Fachbereich 4
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This paper describes the robots TIAGo and Lisa used by
team homer@UniKoblenz of the University of Koblenz-Landau, Germany,
for the participation at the RoboCup@Home 2019 in Sydney,
Australia. We ended up first at RoboCup@Home 2019 in the Open Platform
League and won the competition in our league now three times
in a row (four times in total) which makes our team the most successful
in RoboCup@Home. We demonstrated approaches for learning from
demonstration, touch enforcing manipulation and autonomous semantic
exploration in the finals. A special focus is put on novel system components
and the open source contributions of our team. We have released
packages for object recognition, a robot face including speech synthesis,
mapping and navigation, speech recognition interface, gesture recognition
and imitation learning. The packages are available (and new packages
will be released) on http://homer.uni-koblenz.de.
Der Fachbereich 4: Informatik forscht und lehrt in einem diversifzierten Spektrum der Digitalisierung von Wirtschaft, Gesellschaft und öffentlicher Verwaltung. Die Themen schließen Grundlagenforschung und anwendungsorientierte sowie interdisziplinäre Forschung und Lehre ein. Sie reichen von der Kerninformatik bis zu grafschen und ökonomischen Aspekten der Informationsverarbeitung, wie nachfolgende Grafk verdeutlicht (die einzelnen Institute und ihre zugehörigen Arbeitsgruppen stellen sich in den nachfolgenden Kapiteln vor):
Der Fachbereich 4 (Informatik) besteht aus fünfundzwanzig Arbeitsgruppen unter der Leitung von Professorinnen und Professoren, die für die Forschung und Lehre in sechs Instituten zusammenarbeiten.
In jedem Jahresbericht stellen sich die Arbeitsgruppen nach einem einheitlichen Muster dar, welche personelle Zusammensetzung sie haben, welche Projekte in den Berichtszeitraum fallen und welche wissenschaftlichen Leistungen erbracht wurden. In den folgenden Kapiteln werden einzelne Parameter aufgeführt, die den Fachbereich in quantitativer Hinsicht, was Drittmitteleinwerbungen, Abdeckung der Lehre, Absolventen oder Veröffentlichungen angeht, beschreiben.
Der Fachbereich 4 (Informatik) besteht aus fünfundzwanzig Arbeitsgruppen unter der Leitung von Professorinnen und Professoren, die für die Forschung und Lehre in sechs Instituten zusammenarbeiten.
In jedem Jahresbericht stellen sich die Arbeitsgruppen nach einem einheitlichen Muster dar, welche personelle Zusammensetzung sie haben, welche Projekte in den Berichtszeitraum fallen und welche wissenschaftlichen Leistungen erbracht wurden. In den folgenden Kapiteln werden einzelne Parameter aufgeführt, die den Fachbereich in quantitativer Hinsicht, was Drittmitteleinwerbungen, Abdeckung der Lehre, Absolventen oder Veröffentlichungen angeht, beschreiben.
This paper describes the robots TIAGo and Lisa used by team homer@UniKoblenz of the University of Koblenz-Landau, Germany, for the participation at the RoboCup@Home 2018 in Montreal, Canada. Further this paper serves as qualification material for the RoboCup-@Home participation in 2018. A special focus is put on novel system components and the open source contributions of our team. This year the team from Koblenz won the biggest annual scientianc robot competition in Montreal in the RoboCup@Home Open Platform track for the third time and also won the RoboCup@Home German Open for the second time. As a research highlight a novel symbolic imitation learning approach was demonstrated during the annals. The TIAGo robotic research platform was used for the first time by the team. We have released packages for object recognition, a robot face including speech synthesis, mapping and navigation, speech recognition interface via android and a GUI. The packages are available (and new packages will be released) on http://wiki.ros.org/agas-ros-pkg. Further information can be found on our project page http://homer.uni-koblenz.de.
Colonoscopy is one of the best methods for screening colon cancer. As the automatic detection of polyps in endoscopic images is a challenging task for image processing, a variety of research groups have proposed methods that try to fulfill this task to develop a system which supports the doctors during examination. However, the problem is still "at least partially" not solved. This paper gives a summary of 16 different polyp detection methods published in the last ten years. We found out that the major draw-back of many approaches is the lack of representative video data, which hinders comparison and evaluation of the published methods.
