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    Rethink Digital Health Innovation: Understanding Socio-Technical Interoperability as Guiding Concept

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    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

    Automatic Generation of Personalized Recommendations in eCoaching

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    Denne avhandlingen omhandler eCoaching for personlig livsstilsstøtte i sanntid ved bruk av informasjons- og kommunikasjonsteknologi. Utfordringen er å designe, utvikle og teknisk evaluere en prototyp av en intelligent eCoach som automatisk genererer personlige og evidensbaserte anbefalinger til en bedre livsstil. Den utviklede løsningen er fokusert på forbedring av fysisk aktivitet. Prototypen bruker bærbare medisinske aktivitetssensorer. De innsamlede data blir semantisk representert og kunstig intelligente algoritmer genererer automatisk meningsfulle, personlige og kontekstbaserte anbefalinger for mindre stillesittende tid. Oppgaven bruker den veletablerte designvitenskapelige forskningsmetodikken for å utvikle teoretiske grunnlag og praktiske implementeringer. Samlet sett fokuserer denne forskningen på teknologisk verifisering snarere enn klinisk evaluering.publishedVersio

    Continuous Rationale Management

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    Continuous Software Engineering (CSE) is a software life cycle model open to frequent changes in requirements or technology. During CSE, software developers continuously make decisions on the requirements and design of the software or the development process. They establish essential decision knowledge, which they need to document and share so that it supports the evolution and changes of the software. The management of decision knowledge is called rationale management. Rationale management provides an opportunity to support the change process during CSE. However, rationale management is not well integrated into CSE. The overall goal of this dissertation is to provide workflows and tool support for continuous rationale management. The dissertation contributes an interview study with practitioners from the industry, which investigates rationale management problems, current practices, and features to support continuous rationale management beneficial for practitioners. Problems of rationale management in practice are threefold: First, documenting decision knowledge is intrusive in the development process and an additional effort. Second, the high amount of distributed decision knowledge documentation is difficult to access and use. Third, the documented knowledge can be of low quality, e.g., outdated, which impedes its use. The dissertation contributes a systematic mapping study on recommendation and classification approaches to treat the rationale management problems. The major contribution of this dissertation is a validated approach for continuous rationale management consisting of the ConRat life cycle model extension and the comprehensive ConDec tool support. To reduce intrusiveness and additional effort, ConRat integrates rationale management activities into existing workflows, such as requirements elicitation, development, and meetings. ConDec integrates into standard development tools instead of providing a separate tool. ConDec enables lightweight capturing and use of decision knowledge from various artifacts and reduces the developers' effort through automatic text classification, recommendation, and nudging mechanisms for rationale management. To enable access and use of distributed decision knowledge documentation, ConRat defines a knowledge model of decision knowledge and other artifacts. ConDec instantiates the model as a knowledge graph and offers interactive knowledge views with useful tailoring, e.g., transitive linking. To operationalize high quality, ConRat introduces the rationale backlog, the definition of done for knowledge documentation, and metrics for intra-rationale completeness and decision coverage of requirements and code. ConDec implements these agile concepts for rationale management and a knowledge dashboard. ConDec also supports consistent changes through change impact analysis. The dissertation shows the feasibility, effectiveness, and user acceptance of ConRat and ConDec in six case study projects in an industrial setting. Besides, it comprehensively analyses the rationale documentation created in the projects. The validation indicates that ConRat and ConDec benefit CSE projects. Based on the dissertation, continuous rationale management should become a standard part of CSE, like automated testing or continuous integration

    A Generic Approach for the Automated Notarization of Cloud Configurations Using Blockchain-Based Trust.

