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Hybride Arbeit: Wo und wie wollen Mitglieder agiler Softwareentwicklungsteams zukünftig arbeiten?
(2022)
Vor dem Ausbruch der COVID-19 Pandemie haben Mitglieder agiler Softwareentwicklungsteams üblicherweise gemeinsam im Büro gearbeitet. Durch die rasche Verbreitung des Coronavirus wurden diese Teams weltweit ins Home Office geschickt, um die Ausbreitung des Virus einzudämmen. Verschiedene Studien weisen darauf hin, dass viele Mitglieder agiler Softwareentwicklungsteams nach dem Ende der Pandemie nicht wieder in Vollzeit in das Büro zurückkehren wollen, sondern einen hybriden Ansatz zwischen dem Büro und dem Home Office präferieren. Das Ziel dieser Abschlussarbeit ist herauszufinden, wie Mitglieder agiler Softwareentwicklungsteams sich die Zukunft ihrer Arbeit vorstellen. Dazu wurde eine quantitative Datenerhebung in Form einer webbasierten Befragung mittels eines standardisierten Fragebogens unter Mitgliedern agiler Softwareentwicklungsteams durchgeführt. Das Ergebnis ist, dass eine flexible Wahl des Arbeitsortes erwartet wird, wobei das Home Office zukünftig der präferierte Arbeitsort sein wird. Einen Einfluss durch agile Rahmenwerke und den dazugehörigen Praktiken auf die Wahl des Arbeitsortes konnte nicht festgestellt werden. Für die Zukunft wird keine signifikante Produktivitätssteigerung durch ein hybrides Arbeitsmodell erwartet.
Das Bedürfnis Daten in Echtzeit zu analysieren und auf Ereignisse zu reagieren, ist innerhalb aller Branchen in den letzten Jahren stark gestiegen. Als die Analysetechnik für Echtzeitdatenströme hat sich das Complex Event Processing (CEP) durchgesetzt. Mithilfe von Regeln lassen sich kausale, temporale und räumliche Zusammenhänge von Ereignissen definieren und durch eine CEP-Engine evaluieren. Die Konstruktion von Regeln hat sich dabei als einschränkende Faktor von CEP herausgestellt. Greedy4Cep ist ein algorithmischer Ansatz zur automatisierten Erstellung von CEP-Regeln anhand eines historischen Datenstromes.
Fortgeschrittene Konzepte der logischen Programmierung - für Kinder einfach zugänglich via NLP
(2019)
In dieser Arbeit wurde an der über Google Dialogflow gesteuerten Entwicklungsumgebung für logische Programmierung "Speech and Logic IDE" (SLIDE) geforscht. Die Anwendung wurde von Dialogflow zu der Bibliothek Snips NLU überführt, damit ohne Internetanbindung gearbeitet werden kann.
Als Hauptteil der Arbeit wurden die logischen Konzepte Variablen, Rekursion und Listen in die Anwendung implementiert. Es wurde eine Benennungsvorschrift eingeführt, die die Anwendung von starren Strukturen löst und es durch rekursive Verarbeitung erlaubt, beliebig komplexe Strukturen zu modellieren. Die Anwendung wurde anschließend im Rahmen der Sekundarstufe I betrachtet. Die behandelten Fragen waren:
"Kann SLIDE genutzt werden, um SuS der Sekundarstufe I Wissen zu vermitteln?", "Kann SLIDE genutzt werden, um SuS der Sekundarstufe I die Konzepte Fakten und Regeln zu vermitteln?", "Kann SLIDE genutzt werden, um SuS der Sekundarstufe I die Konzepte Variablen, Rekursion und Listen zu vermitteln?", "Kann SLIDE genutzt werden, um SuS der Sekundarstufe I Wissen außerhalb der mathematischen Domäne zu vermitteln?"
