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- individuelle Programmieraufgaben (1)
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- market-based coordination (1)
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Institute
- Fakultät IV - Wirtschaft und Informatik (353) (remove)
On November 30th, 2022, OpenAI released the large language model ChatGPT, an extension of GPT-3. The AI chatbot provides real-time communication in response to users’ requests. The quality of ChatGPT’s natural speaking answers marks a major shift in how we will use AI-generated information in our day-to-day lives. For a software engineering student, the use cases for ChatGPT are manifold: assessment preparation, translation, and creation of specified source code, to name a few. It can even handle more complex aspects of scientific writing, such as summarizing literature and paraphrasing text. Hence, this position paper addresses the need for discussion of potential approaches for integrating ChatGPT into higher education. Therefore, we focus on articles that address the effects of ChatGPT on higher education in the areas of software engineering and scientific writing. As ChatGPT was only recently released, there have been no peer-reviewed articles on the subject. Thus, we performed a structured grey literature review using Google Scholar to identify preprints of primary studies. In total, five out of 55 preprints are used for our analysis. Furthermore, we held informal discussions and talks with other lecturers and researchers and took into account the authors’ test results from using ChatGPT. We present five challenges and three opportunities for the higher education context that emerge from the release of ChatGPT. The main contribution of this paper is a proposal for how to integrate ChatGPT into higher education in four main areas.
Die Arbeit untersucht die Anwendung von maschinellem Lernen zur Erkennung von Aktivitäten von Schiffen anhand von AIS-Signalen. Das Automatic Identification System (AIS) wird von Schiffen genutzt, um Informationen über ihren Status in regelmäßigen Intervallen zu übertragen. Auf Basis der Daten wurden mithilfe von Machine Learning-Algorithmen aus der Gruppe der überwachten Klassifikationsalgorithmen Modelle gelernt, die in der Lage sind zu erkennen, welcher Aktivität ein Schiff zu einem Zeitpunkt nachgeht.
Da das erfolgreiche Lernen eines Modells von einer sorgfältigen Datenvorbereitung abhängt, wurden verschiedene Verfahren zur Datenvorbereitung verwendet. Anschließend wurden verschiedene Algorithmen eingesetzt, darunter der Random Forest und k-NN, um Modelle zu lernen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Aktivitäten mit einer Genauigkeit von bis zu 99% erkannt werden konnten, wenn in der Datenvorbereitung geeignete Verfahren gewählt wurden.
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.
We present an approach towards a data acquisition system for digital twins that uses a 5G net- work for data transmission and localization. The current hardware setup, which utilizes stereo vision and LiDAR for 3D mapping, is explained together with two recorded point cloud data sets. Furthermore, a resulting digital twin comprised of voxelized point cloud data is shown. Ideas for future applications and challenges regarding the system are discussed and an outlook on further development is given.
Autonomous and integrated passenger and freight transport (APFIT) is a promising approach to tackle both, traffic and last-mile-related issues such as environmental emissions, social and spatial conflicts or operational inefficiencies. By conducting an agent-based simulation, we shed light on this widely unexplored research topic and provide first indications regarding influential target figures of such a system in the rural area of Sarstedt, Germany. Our results show that larger fleets entail inefficiencies due to suboptimal utilization of monetary and material resources and increase traffic volume while higher amounts of unused vehicles may exacerbate spatial conflicts. Nevertheless, to fit the given demand within our study area, a comparatively large fleet of about 25 vehicles is necessary to provide reliable service, assuming maximum passenger waiting times of six minutes to the expense of higher standby times, rebalancing effort, and higher costs for vehicle acquisition and maintenance.
There are many aspects of code quality, some of which are difficult to capture or to measure. Despite the importance of software quality, there is a lack of commonly accepted measures or indicators for code quality that can be linked to quality attributes. We investigate software developers’ perceptions of source code quality and the practices they recommend to achieve these qualities. We analyze data from semi-structured interviews with 34 professional software developers, programming teachers and students from Europe and the U.S. For the interviews, participants were asked to bring code examples to exemplify what they consider good and bad code, respectively. Readability and structure were used most commonly as defining properties for quality code. Together with documentation, they were also suggested as the most common target properties for quality improvement. When discussing actual code, developers focused on structure, comprehensibility and readability as quality properties. When analyzing relationships between properties, the most commonly talked about target property was comprehensibility. Documentation, structure and readability were named most frequently as source properties to achieve good comprehensibility. Some of the most important source code properties contributing to code quality as perceived by developers lack clear definitions and are difficult to capture. More research is therefore necessary to measure the structure, comprehensibility and readability of code in ways that matter for developers and to relate these measures of code structure, comprehensibility and readability to common software quality attributes.
