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Studienverläufe von Studenten weichen nicht selten vom offiziell geplanten Curriculum ab. Für eine den Studienerfolg verbessernde Planung und Weiterentwicklung von Studiengängen und Curricula fehlen den Verantwortlichen häufig Erkenntnisse über tatsächliche sowie typischerweise erfolgreiche und weniger erfolgreiche Studienverlaufsmuster. Process-Mining-Techniken können helfen, mehr Transparenz bei der Auswertung von Studienverläufen zu schaffen und so die Erkennung typischer Studienverlaufsmuster, die Überprüfung der Übereinstimmung der konkreten Studienverläufe mit dem vorgegebenen Curriculum sowie eine zielgerechte Verbesserung des Curriculums zu unterstützen.
XPERSIF: a software integration framework & architecture for robotic learning by experimentation
(2008)
The integration of independently-developed applications into an efficient system, particularly in a distributed setting, is the core issue addressed in this work. Cooperation between researchers across various field boundaries in order to solve complex problems has become commonplace. Due to the multidisciplinary nature of such efforts, individual applications are developed independent of the integration process. The integration of individual applications into a fully-functioning architecture is a complex and multifaceted task. This thesis extends a component-based architecture, previously developed by the authors, to allow the integration of various software applications which are deployed in a distributed setting. The test bed for the framework is the EU project XPERO, the goal of which is robot learning by experimentation. The task at hand is the integration of the required applications, such as planning of experiments, perception of parametrized features, robot motion control and knowledge-based learning, into a coherent cognitive architecture. This allows a mobile robot to use the methods involved in experimentation in order to learn about its environment. To meet the challenge of developing this architecture within a distributed, heterogeneous environment, the authors specified, defined, developed, implemented and tested a component-based architecture called XPERSIF. The architecture comprises loosely-coupled, autonomous components that offer services through their well-defined interfaces and form a service-oriented architecture. The Ice middleware is used in the communication layer. Its deployment facilitates the necessary refactoring of concepts. One fully specified and detailed use case is the successful integration of the XPERSim simulator which constitutes one of the kernel components of XPERO.The results of this work demonstrate that the proposed architecture is robust and flexible, and can be successfully scaled to allow the complete integration of the necessary applications, thus enabling robot learning by experimentation. The design supports composability, thus allowing components to be grouped together in order to provide an aggregate service. Distributed simulation enabled real time tele-observation of the simulated experiment. Results show that incorporating the XPERSim simulator has substantially enhanced the speed of research and the information flow within the cognitive learning loop.
Wie KI Innere Führung lernt
(2022)
Dass sich künstliche Intelligenz (KI) weltweit ausgebreitet hat, ist eine Binsenwahrheit. Die rasche und unaufhaltsame Proliferation von KI der letzten zehn Jahre spricht für sich, und längst ziehen auch Gesetzgeber und Regulierungsbehörden nach, um KI und ihre Technikfolgen einzuhegen. Für Deutschland relevante Gestaltungsanforderungen haben die High-Level Expert Group on Artificial Intelligence der Europäischen Kommission (HLEG AI) und auf nationaler Ebene die Datenethikkommission der Bundesregierung (DEK) und die Enquetekommission Künstliche Intelligenz des Deutschen Bundestags (EKKI) geäußert.
Voraussehen heißt, Visionen für die Zukunft zu entwickeln und verantwortungsvoll mitzugestalten und dies im engen Austausch zwischen angewandter Wissenschaft, Gesellschaft und Wirtschaft. Das ist der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg ein wichtiges Anliegen. Die H-BRS hat in Lehre, Forschung und Transfer neue Wege beschritten und Akzente gesetzt – zum Beispiel auf den Gebieten Nachhaltigkeit, Energiewende oder Cybersecurity. Der Jahresbericht 2022/23 bietet einen Überblick über die wichtigsten Themen aus den Gebieten Forschung, Lehre, Studium und Kooperation.