Die vorliegende Arbeit bildet den Abschluss eines Forschungspraktikums von Studierenden der Masterstudiengänge Informationsmanagement und Wirtschaftsinformatik unter Betreuung der wissenschaftlichen Mitarbeiterin Daniela Simić-Draws und von Prof. Dr. Rüdiger Grimm. Eine wesentliche Vorlage zu dieser Arbeit war ein Vorgehensmodell zur Sicherheitsanalyse von Geschäftsprozessen, das von D. Simić-Draws im Rahmen ihrer Dissertation erarbeitet wird und zu dessen laufender Verbesserung dieses studentische Forschungspraktikum wertvolle Hinweise liefern konnte. Als Anwendungsbeispiel wurden die sicherheitskritischen Prozesse "Kommunalwahl" und "Geldauszahlung am Bankautomaten" gewählt, weil die Arbeitsgruppe von Prof. Grimm in diesen beiden Anwendungen aus vorhergehender wissenschaftlicher Arbeit Erfahrung gesammelt hat. Insbesondere zum Anwendungsbeispiel "Kommunalwahl" hatte sich dankenswerterweise das Ordnungsamt Koblenz, das für die Kommunalwahlen zuständig ist, unter aktiver Mithilfe ihres Leiters Dirk Urmersbach zur Zusammenarbeit angeboten, so dass dieser Geschäftsprozess wirklichkeitsnah untersucht werden konnte.
Avoidance of routing loops
(2009)
We introduce a new routing algorithm which can detect routing loops by evaluating routing updates more thoroughly. Our new algorithm is called Routing with Metric based Topology Investigation (RMTI), which is based on the simple Routing Information Protocol (RIP) and is compatible to all RIP versions. In case of a link failure, a network can reorganize itself if there are redundant links available. Redundant links are only available in a network system like the internet if the topology contains loops. Therefore, it is necessary to recognize and to prevent routing loops. A routing loop can be seen as a circular trace of a routing update information which returns to the same router, either directly from the neighbor router or via a loop topology. Routing loops could consume a large amount of network bandwidth and could impact the endtoend performance of the network. Our RMTI approach is capable to improve the efficiency of Distance Vector Routing.
Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss des Wahlszenarios auf die Geheimheit und Öffentlichkeit der Wahl herausgearbeitet. Ein Wahlszenario wird durch seine Wahlform und die verwendete Wahltechnik bestimmt. Bei der Wahl-form kann zwischen einer Präsenz- und einer Fernwahl unterschieden werden. Bei der Wahltechnik zwischen der Papier- und der elektronischen Wahl. Mit der Papier-Präsenzwahl, der Briefwahl (Papier-Fernwahl) und der Internetwahl (elektronische Fernwahl) werden drei prominente Wahlszenarien und ihr Einfluss auf Geheimheit, Privatheit und Öffentlichkeit untersucht.
On-screen interactive presentations have got immense popularity in the domain of attentive interfaces recently. These attentive screens adapt their behavior according to the user's visual attention. This thesis aims to introduce an application that would enable these attentive interfaces to change their behavior not just according to the gaze data but also facial features and expressions. The modern era requires new ways of communications and publications for advertisement. These ads need to be more specific according to people's interests, age, and gender. When advertising, it's important to get a reaction from the user but not every user is interested in providing feedback. In such a context more, advance techniques are required that would collect user's feedback effortlessly. The main problem this thesis intends to resolve is, to apply advanced techniques of gaze and face recognition to collect data about user's reactions towards different ads being played on interactive screens. We aim to create an application that enables attentive screens to detect a person's facial features, expressions, and eye gaze. With eye gaze data we can determine the interests and with facial features, age and gender can be specified. All this information will help in optimizing the advertisements.