Background:
Many patients with cardiovascular disease also show a high comorbidity of mental disorders, especially such as anxiety and depression. This is, in turn, associated with a decrease in the quality of life. Psychocardiological treatment options are currently limited. Hence, there is a need for novel and accessible psychological help. Recently, we demonstrated that a brief face-to-face metacognitive therapy (MCT) based intervention is promising in treating anxiety and depression. Here, we aim to translate the face-to-face approach into digital application and explore the feasibility of this approach.
Methods:
We translated a validated brief psychocardiological intervention into a novel non-blended web app. The data of 18 patients suffering from various cardiac conditions but without diagnosed mental illness were analyzed after using the web app over a two-week period in a feasibility trial. The aim was whether a nonblended web app based MCT approach is feasible in the group of cardiovascular patients with cardiovascular disease.
Results:
Overall, patients were able to use the web app and rated it as satisfactory and beneficial. In addition, there was first indication that using the app improved the cardiac patients’ subjectively perceived health and reduced their anxiety. Therefore, the approach seems feasible for a future randomized controlled trial.
Conclusion:
Applying a metacognitive-based brief intervention via a nonblended web app seems to show good acceptance and feasibility in a small target group of patients with CVD. Future studies should further develop, improve and validate digital psychotherapy approaches, especially in patient groups with a lack of access to standard psychotherapeutic care.
On November 30th, 2022, OpenAI released the large language model ChatGPT, an extension of GPT-3. The AI chatbot provides real-time communication in response to users’ requests. The quality of ChatGPT’s natural speaking answers marks a major shift in how we will use AI-generated information in our day-to-day lives. For a software engineering student, the use cases for ChatGPT are manifold: assessment preparation, translation, and creation of specified source code, to name a few. It can even handle more complex aspects of scientific writing, such as summarizing literature and paraphrasing text. Hence, this position paper addresses the need for discussion of potential approaches for integrating ChatGPT into higher education. Therefore, we focus on articles that address the effects of ChatGPT on higher education in the areas of software engineering and scientific writing. As ChatGPT was only recently released, there have been no peer-reviewed articles on the subject. Thus, we performed a structured grey literature review using Google Scholar to identify preprints of primary studies. In total, five out of 55 preprints are used for our analysis. Furthermore, we held informal discussions and talks with other lecturers and researchers and took into account the authors’ test results from using ChatGPT. We present five challenges and three opportunities for the higher education context that emerge from the release of ChatGPT. The main contribution of this paper is a proposal for how to integrate ChatGPT into higher education in four main areas.
Companies worldwide have enabled their employees to work remotely as a consequence of the Covid 19 pandemic. Software development is a human-centered discipline and thrives on teamwork. Agile methods are focusing on several social aspects of software development. Software development teams in Germany were mainly co-located before the pandemic. This paper aims to validate the findings of existing studies by expanding on an existing multiple-case study. Therefore, we collected data by conducting semi-structured interviews, observing agile practices, and viewing project documents in three cases. Based on the results, we can confirm the following findings: 1) The teams rapidly adapted the agile practices and roles, 2) communication is more objective within the teams, 3) decreased social exchange between team members, 4) the expectation of a combined approach of remote and onsite work after the pandemic, 5) stable or increased (perceived) performance and 6) stable or increased well-being of team members.
Bisher wurde die automatisierte Bewertung von Übungsaufgaben in LON-CAPA angeboten und mit mehreren Werkzeugen umgesetzt, darunter der JFLAP-Wrapper, der die Grundlage dieser Arbeit bildet. Daraus soll ein vollständiges eigenstehendes Programm erarbeitet werden, dass auch an andere Lernmanagementsysteme angebunden werden kann. Dabei erhält es den neuen Namen GraFLAP. Dazu wurden die Bewertungsprozesse im JFLAP-Wrapper zusammen gelegt und eine neue Schnittstelle nach ProFormA-2.1-Standard ergänzt. Außerdem sollte die Wartbarkeit verbessert werden, sodass zukünftige weiterführende Arbeiten erleichtert werden. Dazu wurden neue Datenstrukturen und Prozesse integriert, unter anderem ein einheitlicher Build-Prozess mit Maven und automatisierte Tests mit JUnit. GraFLAP bietet nun eine standardisierte Schnittstelle, übernimmt alle Bewertungsprozesse und ist so nun vollständig unabhängig von Lernmanagementsystemen.
