Informatik
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Die aktuell eingesetzte Word-Antragsvorlage zur Erstellung und Einreichung von Ethikanträgen für die Forschungsethik-Kommission der Fachhochschule Vorarlberg entspricht nicht mehr den Anforderungen und Wünschen der Anwender:innen. Neben technischen Limitierungen stellen vor allem die eingeschränkten Möglichkeiten den Grund dar, weshalb anhand der Prinzipien sowie der vier Phasen des User-Centered Designs eine Software-Lösung ausgearbeitet wurde, die das bestehende System langfristig ablösen können soll. Die einzelnen Kapitel dieser Arbeit entsprechen jeweils einer der vier Phasen und stellen als Ganzes eine vollständig abgeschlossene Iteration des Prozesses dar. Die durchgeführte Analyse der Nutzerkontexte basiert auf der Aufarbeitung der Kriterien der Forschungsethik und vor allem einer detaillierten Analyse des bestehenden Systems und Prozesses der Forschungsethik-Kommission. Neben der Funktionsweise und dem inhaltlichen Aufbau werden im Zuge dessen gleichzeitig die Stärken und Schwächen erläutert. Ebenso findet eine breite Analyse von anderweitigen Systemen und Prozessen von Ethikkommissionen innerhalb Österreichs statt, um den Stand der Technik zu erheben. Die anschließende Definition von konkreten Anforderungen basiert auf der Umsetzung einer qualitativen Inhaltsanalyse der durchgeführten Interviews nach Kuckartz. Insgesamt können dabei neun Anforderungen definiert werden, die unterschiedlich priorisiert größtenteils in der eigens entwickelten EthicsVision Plattform umgesetzt werden konnten. Zum Einsatz kommen dabei sowohl Docker als auch das Symfony-Framework und die Angular-Plattform. Die abschließende Evaluation des Prototyps basiert auf Feedback der Antragsteller:innen und der Forschungsethik-Kommission. Der Proof of Concept wird dabei als gute Basis wahrgenommen, während bereits diverse Weiterentwicklungsmöglichkeiten aufgezeigt werden können. Das Ziel der Arbeit, die Neuentwicklung des Ethikantrag-Tools zu bewerkstelligen, konnte erreicht und ein Weg für die künftige Gestaltung des Prozesses aufgezeigt werden.
Seit der Einführung von modernen Smartphones steigt die Bildschirmdiagonale der mobilen Endgeräte Jahr für Jahr. Dies ist sowohl ein Fluch als auch ein Segen zugleich. Einerseits kann auf einer größeren Bildschirmfläche eine größere Anzahl von Inhalten grafisch dargestellt werden. Andererseits bedeutet dies aber auch, dass Interaktionen mit der gesamten verfügbaren Bildschirmfläche sich als immer schwieriger gestalten. Insbesondere bei der einhändigen Bedienung des Smartphones mit dem Daumen erfordern ungünstig platzierte klickbare Bedienelemente eine erhebliche Streckung des betreffenden Fingers oder sogar die Unterstützung durch die andere Hand. Dadurch kann die Präzision von Berührungsinteraktionen beeinträchtigt werden. Es stellt sich deshalb folgende Forschungsfrage: „Inwiefern hängt die Berührungspräzision von unvorteilhaft positionierten Bedienelementen in Smartphones ab und wie unterscheiden sich die verschiedenen Altersgruppen hinsichtlich Smartphone Interaktionen?“ Zur Beantwortung der Forschungsfrage wurde eine quantitative Studie im Design einer interaktiven Umfrage für Smartphones programmiert und an potentielle Teilnehmer:innen versandt. Dabei wurden die Teilnehmenden aufgefordert vordefinierte Haltegriffe einzuhalten. Es wurden die Berührungsinteraktionen und die Antworten der Teilnehmenden protokolliert und anschließend analysiert. Bei der Datenanalyse wurden die erhobenen Daten der Teilnehmenden in vier Altersklassen unterteilt und anschließend auf Differenzen bezüglich der Bedienpräzision untersucht. Die Darstellung und der Vergleich der Benutzer:inneninteraktionen durch OffsetVektoren ergab, dass die Versuchsgruppe der Senioren bei allen vordefinierten Haltegriffen eine signifikant geringere Präzision in Bezug auf die Berührungsgenauigkeit aufwies als die anderen Testgruppen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Objekte, die weiter von der natürlichen Fingerposition entfernt sind, mit einer geringeren Präzision selektiert werden als Objekte, die in unmittelbarer Nähe zum bedienenden Finger positioniert sind. Dies zeigte sich sowohl bei der Bedienung mit dem Daumen als auch mit dem Zeigefinger und ist abhängig vom Winkel des bedienenden Fingers zum Smartphone.