Mit der rasant fortschreitenden Entwicklung von Informatiksystemen und Algorithmen ist die Erfassung und Verarbeitung von Daten in immer größeren Umfang möglich. Verschiedene Initiativen haben sich dadurch motiviert zur Aufgabe gemacht, über die daraus resultierenden Gefahren für die Persönlichkeitsrechte und die Meinungsfreiheit aufzuklären. Dies soll einen bewussteren Umgang mit personenbezogenen Daten zur Folge haben. Zum Schutz der Grundrechte bedarf es aufgeklärter und informierter Nutzer, diese Aufgabe können die Initiativen allerdings nicht alleine leisten. Die staatlichen Bildungseinrichtungen und besonders die Schulen, stehen hier in der Pflicht sich an der Lösung des Problems zu beteiligen. Um ihrem Bildungsauftrag im vollen Ausmaß gerecht zu werden, bedarf es struktureller Änderungen, wie der Änderung von Lehrplänen. Solange diese allerdings nicht erfolgt sind, muss in und mit den gegebenen Strukturen gearbeitet werden. Eine Plattform dafür bietet der schulische Informatikunterricht.
Die vorliegende Arbeit stellt eine Unterrichtsreihe zur Behandlung von Datenschutz und Datensicherheit vor. Es wurde dabei ein kontextorientierter Ansatz nach Vorbild von Informatik im Kontext gewählt. Die Reihe Smartphone-Applikationen beinhaltet über die genannten primären Themen der Unterrichtsreihe hinaus weitere Dimensionen, die bei der Nutzung von Smartphones auftreten. Durch den direkten Bezug zum Alltag der Schüler soll dabei eine möglichst hohe Betroffenheit erzeugt werden. Dadurch sollen die Schüler ihr bisheriges Nutzungsverhalten überdenken und im besten Fall ihren Altersgenossen als Vorbilder dienen. Die Prüfung der Durchführbarkeit der Reihe im Unterricht steht noch aus. Diese war im Rahmen dieser Arbeit, begründet durch die begrenzte Bearbeitungszeit, nicht zu leisten.
Digital happiness
(2016)
Emotionen in der digitalen Welt gewinnen durch die immer weiter voranschreitende Digitalisierung in den vergangenen Jahren mehr an Bedeutung. Sowohl im Alltag als auch im Berufs- und Bildungsumfeld ist der Einsatz von Medien fast unumgänglich. In dieser Arbeit wird das noch relativ unbeachtete Thema „Digital Happiness“ genauer betrachtet. In der Literatur werden Emotionen in der digitalen Welt verstärkt untersucht, aber gerade zu dem Thema „Digital Happiness“ gibt es bisher noch nicht viele Erkenntnisse.
In diesem Forschungspraktikum werden die Unterschiede in der Kommunikation von Gefühlen in der computergestützten Kommunikation und der face-to-face Kommunikation, sowie welchen Einfluss diese haben, näher untersucht. Aber auch die Wahrnehmung und Äußerung von Emotionen in der realen und digitalen Welt werden betrachtet. Es wird eine erste Definition von „Digital Happiness“ erarbeitet und ein Modell mit den zugehörigen Determinanten, welche „Digital Happiness“ beeinflussen, entwickelt.
Um diese Ziele zu erreichen, wird eine Literaturanalyse nach der Methode von Webster & Watson (2002) durchgeführt. Hierfür werden 15 Artikel ausgewählt und genauer analysiert, um den aktuellen Stand der Forschung darzustellen. Diese werden in einer Konzeptmatrix eingeordnet. Außerdem werden besondere Phänomene, wie z.B. Quantified Self, näher betrachtet, um weitere Einflussfaktoren feststellen zu können. Basierend auf der Literaturanalyse wird eine qualitative Untersuchung nach Mayring (2014) durchgeführt. Es wird ein Interviewleitfaden entwickelt, der als Grundlage für die Untersuchung der festgestellten Determinanten der Literaturanalyse dient. Diese sollen durch 30 Interviews mit Nutzern von Informations- und Kommunikationstechnologien bestätigt oder widerlegt werden.
Mit Hilfe der durchgeführten Interviews lässt sich ein Großteil der Determinanten aus der Literatur bestätigen. Es wurden auch einige neue Determinanten festgestellt. Diese Ergebnisse werden in das abschließende Modell eingearbeitet. Dieses Modell bietet eine Grundlage für weitere Forschungen im Bereich „Digital Happiness“. Schlussendlich werden noch verschiedene Implikationen für die Forschung und Praxis festgestellt, welche weiteren Forschungsbedarf erkennen lassen.