Nowadays Field Programmable Gate Arrays (FPGA) are used in many fields of research, e.g. to create prototypes of hardware or in applications where hardware functionality has to be changed more frequently. Boolean circuits, which can be implemented by FPGAs are the compiled result of hardware description languages such as Verilog or VHDL. Odin II is a tool, which supports developers in the research of FPGA based applications and FPGA architecture exploration by providing a framework for compilation and verification. In combination with the tools ABC, T-VPACK and VPR, Odin II is part of a CAD flow, which compiles Verilog source code that targets specific hardware resources. This paper describes the development of a graphical user interface as part of Odin II. The goal is to visualize the results of these tools in order to explore the changing structure during the compilation and optimization processes, which can be helpful to research new FPGA architectures and improve the workflow.
Vielfalt ist unser Angebot
(2014)
Der Fachbereich Sozialversicherung der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg blickt auf zehn erfolgreiche Jahre zurück. Seit Gründung des Fachbereichs im Jahr 2003 arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Disziplinen auf dem Campus Hennef eng vernetzt im Untersuchungsfeld der Sozialversicherung.
Die Wahrnehmung des perzeptionellen Aufrecht (perceptual upright, PU) variiert in Abhängigkeit der Gewichtung verschiedener gravitationsbezogener und körperbasierter Merkmale zwischen Kontexten und aufgrund individueller Unterschiede. Ziel des Vorhabens war es, systematisch zu untersuchen, welche Zusammenhänge zwischen visuellen und gravitationsbedingten Merkmalen bestehen. Das Vorhaben baute auf vorangegangen Untersuchungen auf, deren Ergebnisse indizieren, dass eine Gravitation von ca. 0,15g notwendig ist, um effiziente Selbstorientierungsinformationen bereit zu stellen (Herpers et. al, 2015; Harris et. al, 2014).
In dem hier beschriebenen Vorhaben wurden nun gezielt künstliche Gravitationsbedingungen berücksichtigt, um die Gravitationsschwelle, ab der ein wahrnehmbarer Einfluss beobachtbar ist, genauer zu quantifizieren bzw. die oben genannte Hypothese zu bestätigen. Es konnte gezeigt werden, dass die zentripetale Kraft, die auf einer rotierenden Zentrifuge entlang der Längsachse des Körpers wirkt, genauso efektiv wie Stehen mit normaler Schwerkraft ist, um das Gefühl des perzeptionellen Aufrechts auszulösen. Die erzielten Daten deuten zudem darauf hin, dass ein Gravitationsfeld von mindestens 0,15 g notwendig ist, um eine efektive Orientierungsinformation für die Wahrnehmung von Aufrecht zu liefern. Dies entspricht in etwa der Gravitationskraft von 0,17 g, die auf dem Mond besteht. Für eine lineare Beschleunigung des Körpers liegt der vestibulare Schwellenwert bei etwa 0,1 m/s2 und somit liegt der Wert für die Situation auf dem Mond von 1,6 m/s2 deutlich über diesem Schwellenwert.
Der Globale Migrationspakt der Vereinten Nationen beschreibt globale Kompetenzpartnerschaften bzw. Global Skills Partnerships (GSP) als eine innovative Möglichkeit, die Fachkräftebasis global zu stärken, bleibt hinsichtlich ihrer Ausgestaltung aber recht vage. Auch die hierzulande unter der Bezeichnung „transnationale Ausbildungspartnerschaften“ laufenden Aktivitäten sind in Zahl und Reichweite sehr begrenzt und es liegen bisweilen kaum empirische Analysen zu ihnen vor. Hier schafft die vorliegende Expertise von Michael Sauer und Jurica Volarevic Abhilfe, indem sie existierende Ausbildungspartnerschaften insbesondere aus dem Erfahrungsraum der Republik Kosovo vorstellt und analytisch beleuchtet. Mithilfe einer Bestandsaufnahme der konzeptionellen Diskurse und Praxiserfahrungen wird ein Kategorisierungsvorschlag unternommen, mit dessen Hilfe die empirische Vielfalt besser geordnet und konzeptionell greifbar gemacht werden kann: Transnationale Qualifizierungs- und Mobilitätspartnerschaften (tQMP).