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    Debido a su escalabilidad, las aplicaciones en la nube tienen una importante ventaja de costes para las empresas. En consecuencia, las empresas quieren tanto externalizar sus datos como obtener servicios de la nube. Sin embargo, dado que la mayoría de las empresas tienen políticas internas y requisitos de cumplimiento para operar y utilizar aplicaciones de software, el uso de aplicaciones en la nube crea un nuevo desafío para las empresas. La inclusión de aplicaciones en la nube equivale a la subcontratación de servicios en el sentido de que las empresas deben confiar en que el proveedor de aplicaciones en la nube aplicará los requisitos de cumplimiento interno en las aplicaciones adoptadas. La investigación ha demostrado que la confianza y el riesgo están estrechamente relacionados y son factores clave que influyen en la utilización de aplicaciones en la nube. Esta tesis pretende desarrollar una arquitectura en la nube que aborde este reto, trasladando la confianza en las configuraciones de cumplimiento del proveedor de aplicaciones en la nube a la cadena de bloques. Así, este trabajo pretende reducir el riesgo de adopción de las aplicaciones en la nube debido a los requisitos de cumplimiento. En esta tesis, la investigación de la ciencia del diseño se utiliza para crear la arquitectura para trasladar la confianza mencionada a la cadena de bloques. Un grupo de discusión determinó el alcance del trabajo. La base de conocimientos de este trabajo se construyó utilizando inteligencia artificial y una revisión sistemática de la literatura, y la arquitectura presentada se desarrolló y prototipó utilizando el método de desarrollo rápido de aplicaciones. Se utilizaron entrevistas guiadas semiestructuradas de método mixto para evaluar el enfoque de la arquitectura presentada y valorar las cualidades de reducción del riesgo de adopción. La tesis demostró que la arquitectura de software desarrollada podía trasladar la confianza del proveedor de la nube a la cadena de bloques. La evaluación de la arquitectura de software propuesta demostró además que el riesgo de adopción debido a las configuraciones de la nube basadas en el cumplimiento podía reducirse de "alto" a "bajo" utilizando la tecnología blockchain. Esta tesis presenta una arquitectura que desplaza la confianza para la implementación de configuraciones basadas en el cumplimiento de la normativa desde el proveedor de la nube a la cadena de bloques. Además, muestra que el cambio de confianza puede reducir significativamente el riesgo de adopción de las aplicaciones en la nube.Administración y Dirección de Empresa

    Geographic information extraction from texts

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    A large volume of unstructured texts, containing valuable geographic information, is available online. This information – provided implicitly or explicitly – is useful not only for scientific studies (e.g., spatial humanities) but also for many practical applications (e.g., geographic information retrieval). Although large progress has been achieved in geographic information extraction from texts, there are still unsolved challenges and issues, ranging from methods, systems, and data, to applications and privacy. Therefore, this workshop will provide a timely opportunity to discuss the recent advances, new ideas, and concepts but also identify research gaps in geographic information extraction

    A Design-Science-Research Approach

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    Neue Organisationsformen, wie evolutionäre Organisationen, bilden in vielen Kooperationsszenarien sozio-technische Konstrukte mit modernen CSCW Anwendungen aus. Daher erfordern Veränderungen dieser sozialen Systeme eine kontinuierliche Anpassung der technischen Tools an die neuen sozialen Konfigurationen. Diese Dissertation ist als Design Science Research (DSR) Projekt konzipiert und addressiert die folgende Forschungsfrage (RQ): “Wie können soziotechnische, evolutionäre Organisationen die Herausforderungen der joint optimization und des organizational choice während ihrer autopoietischen Veränderungsprozesse addressieren?” Die Fallstudie Viva con Agua de St. Pauli e.V. wurde mittels qualitativer und ethnographischer Methoden im Rahmen der entsprechenden DSR Zyklen untersucht. Das Forschungsprojekt fokussiert die Entwicklung von Artefakten indem sowohl eine technische, als auch eine soziale Perspektive eingenommen wird. Aus der technische Perspektive wird die RQ durch eine Microservice-Plattform adressiert. Die Architektur dient der Verteilung von Verantwortlichkeit für die Software in einem heterogenen Netzwerk von Entwickler:innen. Dabei müssen diverse neue Herausforderungen beachtet werden, wie etwa die Verteilung des User Interface. Durch die Betrachtung der RQ aus der sozialen Perspektive wird der USMU Workshop entwickelt. Dieses Artefakt dient der Verbindung der Charakteristika evolutionärer Organisationen mit agiler Software Entwicklung und mit Methoden des partizipativen Designs. Die Studien zeigen, dass beide Artefakte die RQ adressieren. Zudem konnte ich für beide Artefakte wertvolle Verbesserungsmöglichkeiten aufzeigen. Somit motivieren die Ergebnisse den nächsten Schritt des Projekts und die vorliegende Thesis wird Bestandteil des zyklischen Ablaufs eines DSR Projekts.The emergence of new types of organizational structures, such as evolutionary-teal organizations, almost always leads to the development of socio-technical constructs when it comes to working in collaboration with modern CSCW applications. A consequence of this is that the social system’s autopoietic change processes create challenges that compel one to adjust the implementation of the technical tool to the social system’s new configuration. This thesis is structured according to the design science research (DSR) approach and focuses on the research question (RQ): “How can socio-technical evolutionary-teal organizations address the challenges of joint optimization and organizational choice during their autopoietic processes?” For this purpose, the case study Viva con Agua de St. Pauli e.V. is investigated using a qualitative ethnographical approach during the DSR cycles. Addressing the RQ, two artifacts are designed from a technical as well as a social perspective. While the technical perspective primarily investigates the adjustments of technology, the social perspective focuses on the management of change in socio-technical evolutionary-teal organizations. I propose a microservice platform as an artifact that addresses the RQ from a technical perspective. The microservice architecture aims at spreading the responsibility for the software through a heterogeneous ecosystem of developers. The newly designed USMU workshop is addressing the RQ from the social perspective. It strives to intertwine the characteristics of evolutionary-teal organizations with agile software development and participatory design methods. In my studies, I examine the fact that both artifacts can be used to address the RQ. Additionally, I was able to identify valuable improvements for both of my artifacts. Hence, the project follows the lifecycle of a DSR project by reasoning through the results presented here for its next iteration

