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OpenAPETutorial - eine problembasierte Lerneinheit zur Personalisierung von SmartHome Anwendungen
(2021)
Die Arbeit hat die Konzeption einer problembasierten Lerneinheit zur Personalisierung von SmartHome Anwendungen zum Thema.
Dafür wurde neben der Lerneinheit ein Java Client für das Personalisierungsframwork OpenAPE und eine Tutorial Anwendung für OpenAPE, welche in der Lerneinheit als praktische Übung genutzt wird, entwickelt.
Im theoretischen Teil der Arbeit werden drei Themen erörtert. Zu Beginn wird das Thema Personalisierung mit besonderem Schwerpunkt auf das genutzte Personalisierungsframework OpenAPE behandelt.
Darauf folgen die Themen problembasiertes Lernen, hier wird in problembasiertes Lernen im Allgemeinen und problembasiertes Lernen in der Informatik und Programmierung unterschieden.
Für das letzte Thema Learning Analytics wird untersucht, was Learning Analytics bedeutet und wie es in eine Lerneinheit integriert werden kann.
Im praktischen Teil wurde ein Java Client für OpenAPE entwickelt. Dieser kann in Zukunft von allen Java und Android Anwendungen verwendet werden. Außerdem wurde eine Lerneinheit konzipiert, mit welcher die Anwendung der Schnittstellen OpenAPE und OpenHAB erlernt werden kann. Hierfür wurde die sogenannte OpenAPETutorial Anwendung entwickelt. Diese Anwendung wird für die Studierenden in der Lerneinheit als eine Art Lückentext als praktische Übung verwendet. In der sehr einfach aufgebauten Anwendung können Lampen über die OpenHAB Schnittstelle angesprochen werden und Einstellungen, welche zur Personalisierung genutzt werden, können über OpenAPE synchronisiert werden.
Schlussendlich wird die Lerneinheit in qualitativen Benutzertests durchgeführt und somit auf ihre Funktionalität geprüft. Es soll herausgefunden werden, ob die konzipierte Lerneinheit so durchführbar ist. Durch diese Vorgehensweise wurden bereits einige Schwachstellen in der Lerneinheit entdeckt und behoben. Grundsätzlich haben die Benutzertests gezeigt, dass die Lerneinheit so wie geplant durchgeführt werden kann. Dennoch sollte die Lerneinheit in einer größeren Gruppe mit Studierenden der Zielgruppe durchgeführt werden, um herauszufinden, ob sie in einer echten Umgebung funktioniert. Hier sollte besonders auf die benötigte Zeit geachtet werden.
Mit der seit Jahren fortschreitenden Digitalisierung des Medienmarktes werden auch Bildungsmedienanbieter mit der Forderung konfrontiert, einen Beitrag zur Innovation des Bildungsbereichs zu leisten und Lehr- und Lernprozesse (auch) digital zu gestalten. Für den Schulsektor erfüllen diese Anforderungen mittlerweile größere Bildungsmedienanbieter in Deutschland dadurch, dass sie z. B. digitale Schulbücher und Zusatzmaterialien anbieten und kommerziell vertreiben. Offene Lernmaterialien in dem Sinne, dass sie von Lehrpersonen selbst in Plattformen eingestellt, mit anderen geteilt und unter offenen Lizenzen zur Veränderung und Weiterverwendung frei gegeben werden, sind in Deutschland allerdings immer noch eine Randerscheinung. Vor allem die Finanzierung durch Bildungsministerien und eine Integration in bestehende Verlagsstrukturen ist nicht gegeben. Aktuell wird die „Offenheitsidee" bisher nur von einzelnen engagierten Pädagoginnen und Pädagogen gelebt und vorangetrieben. Zudem verteidigen tradierte Bildungsmedienverlage hartnäckig ihre bisherigen Geschäftsmodelle. In der Arbeit wird dargestellt, was der Offenheitsgedanke für den Bildungsmedienbereich impliziert und mit welchen Strategien sich insbesondere Schulbuchverlage als Bildungsmedienanbieter gegen den Einbezug offener Lernmaterialien in ihre Geschäftsmodelle positionieren. In diesem Zusammenhang wird gezeigt, dass die drei führenden Schulbuchverlage in Deutschland zurzeit nur geschlossene digitale Lernmaterialien anbieten. Darüber hinaus werden alternative (international schon umgesetzte) Geschäftsmodelle sowie potenzielle Geschäftsmodell-Ideen für Deutschland vorgestellt. Es wird ein prospektives, fiktives Geschäftsmodell für einen Schulbuchverlag in Deutschland entwickelt, in dem offene und geschlossene Bildungsmedien unter einem Verlagsdach vertrieben werden. Die Positionen der Vertreterin einer offenen Lernmaterialien-Plattform und des Vertreters eines tradierten Bildungsmedienanbieters zu diesem Modell werden eingeholt, analysiert und ausgewertet. Im Hinblick auf Stellenwert und Vermarktung von offenen digitalen Bildungsmedien (OER) zeigt sich im Ergebnis, dass Befürworter und Entwickler von offenen Bildungsmedien und tradierte Schulbuchverlage zurzeit keine gemeinsamen Ziele und Geschäftsmodelle sehen.
