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Neuromorphic computing aims to mimic the computational principles of the brain in silico and has motivated research into event-based vision and spiking neural networks (SNNs). Event cameras (ECs) capture local, independent changes in brightness, and offer superior power consumption, response latencies, and dynamic ranges compared to frame-based cameras. SNNs replicate neuronal dynamics observed in biological neurons and propagate information in sparse sequences of ”spikes”. Apart from biological fidelity, SNNs have demonstrated potential as an alternative to conventional artificial neural networks (ANNs), such as in reducing energy expenditure and inference time in visual classification. Although potentially beneficial for robotics, the novel event-driven and spike-based paradigms remain scarcely explored outside the domain of aerial robots.
To investigate the utility of brain-inspired sensing and data processing in a robotics application, we developed a neuromorphic approach to real-time, online obstacle avoidance on a manipulator with an onboard camera. Our approach adapts high-level trajectory plans with reactive maneuvers by processing emulated event data in a convolutional SNN, decoding neural activations into avoidance motions, and adjusting plans in a dynamic motion primitive formulation. We conducted simulated and real experiments with a Kinova Gen3 arm performing simple reaching tasks involving static and dynamic obstacles. Our implementation was systematically tuned, validated, and tested in sets of distinct task scenarios, and compared to a non-adaptive baseline through formalized quantitative metrics and qualitative criteria.
The neuromorphic implementation facilitated reliable avoidance of imminent collisions in most scenarios, with 84% and 92% median success rates in simulated and real experiments, where the baseline consistently failed. Adapted trajectories were qualitatively similar to baseline trajectories, indicating low impacts on safety, predictability and smoothness criteria. Among notable properties of the SNN were the correlation of processing time with the magnitude of perceived motions (captured in events) and robustness to different event emulation methods. Preliminary tests with a DAVIS346 EC showed similar performance, validating our experimental event emulation method. These results motivate future efforts to incorporate SNN learning, utilize neuromorphic processors, and target other robot tasks to further explore this approach.
Der Programmier-Trainingsplan für alle, die weiter kommen wollen.
In diesem Übungsbuch trainierst du anhand von kurzweiligen und praxisnahen Aufgaben deine Programmierfähigkeiten. Jedes Kapitel beginnt mit einem kurzen Warmup zum behandelten Programmierkonzept; die Umsetzung übst du dann anhand von zahlreichen Workout-Aufgaben. Du startest mit einfachen Aufgaben und steigerst dich hin zu komplexeren Fragestellungen. Damit dir nicht langweilig wird, gibt es über 150 praxisnahe Übungen. So lernst du z. B. einen BMI-Rechner oder einen PIN-Generator zu programmieren oder wie du eine Zeitangabe mit einer analogen Uhr anzeigen kannst. (Verlagsangaben)
Ziel der neunten Ausgabe des wissenschaftlichen Workshops "Usable Security und Privacy" auf der Mensch und Computer 2023 ist es, aktuelle Forschungs- und Praxisbeiträge auf diesem Gebiet zu präsentieren und mit den Teilnehmer:innen zu diskutieren. Getreu dem Konferenzmotto "Building Bridges" soll mit dem Workshop ein etabliertes Forum fortgeführt und weiterentwickelt werden, in dem sich Expert:innen, Forscher:innen und Praktiker:innen aus unterschiedlichen Domänen transdisziplinär zum Thema Usable Security und Privacy austauschen können. Das Thema betrifft neben dem Usability- und Security-Engineering unterschiedliche Forschungsgebiete und Berufsfelder, z. B. Informatik, Ingenieurwissenschaften, Mediengestaltung und Psychologie. Der Workshop richtet sich an interessierte Wissenschaftler:innen aus all diesen Bereichen, aber auch ausdrücklich an Vertreter:innen der Wirtschaft, Industrie und öffentlichen Verwaltung.