Dazu wurden zwei Unterrichtsbeispiele konzipiert, die sich im Deutschunterricht mit Grammatik und Lyrik auseinandersetzen, zwei Themen des niedersächsischen Kerncurriculums aus der Sekundarstufe I. Bei der Unterrichtsgestaltung wurde besonderes Augenmerk auf die neu eingeführten Konzepte gesetzt. Das zweite Unterrichtsbeispiel wurde im Rahmen einer Zusammenarbeit mit dem Projekthaus Zukunft MINT der Hochschule Hannover zweimalig mit unterschiedlichen 10. Klassen (IGS und Gymnasium) durchgeführt. Die theoretischen Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass alle Fragen mit "Ja" beantwortet werden können. In der neuen Version von SLIDE ist es möglich die neuen Konzepte zu modellieren und es ist möglich Unterrichtsbeispiele zu konzipieren, die dieses Wissen vermitteln und sich auf Inhalte des Kerncurriculums beziehen. Die Ergebnisse der Feldexperimente in Form von Fragebögen fallen weniger aussagekräftig aus, da sich die SuS bereits am Ende der Sekundarstufe I befanden und die konzipierten Inhalte somit eine Wiederholung darstellten. Weiter muss anerkannt werden, dass viele Faktoren bei der Befragung nicht berücksichtigt werden konnten. Deswegen können aus den praktischen Versuchen keine umfassenden Schlüsse gezogen werden, eine optimistische Betrachtung zeigt ein generelles Interesse der Anwendung seitens der SuS. Die Erfahrungen legen nahe die Unterrichtsinhalte auf mehrere Unterrichtseinheiten aufzuteilen, damit die Teilnehmer mit Vorwissen an die neuen Konzepte herantreten und sich auf sie konzentrieren können.
Auf Basis einer standardisierten schriftlichen Befragung an der Hochschule Hannover wurden Auswirkungen von subjektiv empfundenem finanziellen Druck auf die Studiensituation untersucht. Schwerpunkt waren Auswirkungen auf die gesundheitliche Verfassung von Studierenden und auf verschiedene Aspekte des Studienerfolgs. Die erhobenen Daten wurden in einem zweistufigen Verfahren analysiert. Im ersten Schritt konnten mithilfe eines konfirmatorischen Analyseverfahrens unter Kontrolle verschiedener externer Faktoren signifikante Zusammenhänge des finanziellen Drucks mit der psychischen Gesundheit, der physischen Gesundheit, dem allgemeinen Stressempfinden im Studium, der Studienzufriedenheit und der Häufigkeit ernsthafter Zweifel an einem erfolgreichen Abschluss festgestellt werden. Für nicht signifikant wurden dagegen die Einflüsse auf die Studienabbruchneigung und auf die Studiendauer befunden. Im Rahmen einer nachfolgenden, explorativen Analyse mittels universeller Strukturgleichungsmodellierung wurde ein Modellentwurf ausgearbeitet, der ein hypothetisches Konstrukt der Wirkungsbeziehungen zwischen finanziellem Druck, der gesundheitlichen Situation und dem Studienerfolg darstellt. Im Hinblick auf den Studienerfolg könnte es sein, dass nur die Studienzufriedenheit direkt durch finanziellen Druck negativ beeinflusst wird. Die Abbruchneigung und die Häufigkeit ernsthafter Zweifel über einen erfolgreichen Abschluss könnten durch finanziellen Druck möglicherweise indirekt beeinflusst werden. Ebenso kann vermutet werden, dass die Einschätzung der Studierenden hinsichtlich ihres physischen Gesundheitszustands nur indirekt von finanziellem Druck abhängig ist.
Pathologists need to identify abnormal changes in tissue. With the developing digitalization, the used tissue slides are stored digitally. This enables pathologists to annotate the region of interest with the support of software tools. PathoLearn is a web-based learning platform explicitly developed for the teacher-student scenario, where the goal is that students learn to identify potential abnormal changes. Artificial intelligence (AI) and machine learning (ML) have become very important in medicine. Many health sectors already utilize AI and ML. This will only increase in the future, also in the field of pathology. Therefore, it is important to teach students the fundamentals and concepts of AI and ML early in their studies. Additionally, creating and training AI generally requires knowledge of programming and technical details. This thesis evaluates how this boundary can be overcome by comparing existing end-to-end AI platforms and teaching tools for AI. It was shown that a visual programming editor offers a fitting abstraction for creating neural networks without programming. This was extended with real-time collaboration to enable students to work in groups. Additionally, an automatic training feature was implemented, removing the necessity to know technical details about training neural networks.