Die Arbeit hat das Ziel, Volumendaten effizient zu visualisieren, ohne diese in ein alternatives Repräsentationsformat wie Polygonnetze zu überführen. Dafür werden Voxel sowie ein Raycasting-Ansatz verwendet. Die Elemente des Volumens werden als Voxel (=volumetrische Pixel), das Volumen nachfolgend als ein dreidimensionales Array aus Voxel bezeichnet. Für jeden Pixel wird ein Strahl erzeugt, der das Array iterativ traversiert, wobei in jeder Iteration geprüft wird, ob das gegebene Volumenelement ein Datum hält oder nicht. Maßgeblich hierfür ist der von (Amanatides, Woo et al., 1987) vorgestellte Ansatz, den Strahl in solche Segmente zu zerlegen, die immer jeweils so lang wie der momentan zu untersuchende Voxel groß ist: In einer Iteration wird also immer genau ein Voxel untersucht. Die Arbeit wird diese Idee verfolgen, praktisch aber anders umsetzen und sie um eine zusätzliche Beschleunigungsstruktur ergänzen. Im Idealfall soll dieser Ansatz es erlauben, mindestens 512^3 Voxel in Echtzeit zu rendern. Der beschriebene Ansatz hat zusätzlich den Vorteil, dass Änderungen direkt sichtbar werden, weil für das anschließende Rendering, auf die modifizierten Daten zurückgegriffen wird.
AlphaGo’s victory against Lee Sedol in the game of Go has been a milestone in artificial intelligence. After this success, the team behind the program further refined the architecture and applied it to many other games such as chess or shogi. In the following thesis, we try to apply the theory behind AlphaGo and its successor AlphaZero to the game of Abalone. Due to limitations in computational resources, we could not replicate the same exceptional performance.
Ziel der nachfolgenden Arbeit ist die Erhebung des aktuellen Stands der Digitalisierung in der Landwirtschaft. Es gilt herauszufinden, wie weit landwirtschaftliche Betriebe in Deutschland heute bereits digitalisiert sind. Parallel dazu soll erörtert werden, welche Gründe eine weitergehende Digitalisierung gegenwärtig verhindern. Dabei ist zu berücksichtigen, welche Bedeutung Digitalisierung in der Landwirtschaft hat. Zur Beantwortung der Forschungsfrage werden sowohl qualitative (Systematische Literaturanalyse) als auch quantitative Forschungsmethoden (Online-Umfrage mit anschließender statistischer Auswertung) angewendet. Wesentliche Erkenntnisse dieser Arbeit sind, dass die Messung von Digitalisierungsgraden landwirtschaftlicher Betriebe mittels eines Reifegradmodells signifikante Unterschiede in der deutschen Landwirtschaft widerspiegeln und dass der Kostenfaktor einen erheblichen Druck auf den digitalen Wandel im Agrarsektor ausübt. Generationenwechsel, sowie herstellerübergreifende Lösungen stellen neben der Forderung von mehr Unterstützung seitens der Politik und öffentlicher Institutionen Diskussionspunkte dieser Abschlussarbeit dar.
Im ländlichen Raum können Mobilitätsbedarfe schwer über den öffentlichen Personennahverkehr gedeckt werden. Wie diese Bedarfslücke über den Einsatz kombinierter Transportkonzepte von Personen und Gütern reduziert werden kann, wird prototypisch über eine agentenbasierte Simulationsanwendung in der Simulationssoftware AnyLogic untersucht. Reale Mobilitätsdaten werden dabei jedoch nicht berücksichtigt.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Verbesserung der Datengrundlage des Prototypen mit Hilfe von Machine Learning. Unter Verwendung des Forschungsansatzes Design Science Research wurden ML-Modelle entlang des CRISP-DM Frameworks entwickelt. Diese verarbeiten die zur Verfügung stehenden Mobilitätsdaten und können nach deren Integration in den Prototypen zur Parametrierung genutzt werden. Im Zuge der Arbeit werden dazu geeignete Parameter identifiziert, die Mobilitätsdaten beschafft und umfangreich für das Modelltraining in H2O Driverless AI transformiert. Das beste ML-Modell wird in den Prototypen integriert und es werden notwendige Anpassungen vorgenommen, um die Parametrierung zu ermöglichen. Die anschließende Evaluation der Simulationsanwendung zeigt eine datenbasierte und realitätsgetreuere Simulation des simultanen und kombinierten Transports von Personen und Gütern.