The Global Compact for Safe, Orderly and Regular Migration defines Global Skill Partnerships (GSP) as an innovative means of strengthen skills development among origin countries and countries of destination in mutually beneficial manner. However, GSPs are very limited in number and scope, and empirical analyses of them are, to date, relatively rare. This study helps fill this gap in data by presenting and examining existing GSPs or GSP-like approaches (e.g., transnational training partnerships). The aim of the study is to take stock of the various conceptual discourses on and practical experience with transnational skill partnerships. Using Kosovo as a case study, the study details the structure of such partnerships and the processes they entail. It documents the experience of those involved and catalogues the factors contributing to success. On this basis, the authors propose a means of categorizing the various practices that will help structure the empirical diversity of such approaches and render them conceptually feasible: Transnational Skills and Mobility Partnerships (TSMP).
Tracelets and Specifications
(2017)
In the accompanying paper [1] the authors study a model of concurrent programs in terms of events and a dependence relation, i.e., a set of arrows, between them. There also two simplifying interface models are presented; they abstract in different ways from the intricate network of internal points and arrows of program components. This report supplements [1] by presenting full proofs for the properties of the interface models, in particular, that both models exhibit homomorphic behaviour w.r.t. sequential and concurrent composition. [1] B. Möller, C.A.R. Hoare, M.E. Müller, G. Struth: A discrete geometric model of concurrent program execution. In H. Zhu, J. Bowen: Proc. UTP 16. LNCS 10134. Springer 2017, 1-25
This work provides a short but technical introduction to the main building blocks of a blockchain. It argues that a blockchain is not a revolutionary technology but rather a clever combination of three fields: cryptography, decentralization and game theory. In addition, it summaries the differences between a public, private and federate blockchain model and the two prominent consensus mechanism Proof-of-Work (POW) and Proof-of-Stake (POS).
Population ageing and growing prevalence of disability have resulted in a growing need for personal care and assistance. The insufficient supply of personal care workers and the rising costs of long-term care have turned this phenomenon into a greater social concern. This has resulted in a growing interest in assistive technology in general, and assistive robots in particular, as a means of substituting or supplementing the care provided by humans, and as a means of increasing the independence and overall quality of life of persons with special needs. Although many assistive robots have been developed in research labs world-wide, very few are commercially available. One of the reasons for this, is the cost. One way of optimising cost is to develop solutions that address specific needs of users. As a precursor to this, it is important to identify gaps between what the users need and what the technology (assistive robots) currently provides. This information is obtained through technology mapping.
The current literature lacks a mapping between user needs and assistive robots, at the level of individual systems. The user needs are not expressed in uniform terminology across studies, which makes comparison of results difficult. In this research work, we have illustrated the technology mapping of assistive robots using the International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF). ICF provides standard terminology for expressing user needs in detail. Expressing the assistive functions of robots also in ICF terminology facilitates communication between different stakeholders (rehabilitation professionals, robotics researchers, etc.).
We also investigated existing taxonomies for assistive robots. It was observed that there is no widely accepted taxonomy for classifying assistive robots. However, there exists an international standard, ISO 9999, which classifies commercially available assistive products. The applicability of the latest revision of ISO 9999 standard for classifying mobility assistance robots has been studied. A partial classification of assistive robots based on ISO 9999 is suggested. The taxonomy and technology mapping are illustrated with the help of four robots that have the potential to provide mobility assistance. These are the SmartCane, the SmartWalker, MAid and Care-O-bot (R) 3. SmartCane, SmartWalker and MAid provide assistance by supporting physical movement. Care-O-bot (R) 3 provides assistance by reducing the need to move.