Zusammen mit der Microservice-Bewegung werden immer häufiger synchrone Request-Response-Schnittstellen nach dem REST-Paradigma entwickelt, um Service-Landschaften zu integrieren. Die Einfachheit des Paradigmas verleitet viele Organisationen, nahezu die komplette Interprozesskommunikation ihres Ökosystems über diese Art von Schnittstelle abzuwickeln – nicht ohne Konsequenzen.
Diese Arbeit entwickelt Ansätze, wie die Integrationsprobleme, die bei übermäßiger Verwendung von REST entstehen, mithilfe von Event-Driven Architecture gelöst werden können, ohne den Status quo dieser Organisationen außer Acht zu lassen. Dafür werden der gegenwärtige Zustand der Integrationsmuster und eingesetzten Infrastruktur von Event-Driven Architecture kritisiert und Kriterien erarbeitet, die pragmatische und zugängliche Integrationsansätze erfüllen müssen. Um die Einführungskosten gering zu halten, wird eine Middleware entwickelt, die in bestehende REST-Schnittstellen eingesetzt werden kann und auf Basis der API-Aufrufe Events generiert. Darauf aufbauend werden vier Integrationsmuster entwickelt, die eine schrittweise Transformation zu Event-Driven Microservices ermöglichen. Um die Zugänglichkeit der Eventing-Infrastruktur zu erhöhen, wird außerdem wird die Standardisierung der Event-Struktur durch die CloudEvents-Spezifikation vorgeschlagen. Um die Zugänglichkeit weiter zu erhöhen, erfolgt die Kommunikation der Services nicht direkt mit dem Event-Broker, sondern über Proxies, die die Events per HTTP annehmen oder ausspielen. Um die Transparenz über den Datenfluss im System zu wahren, werden alle Produzenten und Konsumenten werden mitsamt ihrer Events durch den Beschreibungsstandard AsyncAPI dokumentiert.
Nach einer Validierung dieser Ansätze mithilfe eines Prototyps kommt diese Arbeit zu der Erkenntnis, dass der Einsatz der entwickelten Middleware für alle Organisationen sinnvoll ist, die bereits viele REST-Schnittstellen im Einsatz haben. Die Standardisierung der Event-Struktur und des Event-Protokolls mittels CloudEvents und HTTP-Proxies sowie die Dokumentation durch AsyncAPI empfiehlt sich auch unabhängig des Status quo für alle Organisationen, die Event-Driven Microservices entwickeln möchten.
Bedingt durch die zunehmende Digitalisierung der wissenschaftlichen Ausbildung entstanden verschiedenste Lehrplattformen, mit denen die Verwaltung von Lehrveranstaltungen und Lehrmitteln möglich geworden ist. Die Plattform LON-CAPA ist eine davon.
Neben der Verwaltung von Lehrveranstaltungen konnten innerhalb der Plattform über eine Programmierschnittstelle auch Übungsaufgaben definiert werden, die durch das Hinterlegen der korrekten Antwort oder bei der Definition von Multiple-Choice Aufgaben einem Studierenden automatisch Feedback über dessen Lösung geben können. Komplexere Aufgaben mussten dagegen häufig manuell durch Menschen korrigiert werden.
Für die formalen Sprachen und die Automatenlehre der theoretischen Informatik wurde daher die in Java geschriebene Bibliothek JFLAP modifiziert, um als Bewertungsinstrument Aufgaben aus diesem Themengebiet automatisch auf Korrektheit bewerten zu können. Ein genereller Interfaceansatz ermöglich zusätzliche eine zugängliche Definition weiterer Aufgaben für die untersuchten Themengebiete.
Die Prävention und Erkennung von Cyber-Angriffen ist eine Herausforderung von hoher Bedeutung, da die Digitalisierung nahezu aller Lebensbereiche immer weiter voranschreitet. Im Forschungssektor der sogenannten Intrusion Detection wird fortlaufend untersucht, inwiefern sich Machine Learning (ML) zur Erkennung von Angriffen eignet. Während ML-Algorithmen bei Anwendungsfällen wie Produktempfehlungen oder Spam-Filtern erfolgreich in Produktion eingesetzt werden können, gestaltet sich die Anwendung in der Intrusion Detection schwieriger.
