004 Informatik
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The aim of this European interprofessional Health Informatics (HI) Summer School was (i) to make advanced healthcare students familiar with what HI can offer in terms of knowledge development for patient care and (ii) to give them an idea about the underlying technical and legal mechanisms. According to the students’ evaluation, interprofessional education was very well received, problem-based learning focussing on cases was rated positively and the learning goals were met. However, it was criticised that the online material provided was rather detailed and comprehensive and could have been a bit overcharging for beginners. These drawbacks were obviously compensated by the positive experience of working in international and interprofessional groups and a generally welcoming environment.
In modern times, closed-loop control systems (CLCSs) play a prominent role in a wide application range, from production machinery via automated vehicles to robots. CLCSs actively manipulate the actual values of a process to match predetermined setpoints, typically in real time and with remarkable precision. However, the development, modeling, tuning, and optimization of CLCSs barely exploit the potential of artificial intelligence (AI). This paper explores novel opportunities and research directions in CLCS engineering, presenting potential designs and methodologies incorporating AI. Combining these opportunities and directions makes it evident that employing AI in developing and implementing CLCSs is indeed feasible. Integrating AI into CLCS development or AI directly within CLCSs can lead to a significant improvement in stakeholder confidence. Integrating AI in CLCSs raises the question: How can AI in CLCSs be trusted so that its promising capabilities can be used safely? One does not trust AI in CLCSs due to its unknowable nature caused by its extensive set of parameters that defy complete testing. Consequently, developers working on AI-based CLCSs must be able to rate the impact of the trainable parameters on the system accurately. By following this path, this paper highlights two key aspects as essential research directions towards safe AI-based CLCSs: (I) the identification and elimination of unproductive layers in artificial neural networks (ANNs) for reducing the number of trainable parameters without influencing the overall outcome, and (II) the utilization of the solution space of an ANN to define the safety-critical scenarios of an AI-based CLCS.
Design knowledge on smart glasses-based systems is scarce. Utilizing literature analysis on software development publications, insights from the design and implementation of four smart glasses-based systems and expert interviews, we elicited 16 design principles to provide guidance in the development of future service support systems. Heuristic Theorizing is an abductive Design Science Research method, hitherto far too little known or little noticed, which was applied to conduct the research. We contribute to theory and practice with applicable design principles to support the development of smart glasses-based systems. Phenomena known to have an impact on the adoption of smart glasses are addressed by these design principles.
Artificial intelligence (AI) and human-machine interaction (HMI) are two keywords that usually do not fit embedded applications. Within the steps needed before applying AI to solve a specific task, HMI is usually missing during the AI architecture design and the training of an AI model. The human-in-the-loop concept is prevalent in all other steps of developing AI, from data analysis via data selection and cleaning to performance evaluation. During AI architecture design, HMI can immediately highlight unproductive layers of the architecture so that lightweight network architecture for embedded applications can be created easily. We show that by using this HMI, users can instantly distinguish which AI architecture should be trained and evaluated first since a high accuracy on the task could be expected. This approach reduces the resources needed for AI development by avoiding training and evaluating AI architectures with unproductive layers and leads to lightweight AI architectures. These resulting lightweight AI architectures will enable HMI while running the AI on an edge device. By enabling HMI during an AI uses inference, we will introduce the AI-in-the-loop concept that combines AI's and humans' strengths. In our AI-in-the-loop approach, the AI remains the working horse and primarily solves the task. If the AI is unsure whether its inference solves the task correctly, it asks the user to use an appropriate HMI. Consequently, AI will become available in many applications soon since HMI will make AI more reliable and explainable.