Social skills are essential for a successful understanding of agile methods in software development. Several studies highlight the opportunities and advantages of integrating real-world projects and problems while collaborating with companies into higher education using agile methods. This integration comes with several opportunities and advantages for both the students and the company. The students are able to interact with real-world software development teams, analyze and understand their challenges and identify possible measures to tackle them. However, the integration of real-world problems and companies is complex and may come with a high effort in terms of coordination and preparation of the course. The challenges related to the interaction and communication with students are increased by virtual distance teaching during the Covid-19 pandemic as direct contact with students is missing. Also, we do not know how problem-based learning in virtual distance teaching is valued by the students. This paper presents our adapted eduScrum approach and learning outcome of integrating experiments with real-world software development teams from two companies into a Master of Science course organized in virtual distance teaching. The evaluation shows that students value analyzing real-world problems using agile methods. They highlight the interaction with real-world software development teams. Also, the students appreciate the organization of the course using an iterative approach with eduScrum. Based on our findings, we present four recommendations for the integration of agile methods and real world problems into higher education in virtual distance teaching settings. The results of our paper contribute to the practitioner and researcher/lecturer community, as we provide valuable insights how to fill the gap between practice and higher education in virtual distance settings.
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.
Recent developments in the field of deep learning have shown promising advances for a wide range of historically difficult computer vision problems. Using advanced deep learning techniques, researchers manage to perform high-quality single-image super-resolution, i.e., increasing the resolution of a given image without major losses in image quality, usually encountered when using traditional approaches such as standard interpolation. This thesis examines the process of deep learning super-resolution using convolutional neural networks and investigates whether the same deep learning models can be used to increase OCR results for low-quality text images.
Bis heute ist völlig unbekannt, ob wir allein im Universum sind. Um auf dieses Thema eine Antwort zu finden, überprüft diese Bachelorarbeit, ob Convolutional (CNN) und Recurrent Neural Networks (RNN) für die Erkennung außerirdischer Signale geeignet sind.
Das Ziel war dabei, in einem Datensatz bestehend aus Spektrogrammen mehr als 50% aller außerirdischer Signale zu erkennen, da nur so ein Neuronales Netzwerk ein besseres Resultat als eine zufällige Klassifikation liefert, bei der im Mittel 50% aller Signale erkannt werden.
Dabei zeigte sich, dass sich mit beiden Varianten der Neuronalen Netzwerke bis zu 90% aller Signale erkennen lassen, die Vorhersagen von CNNs allerdings verlässlicher sind. RNNs bieten hingegen aufgrund ihrer geringeren Größe einen deutlich leichtgewichtigeren Ansatz und führen zu einer signifikanten Speicherersparnis.
Daraus folgt, dass Neuronale Netzwerke bei der Suche nach außerirdischem Leben im Universum helfen können, um die Frage „Sind wir allein im Universum?“ endgültig zu beantworten.
Visual effects and elements in video games and interactive virtual environments can be applied to transfer (or delegate) non-visual perceptions (e.g. proprioception, presence, pain) to players and users, thus increasing perceptual diversity via the visual modality. Such elements or efects are referred to as visual delegates (VDs). Current fndings on the experiences that VDs can elicit relate to specifc VDs, not to VDs in general. Deductive and comprehensive VD evaluation frameworks are lacking. We analyzed VDs in video games to generalize VDs in terms of their visual properties. We conducted a systematic paper analysis to explore player and user experiences observed in association with specifc VDs in user studies. We conducted semi-structured interviews with expert players to determine their preferences and the impact of VD properties. The resulting VD framework (VD-frame) contributes to a more strategic approach to identifying the impact of VDs on player and user experiences.