Die tägliche Arbeit von Büroangestellten besteht oft aus Aufgaben, die sich in verschiedenen Zeitabständen wiederholen. Die Art unterscheidet sich abhängig vom Berufsfeld. Jedoch kostet deren Ausführung Zeit und den stört Arbeitsfluss. Könnten diese Aufgaben automatisiert werden, hätte dies den Vorteil, dass zeitliche Ressourcen freigesetzt würden und es dadurch zu einer Steigerung der Produktivität käme, da diese zusätzlichen Ressourcen anderweitig genutzt werden könnten. Daher ist es notwendig geeignete Aufgaben ausfindig zu machen und anhand der entsprechenden Technologien zu automatisieren.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die repetitiven Aufgaben in der definierten Zielgruppe zu eruieren und diese in weiterer Folge zu automatisieren. Dazu wird folgende Forschungs-frage gestellt: „Implementierung eines Chatbots anhand von der SAP zur Verfügung gestellter Technologien, um repetitive Aufgaben zu automatisieren.“
Die Umsetzung der Arbeit erfolgte im Rahmen der Tätigkeit bei einem SAP Beratungshaus. Dadurch beschränkt sich die Zielgruppe auf hausinterne SAP Berater*innen und SAP Tech-nologien. Ziel dieser Arbeit war es, einen Prototypen zu implementieren der es ermöglicht, dass die Berater*innen sich täglich wiederholende Aufgaben anhand eines Chatbots automa-tisiert ausführen können. Als Ergebnis dieses Greenfield Projektes sollte ein Proof-of-concept zur Verfügung gestellt werden, der die ausgewählten Anwendungsfälle abdeckt und eine Grundlage für die Erweiterung bildet. Die Hauptaufgabe liegt zum einen in der Erfassung der Anwendungsfälle und zum anderen im Aufbau von entsprechendem Know-How für die Um-setzung mit den ausgewählten Technologien.
Als Technologie, zur Interaktion mit dem Benutzer, wird für den Chatbot die SAP Conversati-onal AI verwendet. Zur Ausführung der Aufgaben erfolgt die Umsetzung anhand der SAP In-telligent Robot Process Automation im Zusammenspiel mit dem SAP GUI Scripting und an-wendungsfallspezifischen ABAP Programmen.
Die Evaluation der User Expirience erfolgt in Form des SUMI Fragebogens. Dieser untersucht die Dimensionen der Effizienz, Beinflussbarkeit, Hilfsbereitschaft, Kontrollierbarkeit und Er-lernbarkeit. Für die Durchführung der Untersuchung wurden den Anwender*innen Szenarien vorgelegt, welche alltägliche Situationen widerspiegeln. Basierend auf diesen Szenarien soll-ten die Aufgaben mit Hilfe des Chatbots gelöst werden. Das Ergebnis der Untersuchung zeigt, dass der Prototyp vor allem in den Bereichen der Effizienz und der Kontrollierbarkeit einiges an Verbesserungspotenzial offenbart hat. Jedoch wird der Nutzen der Anwendung von acht der zehn Testpersonen als wichtig bis sehr wichtig eingestuft.
Die Umsetzung legt die Möglichkeiten und das Potenzial der Technologien offen und stellt mit dem Prototypen eine solide Grundlage für zukünftige Entwicklungen zur Verfügung. Weiters werden durch die Evaluation die Schwächen und Stärken offengelegt und ein Konzept ver-wendet, welches auch für zukünftige Erweiterungen verwendet werden kann.