Unternehmen im Maschinenbau realisieren Sicherheitsfunktionen immer mehr durch die Anwendungsprogrammierung von sicherheitsgerichteten Steuerungen. Die aktuellen Normen DIN EN ISO 13849 und DIN EN 62061 definieren erstmals auch Anforderungen an die Softwareentwicklung von Sicherheitsfunktionen. Dadurch sollen gefährliche systematische Fehler in der sicherheitsbezogenen Anwendungssoftware für eine Maschine vermieden werden. Wesentliche Anforderung dieser Normen ist, einen strukturierten Entwicklungsprozess einzuhalten: das V-Modell. Auch die weiteren Anforderungen zu fehlervermeidenden und -beherrschenden Maßnahmen bei der Entwicklung sind in den Normen wie üblich sehr allgemein gehalten. Zudem gibt es bislang wenige publizierte Beispiele und Vorschläge für die Umsetzung dieser Anforderungen. Daher ist die Interpretation der Normen bei der Softwareentwicklung im Maschinenbau oft unklar und bereitet Schwierigkeiten in der Umsetzung. Dies war der Anlass für ein von der DGUV gefördertes und an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg durchgeführtes Projekt (FF-FP0319, Laufzeit 2011 bis 2013). In dem Projekt wurde gemeinsam mit regionalen Maschinenbauunternehmen eine praktisch anwendbare Entwicklungsmethode – die Matrixmethode des IFA – hergeleitet und in einem Forschungsbericht mit vielen Beispielen dokumentiert. Dieser Forschungsbericht bildet den Kern des vorliegenden IFA Reports. Mit der hier dargestellten Matrixmethode des IFA kann Anwendungssoftware von Sicherheitsfunktionen normgerecht spezifiziert, validiert und dokumentiert werden. Darüber hinaus vermittelt der Report weitere Informationen rund um Anwendungsprogrammierung für sicherheitsbezogene Maschinensteuerungen. Der Aufwand für die Anwendungsprogrammierung ist bei Standardsteuerungen typischerweise höher als für zertifizierte Sicherheitssteuerungen. Daher beziehen sich mehrere Kapitel des Reports auf die Anwendung von Standardsteuerungen. Zur effizienten Anwendung der Matrixmethode entwickelt das IFA ein Softwaretool namens SOFTEMA. Die Beispiele des Reports sind zum Download verfügbar und können mit SOFTEMA betrachtet werden.
This paper describes the security mechanisms of several wireless building automation technologies, namely ZigBee, EnOcean, ZWave, KNX, FS20, and Home-Matic. It is shown that none of the technologies provides the necessary measure ofsecurity that should be expected in building automation systems. One of the conclusions drawn is that software embedded in systems that are build for a lifetime of twenty years or more needs to be updatable.
Schlussbericht HIGEDIS
(2015)
Recent work in image captioning and scene-segmentation has shown significant results in the context of scene-understanding. However, most of these developments have not been extrapolated to research areas such as robotics. In this work we review the current state-ofthe- art models, datasets and metrics in image captioning and scenesegmentation. We introduce an anomaly detection dataset for the purpose of robotic applications, and we present a deep learning architecture that describes and classifies anomalous situations. We report a METEOR score of 16.2 and a classification accuracy of 97 %.
Der zunehmende Wunsch der Verbraucher nach einem natürlichen Lebensstil führt unter anderem zu einem erhöhten Konsum von Rohmilch und Milchprodukten aus unpasteurisierter Milch (Hudopisk et al., 2013). Rohmilchkonsumenten bevorzugen Rohmilch zum Einen wegen des subjektiven Eindrucks eines besseren Geschmacks und zum Anderen versprechen sie sich gesundheitliche Vorteile, wie eine reduzierte Empfindlichkeit gegen Allergien und eine bessere Qualität der enthaltenen Nährstoffe, durch den Verzehr unbehandelter Milch (Claeys et al., 2014). Mit dem Konsum von Rohmilch gehen allerdings mikrobiologische Risiken einher, da Rohmilch aufgrund ihres neutralen pH-Wertes, dem hohen Nährstoffgehalt und der hohen Wasseraktivität einen guten Nährboden für mikrobielles Wachstum darstellt. Das Wachstum von verschiedenen Mikroorganismen wird dabei größtenteils durch die Temperatur, die kompetitive Begleitflora und die Anwesenheit von Hemmstoffen beeinflusst (Claeys et al., 2013).Mögliche Kontaminationen der Rohmilch resultieren entweder aus einer direkten Abgabe von Mikroorganismen durch das Euter, als Konsequenz von Entzündungen oder durch eine indirekte Kontamination während des Melkvorgangs oder der späteren Handhabung (EFSA, 2015).
