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Effects of Workspace Awareness and Territoriality in Environments with Large, Shared Displays
(2016)
Synchronous cooperative work of multiple collaborators in large, high-resolution display systems comprises such psychological phenomena like workspace awareness and human territoriality. The phenomena and interplay between them can cause a significant impact on human-human and human-environment interaction. In a non-digital environment humans rely on their own physical abilities, utilities, and social protocols to control those phenomena (e.g. close eyes, or use earplugs to reduce workspace awareness; rotate oneself towards collaborators to increase workspace awareness). Digital environments, on the other hand, provide us with a possibility to ease, automate, and unify control processes, thus taking off that burden from users. Yet, we have to understand first, what effects workspace awareness and territoriality have within a collaborative environment. The aim of this doctoral thesis is to investigate effects of workspace awareness and territoriality on users and interaction processes in mixed-focus scenarios of various collaborative settings.
Analyzing training performance in sport is usually based on standardized test protocols and needs laboratory equipment, e.g., for measuring blood lactate concentration or other physiological body parameters. Avoiding special equipment and standardized test protocols, we show that it is possible to reach a quality of performance simulation comparable to the results of laboratory studies using training models with nothing but training data. For this purpose, we introduce a fitting concept for a performance model that takes the peculiarities of using training data for the task of performance diagnostics into account. With a specific way of data preprocessing, accuracy of laboratory studies can be achieved for about 50% of the tested subjects, while lower correlation of the other 50% can be explained.
The Fitness-Fatigue model (Calvert et al. 1976) is widely used for performance analysis. This antagonistic model is based on a fitness-term, a fatigue-term, and an initial basic level of performance. Instead of generic parameter values, individualizing the model needs a fitting of parameters. With fitted parameters, the model adapts to account for individual responses to strain. Even though in most cases fitting of recorded training data shows useful results, without modification the model cannot be simply used for prediction.
When navigating larger virtual environments and computer games, natural walking is often unfeasible. Here, we investigate how alternatives such as joystick- or leaning-based locomotion interfaces ("human joystick") can be enhanced by adding walking-related cues following a sensory substitution approach. Using a custom-designed foot haptics system and evaluating it in a multi-part study, we show that adding walking related auditory cues (footstep sounds), visual cues (simulating bobbing head-motions from walking), and vibrotactile cues (via vibrotactile transducers and bass-shakers under participants' feet) could all enhance participants' sensation of self-motion (vection) and involement/presence. These benefits occurred similarly for seated joystick and standing leaning locomotion. Footstep sounds and vibrotactile cues also enhanced participants' self-reported ability to judge self-motion velocities and distances traveled. Compared to seated joystick control, standing leaning enhanced self-motion sensations. Combining standing leaning with a minimal walking-in-place procedure showed no benefits and reduced usability, though. Together, results highlight the potential of incorporating walking-related auditory, visual, and vibrotactile cues for improving user experience and self-motion perception in applications such as virtual reality, gaming, and tele-presence.
This paper presents implementation results of several side channel countermeasures for protecting the scalar multiplication of ECC (Elliptic Curve Cryptography) implemented on an ARM Cortex M3 processor that is used in security sensitive wireless sensor nodes. Our implementation was done for the ECC curves P-256, brainpool256r1, and Ed25519. Investigated countermeasures include Double-And-Add Always, Montgomery Ladder, Scalar Randomization, Randomized Scalar Splitting, Coordinate Randomization, and Randomized Sliding Window. Practical side channel tests for SEMA (Simple Electromagnetic Analysis) and MESD (Multiple Exponent, Single Data) are included. Though more advanced side channel attacks are not evaluated, yet, our results show that an appropriate level of resistance against the most relevant attacks can be reached.
The work at hand outlines a recording setup for capturing hand and finger movements of musicians. The focus is on a series of baseline experiments on the detectability of coloured markers under different lighting conditions. With the goal of capturing and recording hand and finger movements of musicians in mind, requirements for such a system and existing approaches are analysed and compared. The results of the experiments and the analysis of related work show that the envisioned setup is suited for the expected scenario.