Untersuchung zur Lösbarkeit der Rückwärtskinematik eines 6-DOF Roboter mit einem neuronalen Netz
(2022)
Das Berechnen der inversen Kinematik ist komplex und muss für jeden Robotertyp individuell gelöst werden. Da ein Manipulator ohne die Rückwärtskinematik, die die erforderlichen Achsvariablen für eine Ziellage ermittelt, in der Praxis nicht verwendet werden kann, ist dieses Problem elementar in der Robotik. In dieser Arbeit wird der Ansatz zur Lösung der inversen Kinematik mit einem neuronalen Netz für einen Roboter mit sechs Freiheitsgarden untersucht. Dabei ist besonders darauf zu achten alle Mehrdeutigkeiten der inversen Kinematik beim Training zu berücksichtigen, da sonst das Kriterium des Determinismus zwischen Inputs und Outputs verletzt wird, was verhindert, dass ein Netz für das Problem trainiert werden kann. Es hat sich gezeigt, dass der Optimierungsalgorithmus Adams ebenso gute Ergebnisse wie der Scaled Conjugated Gradient erzielt. Die in Tensorflow verwendete typischen Aktivierungsfunktion Tangens hyperbolicus, weist im Vergleich zu anderen untersuchten Aktivierungsfunktionen, die in Tensorflow implementiert sind, die beste Performance auf. In MATLAB hingegen weist die Log sigmoid Aktivierungsfunktion die beste Performance von den implementierten Aktivierungsfunktionen auf. Zusätzlich verringert das Einschränken der Achsvariablen auf die tatsächlichen Achsbeschränkungen beim Trainieren des Netzes, sowohl den Netzwerkfehler als auch die Datenmenge, die benötigt wird, damit das Netz gut generalisiert. Abschließend stellt sich heraus, dass die trainierten Netze keine Praxistauglichkeit aufweisen, da der erzielte Netzwerkfehler zu groß ist. Da alle Mehrdeutigkeiten durch geometrische Analyse ausgeschlossen sind und ein ausreichend großer Datensatz verwendet wurde, kann mit den hier vorgestellten Ansätzen das Ergebnis nur durch komplexere Netze und damit mehr Daten verbessert werden. Andere Ansätze die zusätzliche Informationen zur Berechnung der Achswinkel zur Verfügung stellen könnten zudem auch bessere Ergebnisse erzielen. Darüber hinaus könnte es sinnvoll sein, Ansätze zu untersuchen, die sich die Achsbeschränkungen zunutze machen.
Der Begriff Digital Rights Management (DRM) umfasst Richtlinien, Techniken und digitale Werkzeuge, mit denen die Nutzung digitaler Inhalte eingeschränkt, gesteuert und kontrolliert werden kann. Im Wesentlichen werden dabei Technologien von Rechteinhaber:innen zur Zugangs- und Nutzungssteuerung sowie Verfolgung von Rechtsverstößen und gegebenenfalls sogar zur differenzierten Abrechnung digitaler Inhalte angewendet. Herkömmliche DRM-Systeme bestehen hauptsächlich aus Software und stützen sich auf softwarebasierte IT-Sicherheit. Um die IT-Sicherheit von DRM-Systeme auszuweiten, können Hardwarekomponenten eingesetzt werden. Die Kombination aus software- und hardwarebasierter IT-Sicherheit wird als Trusted Computing (TC) bezeichnet und ermöglicht Rechteinhaber:innen völlig neue Szenarien.
Um die Möglichkeiten von DRM mit TC zu erforschen bzw. diese zu demonstrieren, wurde im praktischen Teil dieser Arbeit eine technische und organisatorische Maßnahme prototypisch umgesetzt, mit der es einem Auftraggeber-System möglich ist, mit einer definierten Lizenz (bzw. DRM-Policy) sensible proprietäre Daten an ein Auftragnehmer-System zu senden, sodass dieses die sensiblen Daten nur auf eine Art und Weise verwenden kann, wie die Lizenz es vorgibt. Zur Umsetzung der Systeme wurde ein kryptografischer Coprozessor - genannt Trusted Platform Module (TPM) - verwendet. Das TPM verfügt über weitreichende kryptografische Funktionalitäten und bietet eine hardwarebasierte IT-Sicherheit. Das Gesamtsystem wurde somit als zweiteiliges System, ein Auftraggeber-System und ein Auftragnehmer-System, umgesetzt.
