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Ansätze des maschinellen Lernens werden sowohl in der Forschung als auch in der Praxis eingesetzt, um gewünschte Ausgabedaten anhand bekannter Eingabedaten vorherzusagen. In dieser Masterarbeit wird die Anwendung des maschinellen Lernens in der Batteriedatenanalyse zur Bestimmung des Alterungsstatus von Lithium-Ionen-Batterien untersucht. Das Ziel dieser Arbeit besteht in der Vorhersage von Alterungskurven (englisch state of health - SoH) für Lithium-Ionen Batterien über die Anzahl der Entladezyklen (Zeitachse). Dies erfolgt auf der Grundlage zuvor erfasster Daten für drei Typen von Lithium-Ionen-Batterien, die bei Temperaturen von 15 °C, 25 °C und 35 °C sowie C-Raten von 0,5C, 1C und 2C aufgenommen wurden. Im Zuge dessen wurden die angewandten Methoden des maschinellen Lernens analysiert und ihre Ergebnisse verglichen. Der Umfang dieser Arbeit hebt sich von anderen Ansätzen des maschinellen Lernens in der Batteriedatenanalyse ab, da dieselben Methoden in einem breiteren Spektrum von Daten mit unterschiedlichen Temperaturen und Kathodenmaterialien verwendet wurden. Dies ist für die Analyse von Unterschieden im Verhalten in der Praxis relevant. Nach dem Erwerb und der Vorbereitung der Daten wurden Modelle mit vier ausgewählten Regressionsverfahren (lineare Regression, Ridge-Regression, Random-Forest-Regression und KNN-Regression) des überwachten Lernens trainiert und die Vorhersagen durchgeführt. Aus den Ergebnissen kann eine allgemeingültige Auslegungsgrundlage für weitere Untersuchungen und die praktische Anwendung abgeleitet werden, bei der die Vorhersagen von SoH-Kurven für Lithium-Ionen-Batterien mit linearer Regression und Ridge-Regression die höchste Genauigkeit aufweisen.
Erneuerbare Energiegemeinschaften (eEG) sind ein neues, innovatives und in der Entwicklung befindendes Thema bzw. Projekt. Entstanden ist es dadurch, dass Österreich die Vorschläge und neuen Gesetze aus dem Clean energy for all Europeans package mit der Verabschiedung des Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz Ende 2021 in nationales Recht umgesetzt hat. In dem Leitfaden Energiegemeinschaften Ausschreibung 2021 ist in der Pionierphase und Integrationsphase klar vorgegeben, dass ein Monitoring über zwei Betriebsjahre zu betreiben ist. Das Monitoring von erneuerbaren Energiegemeinschaften wird in dieser Arbeit erstmalig behandelt. Es wurden Key Performance Indicators entwickelt, spezifiziert und erste Probeerhebungen durchgeführt. In dieser Arbeit wurde untersucht, welche Monitoring-Bereiche es geben könnte, mit welchem Erfolgsindikatoren-Set zum aktuellen Zeitpunkt ein sinnvolles Monitoring betrieben werden kann und welche Erfolgsindikatoren im Allgemeinen in Österreich erforderlich sind, um eine Aussage über den Erfolg von erneuerbaren Energiegemeinschaften treffen zu können. Hierfür wurde eine Grundlagenforschung im Bereich erneuerbare Energiegemeinschaften, ein normativer Vergleich zu ähnlichen Förderprogrammen und Experteninterviews durchgeführt. Anhand der daraus resultierenden Ergebnisse wurden finale KPIs spezifiziert. Mit diesen KPIs wurde in einem Monitoring-Tool ein Erfolgsindikatoren-Set angelegt und mit entsprechenden Zielwerten in Kontext gebracht. Zusätzlich wurden Daten von verschiedenen eEG angefragt und anhand dessen wurden in dem Tool erste Probeerhebungen durchgeführt, um die Machbarkeit zu untersuchen.