While developing traffic-based cognitive enhancement technology (CET), such as bike accident prevention systems, it can be challenging to test and evaluate them properly. After all, the real-world scenario could endanger the subjects’ health and safety. Therefore, a simulator is needed, preferably one that is realistic yet low cost. This paper introduces a way to use the video game Grand Theft Auto V (GTA V) and its sophisticated traffic system as a base to create such a simulator, allowing for the safe and realistic testing of dangerous traffic situations involving cyclists, cars, and trucks. The open world of GTA V, which can be explored on foot and via various vehicles, serves as an immersive stand-in for the real world. Custom modification scripts of the game give the researchers control over the experiment scenario and the output data to be evaluated. An off-the-shelf bicycle equipped with three sensors serves as a realistic input device for the subject’s movement direction and speed. The simulator was used to test two early-stage CET concepts enabling cyclists to sense dangerous traffic situations, such as trucks approaching from behind the cyclist. Thus, this paper also presents the user evaluation of the cycling simulator and the CET used by the subjects to sense dangerous traffic situations. With the knowledge of the first iteration of the user-centered design (UCD) process, this paper concludes by naming improvements for the cycling simulator and discussing further research directions for CET that enable users to sense dangerous situations better.
Aufgrund der Folgen des Klimawandels bekommen klimaanpassende Maßnahmen immer mehr Bedeutung. Durch versiegelte Flächen und Starkregen können einerseits Überschwemmungen entstehen, anderseits führen Hitze und wenig Niederschlag zu Trockenheit und Wassermangel. Deswegen ist es wichtig, klimaanpassende Maßnahmen zu fördern und diese den Bürgern näher zu bringen.
Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist, eine Webanwendung zu entwickeln, die die Bürger zur Nutzung von Regenwasser und zu Entsiegelungen als klimaanpassende Maßnahmen motiviert, indem Nutzern eine individuelle Berechnung der Kosten und des Nutzens angeboten wird. Dafür folgt die Entwicklung der Webanwendung dem menschzentrierten Gestaltungsprozess, um eine hohe Benutzerfreundlichkeit zu erreichen. Es werden Usability-Tests als Evaluation durchgeführt.
Die Ergebnisse der Evaluation zeigen, dass die entwickelte Webanwendung die Nutzer zufriedenstellt und die Anforderungen erfüllt. Der menschzentrierte Gestaltungsprozess ist für das betrachtete Themenfeld ein wirksames und zielführendes Vorgehen bei der Entwicklung interaktiver Systeme.
Pandemie, Nachfrageschocks und Krieg können Unternehmen an den Rand Ihrer Überlebensfähigkeit treiben. Eine Stärkung der Resilienz und der Nachhaltigkeit ist nachweislich durch Digitalisierung möglich. Aber welche Aspekte der Digitalisierung sind für die unternehmerische Resilienz besonders relevant und werden in der Praxis zielorientiert verfolgt? Diese Arbeit nutzt einen Multimethodenansatz, bestehend aus einem systematischen Literaturreview sowie aus semi-strukturierten Experteninterviews, um die obigen Fragen zu adressieren. Die Ergebnisse indizieren, dass aktuell die drei Themenfelder Dynamic Pricing, Process Mining und Self-Service Reporting/BI besonderen Fokus genießen. Andere Themenfelder hingegen, wie Neurale Netze, Blockchain Technologie, Gamification oder Text Mining werden in der Literatur zwar intensiv diskutiert, finden in der Praxis allerdings nach wie vor selten Einzug.
Studien indizieren, dass die Generation Z, die sogenannten „Digital Natives“, einen leichten Zugang zu Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) hat. Zugleich attribuieren sich die Individuen dieser Generation auch selbst eine hohe IKT-Affinität. Diese Kombination legt gewisse Lehrmethoden (wie Selbststudium oder Projektarbeit) im Rahmen der Hochschullehre auch für ERP-Systeme nahe. An diesem Punkt setzt dieser Beitrag an und zeigt in einem Experiment anhand von zwei SAP-Lernumgebungen mit vier Studierendengruppen, dass die unreflektierte und implizite Annahme der hohen IKT-Affinität recht trügerisch und kontraproduktiv für die Lehre ist. Von Studierenden selbst gewählte Lernmethoden haben dabei das Nachsehen. Damit einhergehend führen mehrdimensionale Lehrmethoden zu messbar höheren Lernerfolgen. Theoretisch begleitet wird diese Arbeit vom Technology Acceptance Model (TAM).