Im theoretischen Teil der Arbeit wird zuerst auf DRM und anschließend auf TC eingegangen. Besonders einige wichtige Funktionalitäten des TPM, welche in das System integriert wurden, werden erläutert. Des Weiteren wird auch das abhörsichere Kommunikationsprotokoll Hypertext Transfer Protocol Secure (HTTPS) vorgestellt und erklärt. HTTPS wird verwendet für den geschützten Datenaustausch zwischen den beiden Teilsystemen. Wie das Gesamtsystem inklusive der beiden Teilsystemen umgesetzt wurde, sowie welche Features es bietet und wie es funktioniert wird auch in einem Kapitel präsentiert und erläutert. Abschließend werden die positiven und negativen Aspekte des Systems sowie eine auf eigener Meinung beruhende Schlussfolgerung präsentiert.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Analyse und Entwicklung einer Aktor-Bibliothek in Rust. Existierende Aktor-Bibliotheken in Rust verletzen grundlegende Regeln des Aktor-Modells, wodurch diese in nicht allen Anwendungsfällen verwendet werden können. Des Weiteren existiert keine strukturierte Arbeit zu der Entwicklung einer Aktor-Bibliothek in Rust. Die in dieser Arbeit entwickelte Bibliothek entspricht einerseits den Ideen des Aktor-Modells, andererseits wird die Erarbeitung und die durchlaufene Analyse der Bibliothek durch diese Arbeit dokumentiert. In einem ersten Schritt wird das Aktor-Modell und grundlegende Spracheigenschaften von Rust eingeführt, bevor das Design der entwickelten Aktor-Bibliothek vorgestellt und getroffene Design-Entscheidungen beschrieben und begründet werden. Darauffolgend werden die Implementationen der relevantesten Komponenten der Bibliothek beschrieben und anhand von Code-Beispielen erklärt. Des Weiteren wird das Design und die Implementation eines Test-Frameworks für Aktoren präsentiert, das das Testen von Aktoren erleichtern soll. Anhand der Implementation eines Praxisbeispiels wird die entwickelte Aktor-Bibliothek mit Java Akka durch Code-Vergleiche und Benchmarks verglichen. Hierbei wird gezeigt, dass die Verwendung der entwickelten Bibliothek mit einem vergleichbar gleich großen Code-Aufwand zu denselben und mitunter besseren Ergebnissen führen kann. Abschließend werden vorhandene Einschränkungen der entwickelten Bibliothek und deren Auswirkungen beschrieben.
Beim Online-Lernen ist es wichtig, angemessenes Feedback zu geben, damit der Schüler aus seinen Fehlern lernen und sich weiterbilden kann. Oft besteht Feedback nur aus ungenügenden Informationen, wie etwa nur aus den Worten „Richtig“ oder „Falsch“, mit denen der Schüler nicht viel anfangen kann und somit nicht aus seinen Fehlern lernen kann. Ein gutes Feedback bei inkorrekten Antworten enthält wichtige Informationen, warum eine Antwort oder Aktion falsch ist und wie sie verbessert werden kann. Bei korrekten Antworten ist ein Lob oder eine Anerkennung der richtigen Antwort ebenfalls fördernd.
In dieser Arbeit wird das Feedback des Systems XData, welches für das Erlernen von SQL (Structured Query Language) genutzt wird, verbessert. Dazu wird das aktuelle System beschrieben, um das aktuelle Feedback bei SQL-Queries beurteilen zu können. Um das aktuelle Feedback angemessen verbessern zu können, wird ein Einblick in die Themen Lernen und Feedback gegeben. Die aus den beiden Themen gewonnen Eindrücke und Erkenntnisse werden bestmöglich für das zu verbessernde Feedback genutzt. Um das System und sein Feedback beurteilen zu können, sowie das verbesserte Feedback bewerten zu können, werden verschiedene SQL-Queries (Abfragen) verwendet. Es wird die Implementierung des Feedbacks durch ein Textbausteinsystem beschrieben und die verschiedenen Feedback-Fälle vorgestellt. Abschließend werden die Resultate beschrieben und beurteilt, sowie über die Ausblicke des Systems diskutiert.