Die sogenannte Regionalstudie trägt den Langtitel "Regionalwirtschaftliche Bedeutung der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg und zukünftige Einbindung in die strategische Entwicklung der Region" und wurde 2010 erstellt und 2011 veröffentlicht. Sie analysiert die regionalwirtschaftliche Bedeutung der Hochschule primär unter quantitativen Aspekten und aus externer Sicht. Viele der daraus resultierenden Anregungen für die strategische Ausrichtung der Hochschule wurden bereits während der Feldphase im Hochschulentwicklungsplan aufgegriffen, konnten wegen der Parallelität aber nicht in der Studie Eingang finden.
Die Analyse zeigt, welchen Beitrag die Hochschule für die regionale Entwicklung leisten kann - im Einklang mit den Kommunen, der Gebietskörperschaften und der regional ansässigen Unternehmen.
Emotional communication is a key element of habilitation care of persons with dementia. It is, therefore, highly preferable for assistive robots that are used to supplement human care provided to persons with dementia, to possess the ability to recognize and respond to emotions expressed by those who are being cared-for. Facial expressions are one of the key modalities through which emotions are conveyed. This work focuses on computer vision-based recognition of facial expressions of emotions conveyed by the elderly.
Although there has been much work on automatic facial expression recognition, the algorithms have been experimentally validated primarily on young faces. The facial expressions on older faces has been totally excluded. This is due to the fact that the facial expression databases that were available and that have been used in facial expression recognition research so far do not contain images of facial expressions of people above the age of 65 years. To overcome this problem, we adopt a recently published database, namely, the FACES database, which was developed to address exactly the same problem in the area of human behavioural research. The FACES database contains 2052 images of six different facial expressions, with almost identical and systematic representation of the young, middle-aged and older age-groups.
In this work, we evaluate and compare the performance of two of the existing imagebased approaches for facial expression recognition, over a broad spectrum of age ranging from 19 to 80 years. The evaluated systems use Gabor filters and uniform local binary patterns (LBP) for feature extraction, and AdaBoost.MH with multi-threshold stump learner for expression classification. We have experimentally validated the hypotheses that facial expression recognition systems trained only on young faces perform poorly on middle-aged and older faces, and that such systems confuse ageing-related facial features on neutral faces with other expressions of emotions. We also identified that, among the three age-groups, the middle-aged group provides the best generalization performance across the entire age spectrum. The performance of the systems was also compared to the performance of humans in recognizing facial expressions of emotions. Some similarities were observed, such as, difficulty in recognizing the expressions on older faces, and difficulty in recognizing the expression of sadness.
The findings of our work establish the need for developing approaches for facial expression recognition that are robust to the effects of ageing on the face. The scientific results of our work can be used as a basis to guide future research in this direction.
Das Projekt adressiert ein Problem aus dem Bereich Medizintechnologie (ein NRW-Förderschwerpunkt): die Entwicklung eines für Patienten maßgeschneiderten Gewebeersatzmaterials, ein Knochensurrogat. Kritische (“critical size“) Knochendefekte stellen ein signifikantes Gesundheitsproblem dar, das durch die zurzeit gängigen Knochenersatzmaterialien nicht bzw. nicht effizient therapiert werden kann. Kritische Knochendefekte werden mit artifiziellen Biomaterialien behandelt, die bislang eine unzureichende Regenerationskapazität aufweisen.
Publikation Umweltdaten
(2009)
Data management is a challenge in both scientific and technical environments. Therefore researchers have developed a special interest in this field. Modern approaches (i.e. Subversion, CVS) already offer authoring and versioning in distributed systems. However this might be insufficient in a vast number of scenarios, where not only the data resulting from a process, but also data which describes the process that generated those results is crucial.