Herausforderungen im Umgang mit Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt an Frauen mit Fokus auf die Clubbingszene am Beispiel Vorarlberg. Theoretischer Hintergrund: Sexuelle Gewalt in der Clubbingszene ist bisher nur wenig erforscht und es existiert eine hohe Dunkelziffer an sexuellen Übergriffen. Die körperlichen, psychischen und sozialen Auswirkungen für Betroffene können massiv sein. Um geeignete Präventionsmaßnahmen für sexuelle Gewalt zu entwickeln, müssen die unterschiedlichen Faktoren, die zur Ausübung von sexueller Gewalt führen, beleuchtet und auf gesamtgesellschaftlicher Ebene behandelt werden. Ziel der Arbeit: Ziel dieser Arbeit ist es, herauszufinden welche Herausforderungen sich bei der Umsetzung von Präventionsmaßnahmen für Institutionen und Clubbetreiber:innen ergeben und wie diese behoben werden können. Zudem soll die Zusammenarbeit und die Umsetzung dieser zwischen sozialen Institutionen und den Clubbetreiber:innen erforscht werden. Dazu wird folgende Forschungsfrage entwickelt: Welche Herausforderungen stellen sich in der Implementierung der vorhandenen Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt an Frauen seitens der klinischen Sozialen Arbeit in Zusammenarbeit mit der Clubbingszene in Vorarlberg? Methode: Zur Beantwortung der Forschungsfrage wurden insgesamt zehn problemzentrierte Interviews durchgeführt. Zum einen wurden fünf Expert:innen aus unterschiedlichen Berufssparten befragt, zum anderen fünf Clubnutzer:innen, die in der Clubbingszene Vorarlberg aktiv sind. Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen, dass beim Großteil der befragten Personen ein hohes Bewusstsein für das Thema haben. Trotzdem wird sexuelle Gewalt in der Clubbingszene sehr häufig bagatellisiert und nicht als solche wahrgenommen. Die gesellschaftlich verankerten Geschlechterrollen sind dabei nicht förderlich. Schlussfolgerung: Es besteht Handlungsbedarf in Bezug auf Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt in der Clubbingszene. Dies kann nur geschehen, wenn eine zunehmende Sensibilisierung und Bewusstseinsschaffung für sexuelle Gewalt in der Gesellschaft stattfinden.
Virtual Reality im Golfsport
(2023)
Die Möglichkeiten des Einsatzes von Virtual Reality (VR) abseits des Unterhaltungssektors sind sehr umfangreich. Die Technologie kann als Wiedergabemedium von klassischen audiovisuellen Inhalten oder speziell für VR entwickelten Inhalten verwendet werden, jeweils mit oder ohne Interaktion der benutzenden Person. Um die in dieser Arbeit gestellte Forschungsfrage „Wie kann VR im Golfsport unterstützend beim Training eingesetzt werden?“ zu beantworten wurde VR als Medium auf seine Anwendungsmöglichkeiten hin überprüft und aufgezeigt, wo diese Technologie im Bereich „Training“ wirkungsvoll eingesetzt werden kann. Die Verwendung einer Mind Map ergab eine erste Produktidee: Golfplätze mittels VR zu besuchen, bevor die Spielenden selbst zu einem Turnier anreisen. Durch Literaturrecherchen, Experteninterview, die qualitative Auswertung von Interviews von Golfspielenden und eine Analyse der am Markt befindlichen digitalen „Helfer“ für Golfer:innen wurden Hinweise gesammelt, um sowohl eine Hypothese zur möglichen Zielgruppe aufzustellen, als auch die Forschungsfrage, durch Konkretisieren der Produktidee, zu beantworten.
Erkenntnisse über die am Markt befindlichen Produkte und Hinweise aus der Sportpsychologie führten zu der Hypothese, dass die Effektivität des Produktes im Einsatz des mentalen Trainings verbessert werden könnte, wenn neben dem visuellen Kanal ein Audiokanal die Darstellung der virtuellen Umgebung unterstützt. Auch wenn diese Hypothese in einer Feldstudie mit 7 Teilnehmern weder wiederlegt noch bestätigt werden konnte, zeigt die Auswertung einer Onlineumfrage zum Produkt und die erarbeitete Theorie großes Potential für den Einsatz von VR als Unterstützung im mentalen Training und für weitere Forschung auf diesem Gebiet auf. Als Produktidee ging aus der Arbeit eine VR-Applikation, zur mentalen Vorbereitung auf wenig bekannte Golfplätze, für gute und professionelle Golfspieler:innen hervor.