    Towards a new generation of geographical information systems

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    Assessing the quality of Wikidata referencing

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    Wikidata is a versatile and broad-based Knowledge Graph (KG) that leverages the power of collaborative contributions via an open wiki, augmented by bot accounts, to curate the content. Wikidata represents over 102 million interlinked data entities, accompanied by over 1.4 billion statements about the items, accessible to the public via a SPARQL endpoint and diverse dump formats. The Wikidata data model enables assigning references to every single statement. While the quality of Wikidata statements has been assessed, the quality of references in this knowledge graph is not well covered in the literature. To cover the gap, we develop and implement a comprehensive referencing quality assessment framework based on Linked Data quality dimensions and criteria. We implement the objective metrics of the assessment framework as the Referencing Quality Scoring System - RQSS. RQSS provides quantified scores by which the referencing quality can be analyzed and compared. Due to the scale of Wikidata, we developed a subsetting approach to creating a comparison platform that systematically samples Wikidata. We have used both well-defined subsets and random samples to evaluate the quality of references in Wikidata using RQSS. Based on RQSS, the overall referencing quality in Wikidata subsets is 0.58 out of 1. Random subsets (representative of Wikidata) have higher overall scores than topical subsets by 0.05, with Gene Wiki having the highest scores amongst topical subsets. Regarding referencing quality dimensions, all subsets have high scores in accuracy, availability, security, and understandability, but have weaker scores in completeness, verifiability, objectivity, and versatility. RQSS scripts can be reused to monitor the referencing quality over time. The evaluation shows that RQSS is practical and provides valuable information, which can be used by Wikidata contributors and WikiProject owners to identify the referencing quality gaps. Although RQSS is developed based on the Wikidata RDF model, its referencing quality assessment framework can be generalized to any RDF KG.James Watt Scholarship fundin

    Technologies and Applications for Big Data Value

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    This open access book explores cutting-edge solutions and best practices for big data and data-driven AI applications for the data-driven economy. It provides the reader with a basis for understanding how technical issues can be overcome to offer real-world solutions to major industrial areas. The book starts with an introductory chapter that provides an overview of the book by positioning the following chapters in terms of their contributions to technology frameworks which are key elements of the Big Data Value Public-Private Partnership and the upcoming Partnership on AI, Data and Robotics. The remainder of the book is then arranged in two parts. The first part “Technologies and Methods” contains horizontal contributions of technologies and methods that enable data value chains to be applied in any sector. The second part “Processes and Applications” details experience reports and lessons from using big data and data-driven approaches in processes and applications. Its chapters are co-authored with industry experts and cover domains including health, law, finance, retail, manufacturing, mobility, and smart cities. Contributions emanate from the Big Data Value Public-Private Partnership and the Big Data Value Association, which have acted as the European data community's nucleus to bring together businesses with leading researchers to harness the value of data to benefit society, business, science, and industry. The book is of interest to two primary audiences, first, undergraduate and postgraduate students and researchers in various fields, including big data, data science, data engineering, and machine learning and AI. Second, practitioners and industry experts engaged in data-driven systems, software design and deployment projects who are interested in employing these advanced methods to address real-world problems
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