Business process infrastructures like BPMS (Business Process Management Systems) and WfMS (Workflow Management Systems) traditionally focus on the automation of processes predefined at design time. This approach is well suited for routine tasks which are processed repeatedly and which are described by a predefined control flow. In contrast, knowledge-intensive work is more goal and data-driven and less control-flow oriented. Knowledge workers need the flexibility to decide dynamically at run-time and based on current context information on the best next process step to achieve a given goal. Obviously, in most practical scenarios, these decisions are complex and cannot be anticipated and modeled completely in a predefined process model. Therefore, adaptive and dynamic process management techniques are necessary to augment the control-flow oriented part of process management (which is still a need also for knowledge workers) with flexible, context-dependent, goaloriented support.
Rural areas often lack affordable broadband Internet connectivity, mainly due to the CAPEX and especially OPEX of traditional operator equipment [HEKN11]. This digital divide limits the access to knowledge, health care and other services for billions of people. Different approaches to close this gap were discussed in the last decade [SPNB08]. In most rural areas satellite bandwidth is expensive and cellular networks (3G,4G) as well as WiMAX suffer from the usually low population density making it hard to amortize the costs of a base station [SPNB08].
For many practical problems an efficient solution of the one-dimensional shallow water equations (Saint-Venant equations) is important, especially when large networks of rivers, channels or pipes are considered. In order to test and develop numerical methods four test problems are formulated. These tests include the well known dam break and hydraulic jump problems and two steady state problems with varying channel bottom, channel width and friction.
Die vorliegende Geldwäsche-Studie soll im deutschen Glücksspielmarkt soll die Diskussion über die Geldwäschemöglichkeiten im Bereich Online Poker versachlichen und grundsätzliche Präventionsmaßnahmen herleiten. Auf dieser Grundlage wird die TÜV TRUST IT GmbH Unternehmensgruppe TÜV AUSTRIA als Auftraggeber der Studie mess- und bewertbare Prüfkriterien entwickeln und diese in ein Prüf- und Zertifizierverfahren überleiten. Damit werden dem Markt dann erstmals sachlich nachvollziehbare, wissenschaftlich fundiert, standardisierte Kriterien zur Verfügung stehen, um das Thema sachlich zu behandeln und Teilnehmer am Markt in die Lage zu versetzen, klare Regeln zu definieren und einzuhalten.
Recent advances in Natural Language Processing have substantially improved contextualized representations of language. However, the inclusion of factual knowledge, particularly in the biomedical domain, remains challenging. Hence, many Language Models (LMs) are extended by Knowledge Graphs (KGs), but most approaches require entity linking (i.e., explicit alignment between text and KG entities). Inspired by single-stream multimodal Transformers operating on text, image and video data, this thesis proposes the Sophisticated Transformer trained on biomedical text and Knowledge Graphs (STonKGs). STonKGs incorporates a novel multimodal architecture based on a cross encoder that uses the attention mechanism on a concatenation of input sequences derived from text and KG triples, respectively. Over 13 million so-called text-triple pairs, coming from PubMed and assembled using the Integrated Network and Dynamical Reasoning Assembler (INDRA), were used in an unsupervised pre-training procedure to learn representations of biomedical knowledge in STonKGs. By comparing STonKGs to an NLP- and a KG-baseline (operating on either text or KG data) on a benchmark consisting of eight fine-tuning tasks, the proposed knowledge integration method applied in STonKGs was empirically validated. Specifically, on tasks with a comparatively small dataset size and a larger number of classes, STonKGs resulted in considerable performance gains, beating the F1-score of the best baseline by up to 0.083. Both the source code as well as the code used to implement STonKGs are made publicly available so that the proposed method of this thesis can be extended to many other biomedical applications.
Zur Schätzung der Exposition von Oberflächengewässern durch Pflanzenschutzmittel werden PEC-Werte mit Hilfe eines probabilistischen Verfahrens ermittelt. Hierfür werden zunächst verschiedene Regressionsanalysen zur Modellierung der Abdrift durchgeführt. Anschließend wird die ausgewählte Abdriftverteilung mit verschiedenen Verteilungsansätzen für die Aufwandmenge und das Gewässervolumen kombiniert.