Password-based authentication is widely used online, despite its numerous shortcomings, enabling attackers to take over users’ accounts. Phishing-resistant Fast IDentity Online (FIDO) credentials have therefore been proposed to improve account security and authentication user experience. With the recent introduction of FIDO-based passkeys, industry-leading corporations aim to drive widespread adoption of passwordless authentication to eliminate some of the most common account takeover attacks their users are exposed to. This thesis presents the first iteration of a distributed web crawler measuring the adoption of FIDO-based authentication methods on the web to observe ongoing developments and assess the viability of the promised passwordless future. The feasibility of automatically detecting authentication methods is investigated by analyzing crawled web content. Because today’s web is increasingly client-side rendered, capturing relevant data with traditional scraping methods is challenging. Thus, the traditional approach is compared to the browser-based crawling of dynamic content to optimize the detection rate. The results show that authentication method detection is possible, although there are some limitations regarding accuracy and coverage. Moreover, browser-based crawling is found to significantly increase detection rate.
Als Grundlage für diese Arbeit dient die Theorie, dass ein Print-on-Demand-Prozess die nachhaltigere
Variante des Publizierens von Drucksachen sein müsste – immerhin schont dieser nicht nur die Ressourcen, da nur die wirklich nachgefragten Publikationen hergestellt werden und per dezentralem
Drucken auch die die Transportwege minimiert werden können, sondern er ist auch finanziell günstiger,
da keine Lagerkosten für eine Auflage anfallen und die Entsorgungskosten von nicht verkauften Publikationen ebenso wegfallen.
Damit ein Print-on-Demand-Prozess aber wirklich nachhaltig ist, müssen noch diverse kritische Punkte
beachtet werden: So muss ein Verlag seine Publikationen sowohl in gedruckter als auch in elektronischer Version veröffentlichen – denn das Leseverhalten bestimmt, welche von beiden die nachhaltigere ist. Dies
konnte an unterschiedlichen Kriterien, wie dem Verbrauch von Energie und Ressourcen sowie der Erneuerbarkeit oder Recyclebarkeit von letzteren festgemacht werden. Dieser Sachverhalt wiederum bedingt, dass im Verlag ein crossmedialer Workflow aufgebaut werden muss – und in der Druckerei nicht
nur Digitaldruckmaschinen genutzt werden müssen, sondern auch Digital-Weiterverarbeitungs-
Maschinen.
Weiterhin müssen Verlage und Druckereien, wenn sie einen Print-on-Demand-Prozess zur Herstellung von gedruckten Publikationen nutzen, sowohl Papiere als auch die Druckfarben mit Bedacht auswählen – denn es hängt von beiden Teilen ab, inwiefern die hergestellte Drucksache deinkbar ist, sodass aus ihr
nach ihrer Nutzung neues Papier hergestellt werden kann.
Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit verschiedene dynamische Digitaldruckverfahren hinsichtlich ihrer Eignung für Print-on-Demand evaluiert. Zudem wurden mit verschiedenen Sorten von Tinten und Tonern unterschiedliche Arten von Papieren bedruckt und danach einer Deinkbarkeitsprüfung nach der verbreiteten INGEDE-Methode 11 unterzogen. Schließlich wurden die verschiedenen Farb-Papier-
Kombinationen anhand der ERPC Deinkability Scorecard bewertet. Die entstandene Farb-Papier-Matrix soll Verlagen und Druckereien als Entscheidungshilfe dienen, damit diese auch dann deinkbare Drucksachen in Auftrag geben bzw. herstellen können, wenn sie einen Print-on-Demand-Prozess nutzen.
Jeder Mensch könnte einen Schlaganfall erleiden, der eine der Hauptursachen für Behinderungen im erwachsenen Alter ist. Die Überlebenden haben oft Lähmungen und Spastiken und benötigen daher ständige Hilfe, da selbst die Ausführung der einfachsten alltäglichen Aufgaben eine unüberwindbare Herausforderung darstellen kann. Um den Betroffenen zu helfen, wurde im Rahmen des Forschungsprojekts KONSENS unter der Leitung des Universitätsklinikums Tübingen ein Hand-Exoskelett entwickelt, das auch Schlaganfallpatienten nutzen können.
Ziel dieser Arbeit ist die Implementierung einer Steuerung für dieses Hand-Exoskelett auf der Google Glass, sowie Android Smartphones und Smartwatches. Der entstandene Prototyp wurde mit Studenten der Hochschule der Medien Stuttgart und Bekannten des Autors evaluiert. Diese Arbeit bildet den Zwischenstand der Evaluation nach zwanzig Probanden ab. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Vergleich der Nutzerakzeptanz und Eignung verschiedener Ein- und Ausgabemethoden wie Touch-Input, Sprachsteuerung oder Eyetracking.
Darüber hinaus fasst diese Arbeit auch aktuelle Richtlinien zur barrierefreien Implementierung von Augmented-Reality-Anwendungen zusammen und vergleicht jene mit einem daraus abgeleiteten gemeinsamen Kriterienkatalog.
Large-scale computing platforms, like the IBM System z mainframe, are often administrated in an out-of-band manner, with a large portion of the systems management software running on dedicated servers which cause extra hardware costs. Splitting up systems management applications into smaller services and spreading them over the platform itself likewise is an approach that potentially helps with increasing the utilization of platform-internal resources, while at the same time lowering the need for external server hardware, which would reduce the extra costs significantly. However, with regard to IBM System z, this raises the general question how a great number of critical services can be run and managed reliably on a heterogeneous computing landscape, as out-of-band servers and internal processor modules do not share the same processor architecture.
In this thesis, we introduce our prototypical design of a microservice infrastructure for multi-architecture environments, which we completely built upon preexisting open source projects and features they already bring along. We present how scheduling of services according to application-specific requirements and particularities can be achieved in a way that offers maximum transparency and comfort for platform operators and users.
In recent years new trends such as industry 4.0 boosted the research and
development in the field of autonomous systems and robotics. Robots collaborate and
even take over complete tasks of humans. But the high degree of automation requires
high reliability even in complex and changing environments. Those challenging
conditions make it hard to rely on static models of the real world. In addition to
adaptable maps, mobile robots require a local and current understanding of the scene.
The Bosch Start-Up Company is developing robots for intra-logistic systems, which
could highly benefit from such a detailed scene understanding. The aim of this work
is to research and develop such a system for warehouse environments. While the
possible field of application is in general very broad, this work will focus on the
detection and localization of warehouse specific objects such as palettes.
In order to provide a meaningful perception of the surrounding a RGB-D camera is
used. A pre-trained convolutional network extracts scene understanding in the form
of pixelwise class labels. As this convolutional network is the core of the application,
this work focuses on different network set-ups and learning strategies. One difficulty
was the lack of annotated training data. Since the creation of densely labeled images
is a very time consuming process it was important to elaborate on good alternatives.