Die CO2 Abscheidung ist ein Schlüsselprozess für die Dekarbonisierung der Wirtschaft und Industrie. Die Entwicklungspfade der IEA und des IPCC zur Erreichung des CO2 Nettonulle-missionsziel bis 2050 oder 2070 beinhalten alle eine Form von Carbon Capture, (CC). Als vielversprechende CC-Technologie gerät die gashydratbasierte CO2 Abscheidung, hbCC, aufgrund der hohen Speicherkapazität bei moderaten Druck- und Temperaturniveau und des unproblematischen Arbeitsmediums Wasser zusehends ins Interesse der Forschung und In-dustrie. Gashydrate sind unstöchiometrische Einschlussverbindungen, bei denen die Gasmo-leküle in einem Wirtsgitter aus Wassermolekülen gespeichert werden können. In einem m3 Gashydrat können 170 Nm3 Gas gespeichert werden. Die statischen Eigenschaften von Gas-hydrat sind gut verstanden. Die Dynamik der Synthese und Dissoziation, die intrinsische Re-aktionskinetik der Hydratformation, die Nukleation von initialen Kristallisationskeimen und der Einfluss von Wärme- und Stofftransportphänomenen auf die Dynamik ist noch nicht geklärt. Ein profundes Verständnis der Synthese- und Dissoziationsdynamik, inklusive dem Zusam-menhang mit den p,T-Prozessbedingungen, gilt als Voraussetzung für die Entwicklung effizi-enter hbCC-Verfahren. Üblicherweise wird Gashydrat synthetisiert indem flüssiges Wasser mit der Gasphase in Kontakt gebracht wird. Der initial gebildete Hydratfilm auf der Phasen-grenzfläche hemmt in weiter Folge den Stofftransport für das weitere Hydratwachstum. Die CO2 Gasphasenabscheidung durch thermisches Verdampfen unter Druck, (engl. pressurized thermal evaporation, PTE), unterliegt keinem gehemmten Stofftransport, weil Wasserdampf und Gasmoleküle an einer kalten Substratoberfläche kontinuierlich für die Synthese vorliegen. In vorhergehenden Studien wurden subsequente Synthese- und Dissoziationsexperimente durch PTE aus reiner CO2 oder CH4 Gasphase zur Untersuchung der Dynamik durchgeführt. Für diese Arbeit werden erstmals subsequente PTE Synthese- und Dissoziationsexperimente aus einem binären 0,85 N2 + 0,15 CO2 Synthesegasgemisch umgesetzt. Das durch die Syn-these abgeschiedene Gas wird nach der Dissoziation mit einem Massenspektrometer auf seine Zusammensetzung untersucht. Hydratspeicherkapazität, Abscheiderate und die Selek-tivität der CO2 Gasphasenabscheidung wird für eine Synthesetemperaturvariation, (- 40 °C bis - 15 °C), und einen Synthesedruck von 40 bar(a) bestimmt. Durch Zeitrafferauf-nahmen der Hydratformation und Dissoziation wird die Auswirkung der p,T-Prozessbedingun-gen auf die Synthese- und Dissoziationsdynamik untersucht und der optimale Betriebspunkt für die CO2 Gasphasenabscheidung durch thermisches Verdampfen unter Druck bestimmt. Aus den Ergebnissen lässt sich ein klarer Zusammenhang zwischen Synthesetemperatur, Ab-scheiderate und Selektivität ableiten. Ein tiefere Synthesetemperatur führt zu einer effiziente-ren CO2 Abscheidung. Außerdem zeigt sich bei der Beobachtung der Synthesedynamik eine direkte Resublimation des Gashydrats auf der Wachstumsoberfläche. Es bildet sich keine flüssige Übergangsphase vor der Nukleation. Die neuen Erkenntnisse sind wichtige Faktoren für das Design zukünftiger PTE-Verfahren und Prototypen.