In sogenannten signatur-basierten IDS-Systemen werden Regelwerke eingesetzt, um Angriffe im Netzwerkverkehr zur Laufzeit zu erkennen. Die Erstellung und Verwaltung dieser IDS-Regeln erfolgt normalerweise manuell und erfordert eine hohe Domänenexpertise. Diese Masterthesis liefert einen Forschungsbeitrag, da diese IDS-Regeln erstmals automatisiert unter der Verwendung von Machine Learning erzeugt werden. Die für diesen Zweck entwickelte Toolchain verwendet Entscheidungsbaum-Algorithmen zur Regelerzeugung aus Trainingsdaten. Des Weiteren werden die Regeln für den Einsatz in einem signatur-basierten IDS-System in das Format von Suricata konvertiert.
Die Evaluierung der erzeugten Regeln hat gezeigt, dass in einer Vielzahl von Experimenten hohe Erkennungsraten und wenige Fehlalarme möglich sind. Allerdings basieren die betroffenen Regelwerke zum Teil auf unterkomplexen Zusammenhängen in den zugrundeliegenden Trainingsdaten. Darüber hinaus verfügen die Regelwerke über eine eingeschränkte Generalisierungsfähigkeit. Für ein finales Urteil wäre es notwendig und empfehlenswert, zusätzliche Forschungskapazitäten für die Erstellung repräsentativer IDS-Datensätze aufzuwenden.
Die Auswahl geeigneter Bewerber/Innen nimmt aufgrund der demographischen Entwicklung und der damit verbundenen Verknappung der Ressource Personal einen immer höheren Stellenwert ein. Der Einsatz von Anforderungsprofilen soll dabei helfen das Risiko einer fehlerhaften Auswahlentscheidung zu verringern und somit den geeignetsten Bewerber auszuwählen. Ein Trend hin zu den Soft-Skills, wie beispielsweise Teamfähigkeit und Kommunikationsbereitschaft, ist klar zu erkennen. Gegenstand der nachfolgenden Diplomarbeit ist daher die Entwicklung eines Anforderungsprofils, welches sich auf diese Soft-Skills konzentriert. Die Erstel-lung des Anforderungsprofils erfolgt dabei auf Grundlage der von John C. Flanagan entwickelten „Critical Incident Technique“, die im deutschen Sprachgebrauch auch als Methode der kritischen Ereignisse bezeichnet wird. Infolgedessen werden zunächst die theoretischen Grundlagen eines Anforderungsprofils sowie die der „Critical Incident Technique“ detailliert erläutert. Im Anschluss daran erfolgt eine ausführliche Beschreibung der methodischen Vorgehensweise, die den kompletten Ablauf der praktischen Durchführung widerspiegelt. In diesem Zusammenhang werden getroffene Entscheidungen, die zu einer Anpassung der Vorgehensweise führten, näher erläutert und begründet. Die aus den Mitarbeiterbefragungen gewonnenen „Critical Incidents“ werden nachfolgend kategorisiert und zu Anforderungsbereichen zusammengefasst, die abschließend zum Anforderungsprofil verdichtet werden. Ferner wird die Möglichkeit einer praktischen Anwendung der Ergebnisse anhand von drei vom Autor begleiteten Projekten dargestellt.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption und Umsetzung einer Entwicklungsumgebung als Android-App für den Einsatz im Schulunterricht. Die Anwendung ist mit der natürlichen Sprache zu bedienen und stellt eine Entwicklungsumgebung für das logische Programmierparadigma zur Verfügung. Die entstandene Software wird in einem Feldversuch mit Kindern der 4. Klassenstufe an einer Grundschule erprobt. Da Änderungen und neue Erkenntnisse möglichst effizient in die Software einfließen sollen, wurde die App nach der Clean Architecture umgesetzt. Die Ergebnisse aus der Feldforschung zeigen, dass die Schülerinnen und Schüler mit hoher Motivation an einem fachlichen Thema gearbeitet haben. Sie erlernten die Konzepte der Fakten, Regeln und der Wissensbasis und vertieften damit ihr Wissen zu geometrischen Formen in der Mathematik. Der Architekturansatz der App stellt dessen Vorteile deutlich an Fallbeispielen dar. Die Arbeit zeigt das spannende Feld der angewandten Wissenschaft, das die beiden Disziplinen Informatik und Didaktik verknüpft.