One interesting finding was that it’s possible to transfer learning to a high extent from
similar models pre-trained on thousands of RGB-images. This is done by selective
interventions on the net parameters. By ensuring a good initialization it’s possible
to train towards a well performing model within few iterations. In this way it’s
possible to train even branched nets at once. This can also be achieved by including
certain normalization steps. Another important aspect was to find a suitable way
to incorporate depth-information. How to fuse depth into the existing model? By
providing the height over ground as an additional feature the segmentation accuracy
was further improved while keeping the extra computational costs low.
Finally the segmentation maps are refined by a conditional random field. The joint
training of both parts results in accurate object segmentations comparable to recently
published state-of-the-art models.
The increasing availability of online video content, partially fueled by the Covid-19 pandemic and the growing presence of social media, adds to the importance of providing audio descriptions as a media alternative to video content for blind and visually impaired people. In order to address concerns as to what can be sufficiently described and how such descriptions can be delivered to users, a concept has been developed providing audio descriptions in multiple levels of detail. Relevant information is incorporated into an XML-based data structure. The concept also includes a process to provide optional explanations to terms and abbreviations, helping users without specific knowledge or people with cognitive concerns in comprehending complex videos. These features are implemented into a prototype based on the Able Player software. By conducting a user test, the benefits of multi-layered audio descriptions and optional explanatory content are evaluated. Findings suggest that the choice of several levels of detail is received positively. Users acknowledged the concept of explanations played parallelly to the video and described further use cases for such a practice. Participants preferred a higher level of detail for a high-paced action video and a lower level for informative content. Possibilities to extend the data structure and features include multilanguage use cases and distributed systems.
Massively Multiplayer Online Games (MMOGs) are increasing in both popularity and scale.
One of the reasons for this is that interacting with human counterparts is typically considered much more interesting than playing against an Artificial Intelligence.
Although the visual quality of game worlds has increased over the past years,they often fall short in providing consistency with regard to behavior and interactivity.
This is especially true for the game worlds of MMOGs. One way of making a game world feel more alive is to implement a Fire Propagation System that defines show fire spreads in the game world. Singleplayer games like Far Cry 2 and The Legend of Zelda:
Breath of the Wild already feature implementations of such a system. As far as the author of this thesis knows, however, noMMOGwith an implemented Fire Propagation System has been released yet. This work introduces two approaches for developing such a system for a MMOG with a client-server architecture.
It was implemented using the proprietary game engine Snowdrop. The approaches presented in this thesis can be used as a basis for developing a Fire Propagation System and can be adjusted easily to fit the needs of a specific project.
Multiplayer games can increase player enjoyment through social interactions, cooperation and competition. The popularity of such games is shown by current market trends. Especially networked multiplayer games frequently achieve great success, but confront game developers with additional networking challenges in the already complex field of game production. The primary challenge is game state synchronization across all players. Based on the current research, there are three main methods for this task – deterministic lockstep, snapshot interpolation and state-sync – with their own advantages and disadvantages.
This work quantitatively evaluated and discussed the vertical (entity count) and horizontal (player count) limitations of deterministic lockstep and compared the method to snapshot interpolation. Results showed, that deterministic lockstep has no indicated vertical scaling limitation with a player count of up to 10 supporting 16,000 or more entities. A horizontal scaling limitation could not be found either and lockstep was confirmed to work with 40 or more players while handling 1024 entities. However, both scaling dimensions correlate negatively, which was indicated by the maximum scaling configurations 30 players and 4096 entities or 20 players and 8192 entities.
An unoptimized snapshot interpolation implementation achieved a vertical scaling limitation of 4096 entities with 10 players and a horizontal scaling limit of 40 or more players with 1024 entities and therefore was found to have a lower entity limit compared to deterministic lockstep.
Furthermore, results are compared to related work. Other contributions of this thesis include an overview of game networks and the three game state synchronization techniques. An architecture model for deterministic lockstep including a hybrid approach combining it with snapshot interpolation for re-synchronization and hot-joins. And finally, a network packet deconstruction of the implemented networking framework Unity Transport Package (UTP).