The non-filarial and non-communicable disease podoconiosis affects around 4 million people and is characterized by severe leg lymphedema accompanied with painful intermittent acute inflammatory episodes, called acute dermatolymphangioadenitis (ADLA) attacks. Risk factors have been associated with the disease but the mechanisms of pathophysiology remain uncertain. Lymphedema can lead to skin lesions, which can serve as entry points for bacteria that may cause ADLA attacks leading to progression of the lymphedema. However, the microbiome of the skin of affected legs from podoconiosis individuals remains unclear. Thus, we analysed the skin microbiome of podoconiosis legs using next generation sequencing. We revealed a positive correlation between increasing lymphedema severity and non-commensal anaerobic bacteria, especially Anaerococcus provencensis, as well as a negative correlation with the presence of Corynebacterium, a constituent of normal skin flora. Disease symptoms were generally linked to higher microbial diversity and richness, which deviated from the normal composition of the skin. These findings show an association of distinct bacterial taxa with lymphedema stages, highlighting the important role of bacteria for the pathogenesis of podoconiosis and might enable a selection of better treatment regimens to manage ADLA attacks and disease progression.
Eine Überprüfung der Leistungsentwicklung im Radsport geht bis heute mit der Durchführung einer spezifischen Leistungsdiagnostik unter Verwendung vorgegebener Testprotokolle einher. Durch die zwischenzeitlich stark gestiegene Popularität von »wearable devices« ist es gleichzeitig heutzutage sehr einfach, die Herzfrequenz im Alltag und bei sportlichen Aktivitäten aufzuzeichnen. Doch eine geeignete Modellierung der Herzfrequenz, die es ermöglicht, Rückschlüsse über die Leistungsentwicklung ziehen zu können, fehlt bislang. Die Herzfrequenzaufzeichnungen in Kombination mit einer phänomenologisch interpretierbaren Modellierung zu nutzen, um auf möglichst direkte Weise und ohne spezifische Anforderungen an die Trainingsfahrten Rückschlüsse über die Leistungsentwicklung ziehen zu können, bietet die Chance, sowohl im professionellen Radsport wie auch in der ambitionierten Radsportpraxis den Erkenntnisgewinn über die eigene Leistungsentwicklung maßgeblich zu vereinfachen. In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiges und phänomenologisch interpretierbares Modell zur Simulation und Prädiktion der Herzfrequenz beim Radsport vorgestellt und im Rahmen einer empirischen Studie validiert. Dieses Modell ermöglicht es, die Herzfrequenz (sowie andere Beanspruchungsparameter aus Atemgasanalysen) mit adäquater Genauigkeit zu simulieren und bei vorgegebener Wattbelastung zu prognostizieren. Weiterhin wird eine Methode zur Reduktion der Anzahl der kalibrierbaren freien Modellparameter vorgestellt und in zwei empirischen Studien validiert. Nach einer individualisierten Parameterreduktion kann das Modell mit lediglich einem einzigen freien Parameter verwendet werden. Dieser verbleibende freie Parameter bietet schließlich die Möglichkeit, im zeitlichen Verlauf mit dem Verlauf der Leistungsentwicklung verglichen zu werden. In zwei unterschiedlichen Studien zeigt sich, dass der freie Modellparameter grundsätzlich in der Lage zu sein scheint, den Verlauf der Leistungsentwicklung über die Zeit abzubilden.
While humans can effortlessly pick a view from multiple streams, automatically choosing the best view is a challenge. Choosing the best view from multi-camera streams poses a problem regarding which objective metrics should be considered. Existing works on view selection lack consensus about which metrics should be considered to select the best view. The literature on view selection describes diverse possible metrics. And strategies such as information-theoretic, instructional design, or aesthetics-motivated fail to incorporate all approaches. In this work, we postulate a strategy incorporating information-theoretic and instructional design-based objective metrics to select the best view from a set of views. Traditionally, information-theoretic measures have been used to find the goodness of a view, such as in 3D rendering. We adapted a similar measure known as the viewpoint entropy for real-world 2D images. Additionally, we incorporated similarity penalization to get a more accurate measure of the entropy of a view, which is one of the metrics for the best view selection. Since the choice of the best view is domain-dependent, we chose demonstration-based training scenarios as our use case. The limitation of our chosen scenarios is that they do not include collaborative training and solely feature a single trainer. To incorporate instructional design considerations, we included the trainer’s body pose, face, face when instructing, and hands visibility as metrics. To incorporate domain knowledge we included predetermined regions’ visibility as another metric. All of those metrics are taken into account to produce a parameterized view recommendation approach for demonstration-based training. An online study using recorded multi-camera video streams from a simulation environment was used to validate those metrics. Furthermore, the responses from the online study were used to optimize the view recommendation performance with a normalized discounted cumulative gain (NDCG) value of 0.912, which shows good performance with respect to matching user choices.