Für die prototypische Erstellung von Virtual Reality (VR) Szenen auf Grundlage realer Umgebungen bieten sich Daten aus aktuellen Panorama-Kameras an. Diese Daten eignen sich jedoch nicht unmittelbar für die Integration in eine Game Engine. Wir stellen daher ein projektionsbasiertes Verfahren vor, mit dem Bilder und Videos im Fischaugenformat, wie sie z.B. die 360 Kamera Ricoh Theta erstellt, ohne Konvertierung in Echtzeit mit Hilfe der Unity Game Engine visualisiert werden können. Es wird weiterhin gezeigt, dass ein Panoramabild mit diesem Verfahren leicht manuell um grobe Tiefeninformation erweitert werden kann, sodass bei einer Darstellung in VR ein grober räumlicher Eindruck der Szene für einfach prototypische Umsetzungen ermöglicht wird.
Human beings spend much time under the influence of artificial lighting. Often, it is beneficial to adapt lighting to the task, as well as the user’s mental and physical constitution and well-being. This formulates new requirements for lighting - human-centric lighting - and drives a need for new light control methods in interior spaces. In this paper we present a holistic system that provides a novel approach to human-centric lighting by introducing simulation methods into interactive light control, to adapt the lighting based on the user's needs. We look at a simulation and evaluation platform that uses interactive stochastic spectral rendering methods to simulate light sources, allowing for their interactive adjustment and adaption.
The megatrends towards both a digital and a usership economy have changed entire markets in the past and will continue to do so over the next decades. In this work, we outline what this change means for possible futures of the mobility sector, taking the combination of trends in both economies into account. Using a sys-tematic, scenario-based trend analysis, we draft four general future scenarios and adapt the two most relevant scenarios to the automotive sector. Our findings show that combing the trends from both economies provides new insights that have often been neglected in literature because of an isolated view on digital technology only. However, service concepts such as self-driving car sharing or self-driving taxis have a great impact at various levels including microeconomic (e.g., service and product design, business models) and macroeconomic (e.g., with regard to ecological, economical, and social impacts). We give a brief outline of these issues and show which business mo dels could be successful in the most likely future scenarios, before we frame strategic implications for today’s automobile manufacturers.
Fault-Channel Watermarks
(2016)
Cognitive robotics aims at understanding biological processes, though it has also the potential to improve future robotics systems. Here we show how a biologically inspired model of motor control with neural fields can be augmented with additional components such that it is able to solve a basic robotics task, that of obstacle avoidance. While obstacle avoidance is a well researched area, the focus here is on the extensibility of a biologically inspired framework. This work demonstrates how easily the biological inspired system can be used to adapt to new tasks. This flexibility is thought to be a major hallmark of biological agents.
Bisher ist nicht bekannt, in welchem Ausmaß Fremd- oder Störgerüche dazu geeignet sind, die allgemeine Leistungsfähigkeit eines Sprengstoffspürhundes einzuschränken oder sogar die Detektion eines Sprengkörpers zu verhindern. Ziel ist es zu untersuchen, inwieweit sich durch den gezielten Einsatz von Störsubstanzen die Sprengstoffdetektionsfähigkeit von Spürhunden beeinflussen lässt. Mit Detektionsfähigkeit ist hier sowohl die Wahrscheinlichkeit einer richtigen Detektion von Sprengstoffen in Gegenwart von starken Fremdgerüchen, als auch die ebenfalls zu erwartende Verringerung der Einsatzdauer (vorzeitige Erschöpfung) gemeint.