Chatbots für Alle
(2023)
Digitale Barrierefreiheit ist eine der großen Aufgaben in unserer Gesellschaft, um die Gleichstellung aller Menschen zu gewährleisten. Für unterschiedliche Personengruppen stellt die Anwesenheit von Barrieren ein Problem dar, daher hat sich diese Arbeit zur Fragestellung gesetzt, welche konkreten Gestaltungsempfehlungen exemplarisch zum Abbau kognitiver Barrieren bei textbasierten Gesprächsschnittstellen beitragen können. Wie Menschen mit kognitiven Einschränkungen, mit beispielsweise Lernschwierigkeiten, Gestaltung innerhalb von Dialog-Systemen wahrnehmen, ist weitgehendst unerforscht. Denn das Web wird vornehmlich für Nutzende mit durchschnittlichen Fähigkeiten und Anforderungen gestaltet. Um Barrierefreiheit im Digitalen zu gewährleisten, bieten die Web Content Accessibility Guidelines (WCAG) eine Referenz für die gesetzliche Grundlage. Allerdings sind die darin enthaltenden Erfolgskriterien allgemein fürs Web und nicht konkret genug für textbasierte Chatbots formuliert und lassen für Designer:innen und Entwickler:innen großen Interpretationsspielraum in der Umsetzung offen. Digitale Barrieren sind Hindernisse, die Menschen teilweise oder vollkommen behindern etwas zu tun. Vor allem erleben marginalisierte Personengruppen, wie ältere Menschen oder Menschen mit Einschränkungen, Ausschlussmechanismen aus digitalen Produkten und Services. Zeitgleich zu dieser Ungerechtigkeit schreitet der demografische Wandel voran. Parallel damit steigt die Wahrscheinlichkeit mit einer Einschränkung psychischer oder physischer Natur zu leben – beispielsweise eine Demenz im Alter zu haben. Die Nichtteilnahme im Digitalen führt in einer Gesamtbetrachtung in Folge zu einer mehr oder weniger ausgeprägten sozialen und gesellschaftlichen Spaltung. Zudem ist die Frage, wer für die Umsetzung von Barrierefreiheit verantwortlich ist weitgehend ungeklärt. Zugrundeliegende Faktoren für Ausschlussmechanismen ist z. B. die personelle Homogenität in Entwicklungsteams und damit zusammenhängend die Reproduktion der privilegierten Sichtweisen in gestaltete Artefakte. Offensichtlich ist, dass Entwickler:innen und Designer:innen zur Konstruktion und damit zur Dekonstruktion von Barrieren beitragen können. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, einen Beitrag zum aktuellen Wissensstand zu leisten und reale Nutzende zu partizipieren. Dazu wurden gestalterische Experimente und Usability Tests durchgeführt und die exemplarischen Ergebnisse in konkreten Gestaltungsempfehlungen in einem Empfehlungskatalog synthetisiert.
Mit dem Namen Coachly wird eine elektronische Lernplattform bezeichnet, welche im Rahmen eines neuen Lernkonzeptes die Wissensaneignung bzw. Wissensvermittlung für Lernende und Lehrende im schulischen Unterricht erleichtern und effizienter gestalten soll. Dies wird vor allem durch fest integrierte individuelle Coaching-Einheiten und ein konstantes Monitoring des Lernprozesses gewährleistet. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich in ihrer theoretischen Auseinandersetzung mit den Themenbereichen „Lernen“ und „Unterricht“. Während bei Ersterem unter anderem Lernziele und verschiedene Lerntheorien behandelt werden, widmet sich das Kapitel „Unterricht“ den Unterrichtsarten „Klassischer Unterricht“, „E-Learning“ und „Blended Learning“. Auch Unterrichtsmethoden und innovative Ansätze der Wissensaneignung werden hier abgehandelt. Darüber hinaus dokumentiert die Arbeit die verwendete Forschungsmethode und deren Ergebnisse sowie die Konzeption und Umsetzung des entstandenen Lernkonzeptes und der integrierten Lernplattform. Ausgangspunkt der Forschungsarbeit war dabei die Frage, wie eine Lernumgebung geschaffen werden kann, die die Lernenden bei der Wissensaneignung und Lehrende bei der Wissensvermittlung unterstützt.
