 223 4.3.2 Beispiel-Experimente 224 4.3.3 A/B-Tests Rabattdarstellungen 226 4.3.3.1 Öffnungsrate Prozente vs. Euro 226 4.3.3.2 Klickrate Prozente vs. Euro 227 4.3.3.3 Conversion-Rate Prozente vs. Euro 229 4.3.4 A/B-Test zur Personalisierung 230 4.3.4.1 Auswahl des Empfehlungsverfahrens 230 4.3.4.2 Definition der Kontrollgruppe 231 4.3.4.3 Operative Durchführung 231 4.3.4.4 Auswertung 232 4.3.5 Ergebnisse und Evaluation 236 5 Zusammenfassung und Ausblick 239 6 Anhang 243 6.1 Anhang A Usability-Evaluation 243 6.1.1 Methoden der Usability-Evaluierung 246 6.1.1.1 Usability-Tests und lautes Denken 246 6.1.1.2 Benutzerbefragung 248 6.1.1.3 Feldstudien und Partizipation 250 6.1.1.4 Expertenorientierte (Inspektions-)Methoden 251 6.1.1.5 Formal-analytische Verfahren 252 6.1.1.6 Quantitative Fragebogen 252 6.1.1.7 Verfahrensmodell 259 6.1.1.8 Auswertung 262 6.1.2 Fragebögen 263 6.2 Anhang B Zeitreihenanalyse 281 6.2.1 Klassische Komponentenmodelle 281 6.2.2 Stochastische Prozesse 282 6.2.3 Fourier-Analyse-Methoden (Spektralanalyse) 283 6.3 Anhang C Daten und Programme 286 6.3.1 Technische Daten 286 6.3.1.1 Data Warehouse / Data Mining Server 286 6.3.2 Programm- und Skriptcodes 287 6.3.2.1 R- Skripte 287 6.3.2.2 SQL – Skripte 296 6.3.2.3 C# Code MostRecentLinkInvocationsShopRecommender.cs 314 6.3.3 Daten A/B-Tests 317 6.3.3.1 Übersicht Newsletter 317 6.3.3.2 Mengengerüst Aussendungen 319 6.3.3.3 Shopaufrufe und Besteller 319 6.3.3.4 Darstellungen der Newsletter-Varianten 320 6.3.4 Daten Personalisierung 335 6.4 Abbildungsverzeichnis 338 6.5 Tabellenverzeichnis 343 6.6 Literaturverzeichnis 34

Identifizierung von potentiellen bakteriologischen Kampfstoffen mit Ramanspektrometrie unter Nutzung von multivariater Statistik

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Klassifikation von Anforderungen und Informationen zur Unterstützung von Qualitätssicherungsprozessen

Anforderungsdokumente werden im Anforderungsmanagement verwendet, um Eigenschaften und Verhalten von Systemen zu dokumentieren. In der Automobilindustrie werden diese Dokumente verwendet, um die von Zulieferern zu fertigenden Komponenten zu beschreiben und um für die Kommunikation zwischen Zulieferer und Konzern eine rechtliche Grundlage zu schaffen. Daher müssen diese Dokumente diversen Qualitätsstandards und Qualitätsrichtlinien entsprechen. In manuellen Reviews werden Anforderungsdokumente gegen diese Richtlinien geprüft. Eine Richtlinie besagt, dass in Anforderungsdokumenten eine klare Trennung zwischen rechtlich verbindlichen Anforderungen und sogenannten Zusatzinformationen (Abbildungen, Erläuterungen, Beispiele, Verweise, etc.) existieren muss. Dazu wird jedes Objekt entsprechend dem Inhalt mit einem Objekttyp annotiert. Die Überprüfung der Korrektheit des Objekttyps ist ein zeitaufwändiger und fehleranfälliger Prozess, da Anforderungsdokumente in der Regel mehrere tausend Objekte umfassen. In dieser Arbeit wird am Beispiel des Reviews des Objekttyps untersucht, ob und in welcher Art und Weise der Reviewprozess durch den Einsatz von maschinellem Lernen unterstützt werden kann. Dazu wird zuerst ein Klassifikator trainiert, der in der Lage ist, zwischen Anforderungen und Zusatzinformationen zu unterscheiden. Ein darauf basierendes Werkzeug ist in der Lage, Anwender bei der Überprüfung des Objekttyps durch Hinweise und Warnungen zu unterstützten. In empirischen Studien wird untersucht, ob Anwender durch den Einsatz des Werkzeugs das Review von Anforderungsdokumenten besser durchführen können. Die Ergebnisse zeigen, dass Anwender nicht nur mehr falsch klassifizierte Objekte finden, sondern auch durchschnittlich 60% der für das Review verwendeten Zeit einsparen können. Durch die Übertragung des Ansatzes auf ein weiteres Klassifikationsproblem wird zudem gezeigt, dass der Einsatz von Werkzeugen nicht nur auf den Anwendungsfall Objekttypklassifikation beschränkt ist, sondern potenziell auf viele weitere zu überprüfende Richtlinien übertragbar ist

Eine kunden- und lebenszyklusorientierte Produktfamilienabsicherung für die Automobilindustrie

In der vorliegenden Arbeit wird eine automotive-geeignete Absicherungsstrategie entwickelt, die erstmals den kompletten Variantenumfang eines massengefertigten eingebetteten Systems inklusive der Versionierung dessen Einzelkomponenten im Lebenszyklus systematisch betrachten und empirisch bewerten kann. Die Realisierung der Strategie bietet statistisch insbesondere Vorteile durch die Steigerung der vom Kunden wahrgenommenen Qualität aufgrund einer optimierten Absicherung von Systemvarianten

Eine agentenbasierte Architektur für Programmierung mit gesprochener Sprache

The system described in this work, called ProNat, makes end-user programming with spoken language possible. It enables non-experts to describe programs for different target systems and to extend their functionality using everyday language. ProNat is based on PARSE, a specially designed agent-based framework architecture. In three independent studies, ProNat has proven to be principally capable of synthesizing programs from spoken utterances