Die Anforderungen an zukünftige Teilnehmende eines Arbeitsmarktes verändern sich. Das von Frithjof Bergmann begründete Prinzip der Neuen Arbeit (Bergmann, 2004) ist aktuell Gegenstand zahlreicher Diskussionen und Debatten über aktuelle und zukünftige Arbeitswelten. Die sich daraus ergebenden Kompetenzanforderungen passen mit der Lehre in Hochschulen wenig zusammen. Zunehmend werden agile Lernszenarien diskutiert.
Das Inverted Classroom Modell (ICM) erfreut sich seit einigen Jahren großer Beliebtheit in der Hochschullehre. Aus Studierendensicht ist die Teilnahme an einer ICM-Veranstaltung aber eine Herausforderung. Für ein erfolgreiches Lernen sind insbesondere personale Kompetenzen wie Selbstmotivation, Durchhaltevermögen und Selbstregulationskompetenz erforderlich (Pöpel & Morisse, 2019). Um diesem Umstand entgegenzuwirken, wurde vom Autor ICM mit Ideen aus Scrum für eine Informatik-Lehrveranstaltung kombiniert (siehe auch (Morisse & Heidemann, 2021)). Die Wirkung von Scrum kann sich nur entfalten, wenn die Arbeit in einzelne Sprints aufgeteilt wird und bei der Bearbeitung der Sprints auch die eigene Zusammenarbeit im Rahmen einer Retrospektive kritisch reflektiert wird. Zu diesem Zweck wird der gesamte Inhalt der Lehrveranstaltung in eine Anzahl von thematischen Blöcken aufgeteilt, die als Lehr- und Lerninhalte für die Lern-Sprints der Scrum-Umsetzung werden. Für jeden Themenblock müssen die theoretischen Inhalte erarbeitet sowie eine eigenständige Zusammenfassung formuliert werden. Ergänzend dazu wurde ein Software-Produkt definiert, in dessen Rahmen die theoretischen Inhalte einfließen konnten.
Die Durchführung eines Reviews und einer Retrospektive schließen bei Scrum einen Sprint ab. Genau dies lässt sich auch im Hochschulkontext sehr gut als Feedback-Instrument durchführen. Das Review bestand in der Inspektion der entwickelten Software. Mit der Retrospektive wird die eigene Zusammenarbeit im Team kritisch reflektiert. Ein besonderes Augenmerk verdient der kommunikative Stil zwischen Lehrenden und Studierenden. Bei einem Veranstaltungskonzept, welches getragen wird von Interaktion und Diskussion, kommt einer empathischen und wertschätzenden Kommunikation eine besondere Bedeutung zu. Das dies in der vorgestellten Veranstaltung scheinbar gelungen ist, zeigt das Zitat eines der teilnehmenden Studierenden „Ich freue mich immer auf die Review-Termine“. Zur Erinnerung: Das Review ist der Termin zur Vorstellung des erreichten Ergebnisses, also eher ein Prüfungs-Setting, bei dem Studierende ihre Arbeit präsentieren. Weitere positive Resonanzmerkmale durch die Studierenden waren die hoffnungsvollen Fragen, ob denn die Veranstaltungen im kommenden Semester auch nach ICMScrum organisiert sind.
Der Beitrag beschreibt das Veranstaltungskonzept ICMScrum, welches die Ideen des Inverted Classroom mit Elementen aus Scrum kombiniert. Beginnend mit Anforderungen des aktuellen und zukünftigen Arbeitsmarktes werden die zentralen Elemente der Methodik anhand eines praktizierten Beispiels vorgestellt und kritisch diskutiert.