Kleinere, günstigere und effizientere Sensoren und Aktoren sowie Funkprotokolle haben dazu geführt, dass Smart Home Produkte in zunehmend auch für den privaten Massenmarkt erschwinglich werden. Damit stehen Hersteller und Anbieter vor der Herausforderung, komplexe cyber-physische Systeme für Jedermann handhabbar zu gestalten. Es fehlen allerdings empirische Erkenntnisse über die Rolle von Smart Home im Alltag. Wir präsentieren Ergebnisse aus einer Living Lab Studie, in der 14 Haushalte mit einer am Markt erhältlichen Smart Home Nachrüstlösung ausgestattet und über neun Monate empirisch begleitet wurden. Anhand der Analyse von Interviews, Beobachtungen und Co-Design Workshops in den Phasen der Produktauswahl, Installation, Konfiguration und längerfristigen Nutzung zeigen wir Herausforderungen und Potentiale von Smart Home Systemen auf. Unsere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass das Smart Home immer noch von technischen Details dominiert wird. Zugleich fehlen Nutzern angemessene Steuerungs- und Kontrollmöglichkeiten, um weiterhin die Entscheidungshoheit im eigenen Zuhause zu behalten.
UX-Professionals stehen vor der Aufgabe ihre Fertigkeiten und Kenntnisse kontinuierlich auszubauen. Eine Möglichkeit dies zu tun sind Communities of Practice, also Gemeinschaften von Personen mit ähnlichen Aufgaben und Schwerpunkten sowie einem gemeinsamen Interesse an Lösungen. Sie agieren weitgehend selbstorganisiert und dienen dem Austausch und der gegenseitigen Unterstützung. So entstehen ein gemeinsamer Wissensschatz sowie ein Netzwerk zwischen allen UX-Interessierten. Der Aufbau einer Community of Practice für UX-Professionals wurde in einem mittelständigen Unternehmen über 18 Monate begleitet und ausgewertet. Die Ergebnisse führten zu Handlungsempfehlungen, um Hindernisse beim Aufbau zu reduzieren und einen Mehrwert für alle Beteiligten herbeizuführen.
Studierende unserer Informatik-Studiengänge sehen nach unserer Erfahrung mehrheitlich die Relevanz von Usability und User Experience für eine erfolgreiche Produktentwicklung. Gleichzeitig sind die Studierenden durch ihr Informatik-Studium von der Auseinandersetzung mit Techniken geprägt. Sie zeigen dadurch teils große Schwierigkeiten sich in einem MCI-Kurs mit von der technischen Ebene abstrahierenden Methoden zu befassen. Diese Barriere erschwert es, die Studierenden in der Breite zur Mitarbeit in MCI-Kursen oder anderen auf Methoden ausgerichteten Kursen wie bspw. Requirements Engineering zu motivieren, und stellt Dozenten damit vor Herausforderungen bei der Gestaltung von Informatik-Curricula, die über MCI-Kurse hinausgehen.
„Industrie 4.0“ und weitere Schlagwörter wie „Big Data“, „Internet der Dinge“ oder „Cyber-physical Systems“ werden gegenwärtig in der Wirtschaft häufig aufgegriffen. Ausgangspunkt hierfür ist die Vernetzung von IT-Technologien sowie die durchgängige Digitalisierung. Nicht nur die Geschäftsfelder und Business-Modelle der Unternehmen selbst unterliegen dabei ei-nem entsprechend radikalen Wandel, dieser bezieht sich auch auf die Arbeitsumgebungen der Mitarbeiter, sowie den privaten und den öffentlichen Raum (Botthof, 2015; Hartmann, 2015).
Diese Arbeit präsentiert eine Methode zur zuverlässigen Personendetektion für die Absicherung des Arbeitsbereichs von Industrierobotern. Hierzu wird ein im Nahinfrarotbereich (NIR) arbeitendes aktives Kamerasystem eingesetzt, das durch erweiterte und robuste Hauterkennungseigenschaften besonders dazu geeignet ist, zwischen verschiedensten Materialoberflächen und menschlicher Haut zu unterscheiden. So soll zum einen die Erkennungsleistung gegenüber handelsüblichen, im visuellen Bereich arbeitenden RGB-Kamerasystemen gesteigert werden und gleichzeitig eine „intelligente“ Form des Mutings realisiert werden. Die im Rahmen des Projekts „Sichere Personendetektion im Arbeitsbereich von Industrierobotern durch ein aktives NIR-Kamerasystem (SPAI)“ entwickelte und hier vorgestellte Methode erreicht in einer ersten Variante eine pixelweise Personenerkennungsrate von ca. 98,16%.