Die berührungslose Bedienung stellt in der Mensch-Computer-Interaktion (HCI) eine wichtige Alternative gegenüber berührungsbasierter Bedienung dar. Expertinnen und Experten gehen davon aus, dass dadurch berührungsbasierte Bedienung in bestimmten Anwendungsfällen, wie in Operationssälen oder der Automobilbranche, abgelöst wird. Allerdings weisen gestenbasierte Systeme Inkonsistenzen bei der Bedienung auf, da diese für unterschiedliche Technologien, in verschiedenen Nutzungskontexten und gezielt durch Markendifferenzierung entwickelt werden. Eine weitere Herausforderung stellt die Uneinigkeit potenzieller Endnutzer:innen über geeignete Gesten dar (Gesture Disagreement Problem). Dies hat zur Folge, dass sich bisher kein allgemeingültiges Gestenset etablieren konnte. Um ein Gestenset für die berührungslose Bedienung für der HoloLens 2 in der mobilen Vermessung zu entwickeln, wurden kontextspezifische Anforderungen identifiziert und im Gestenerhebungsprozess berücksichtigt. Zur Identifizierung wurden in dieser Arbeit Interviews und eine Beobachtung der Nutzer:innen während des Arbeitsprozesses durchgeführt. Zudem untersucht diese Arbeit, ob und wie das oben genannte Problem der Uneinigkeit sowie die Voreingenommenheit im Gestenerhebungsprozess vermieden werden kann. Durch die Anwendung von zwei verschiedenen Priming-strategien sowie der Produktionsstrategie sollte diesen Problemen entgegengewirkt werden. Anhand der Auswertung ist zu erkennen, dass das Gesture Dis-agrement Problem nicht vollständig gelöst werden konnte. In der Gestenerhebung wurden 355 unterschiedliche Gesten für 19 Aufgaben erhoben. Bedienbefehle, die eine Assoziation zur berührungsbasierten Bedienung mit Bildschirmgeräten darstellten, wurden kaum erhoben. Dies beweist, dass die Voreingenommenheit vermieden werden konnte. Um die Auswahl der Gestenvorschläge einzuschränken wurden die Gesten von den Probandinnen und Probanden anhand der zwei Usability Kriterien „Einprägsamkeit“ und „Auffindbarkeit“ bewertet. Anhand von wissenschaftlichen Veröffentlichungen zur einhändigen Bedienung von Infotainmentsystemen zeigt sich, dass die Einprägsamkeit von Gestenbefehlen begrenzt ist. Im Kontext der mobilen Vermessung ist angedacht, Gestenbefehle als Shortcuts einzusetzen, um grafische Schnittstellen zu reduzieren. Dies hat zur Folge, dass die Probandinnen und Probanden eine Reihe von Gestenbefehlen lernen und sich einprägen müssen. Da aufgrund der hohen Anzahl der Gesten die Bewertungen nicht ausreichen, wurde die Auswahl anhand von zwei Auswertungsverfahren eingegrenzt. Zum einen wurde die Taxonomie für berührungslose Handgesten von Piumsomboon et al. (2013) herangezogen, um die Merkmale der Gesten zu gruppieren. Die Merkmale der Gesten wurden in einer Matrix, die die Bewertungen zur Einprägsamkeit und Auffindbarkeit berücksichtigen, eingeordnet. Zudem wird die prozentuale Menge dieser Merkmale berücksichtigt, um herauszufinden ob bestimmte Aufgaben spezifische Gestenmerkmale aufweisen. Zum anderen wurde ein Ansatz verfolgt, bei dem ähnliche Gesten zusammengefasst werden, um als Vorlage für die Expertenmeinung zu dienen. Unter Berücksichtigung ergonomischer, technischer und logischer Anforderungen wurde aus den resultierenden Gesten ein konsistentes Gestenset entwickelt, das zur berührungslosen, einhändigen Bedienung auf der HoloLens 2 und im Kontext der mobilen Vermessung angewendet werden kann. Weitere Untersuchungen sind notwendig um die Einprägsamkeit des Gestensets zu überprüfen. Zudem muss ein Konzept entwickelt werden, wie dieses Gestenset erlernt werden kann.