Soziale Netzwerke sind allgegenwärtige Strukturen, die wir jeden Tag generieren und bereichern, während wir uns über Plattformen der sozialen Medien, E-Mails und jede andere Art von Interaktion mit Menschen verbinden. Während diese Strukturen für uns nicht greifbar sind, sind sie sehr wichtige Informationsträger. Zum Beispiel kann die politische Neigung unserer Freunde ein Näherungswert sein, um unsere eigenen politischen Präferenzen zu identifizieren. Gleichermaßen
kann die Kreditwürdigkeit unserer Freunde entscheidend bei der Gewährung oder Ablehnung unserer eigenen Kredite sein. Diese Erklärungskraft wird bei der Gesetzgebung, bei Unternehmensentscheidungen und in der Forschung genutzt, da sie maschinellen Lerntechniken hilft, genaue Vorhersagen zu treffen. Diese Verallgemeinerungen kommen jedoch häufig nur der Mehrheit der Menschen zugute, welche die allgemeine Struktur des Netzwerks prägen, und benachteiligen unterrepräsentierte Gruppen, indem sie ihre Mittel und Möglichkeiten begrenzen. Daher ist es wichtig zuerst zu verstehen, wie sich soziale Netzwerke bilden, um dann zu überprüfen, inwieweit ihre Mechanismen der Kantenbildung dazu beitragen, soziale Ungleichheiten in Algorithmen des maschinellen Lernens zu verstärken.
Zu diesem Zweck schlage ich im ersten Teil dieser Arbeit HopRank und Janus vor, zwei Methoden um die Mechanismen der Kantenbildung in realen ungerichteten sozialen Netzwerken zu charakterisieren. HopRank ist ein Modell der Daten-Hamsterei in Netzwerken. Sein Schlüsselkonzept ist ein gezinkter zufälliger Wanderer, der auf Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen K-Hop-Nachbarschaften basiert. Janus ist ein Bayessches Rahmenwerk, mit dem wir plausible Hypothesen der Kantenbildung in Fällen identifizieren und bewerten können, in denen Knoten zusätzliche Daten enthalten. Im zweiten Teil dieser Arbeit untersuche ich die Auswirkungen dieser Mechanismen - welche die Kantenbildung in sozialen Netzwerken erklären - auf das maschinelle Lernen. Insbesondere untersuche ich den Einfluss von Homophilie, bevorzugter Bindung, Kantendichte, Anteil von Minderheiten und der Richtung von Verbindungen sowohl auf Leistung als auch auf systematische Fehler von kollektiver Klassifizierung und auf die Sichtbarkeit von Minderheiten in Top-K-Rängen. Meine Ergebnisse zeigen eine starke Korrelation zwischen der Netzwerkstruktur und den Ergebnissen des maschinellen Lernens. Dies legt nahe, dass die systematische Diskriminierung spezieller Personen: (i) durch den Netzwerktyp vorweggenommen und (ii) durch strategisches Verbinden im Netzwerk verhindert werden kann.
Semantic desktop environments aim at improving the effectiveness and efficiency of users carrying out daily tasks within their personal information management infrastructure (PIM). They support the user by transferring and exploiting the explicit semantics of data items across different PIM applications. Whether such an approach does indeed reach its aim of facilitating users" life and—if so—to which extent, however, remains an open question that we address in this paper with the first summative evaluation of a semantic desktop approach. We approach the research question exploiting our own semantic desktop infrastructure, X-COSIM. As data corpus, we have used over 100 emails and 50 documents extracted from the organizers of a conference-like event at our university. The evaluation has been carried out with 18 subjects. We have developed a test environment to evaluate COSIMail and COSIFile, two semantic PIM applications based on X-COSIM. As result, we have found a significant improvement for typical PIM tasks compared to a standard desktop environment.
ERP-Systeme stellen einen wichtigen Kompetenzbereich der Forschungsgruppe Betriebliche Anwendungssysteme (FG BAS) am Institut für Wirtschafts- und Verwaltungsinformatik (IWVI) der Universität Koblenz-Landau dar. In enger Zusammenarbeit mit Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft vermittelt die Forschungsgruppe sowohl Grundlagenforschung als auch praxisbezogenes Wissen an Studierende und Unternehmen. Der vorliegende Arbeitsbericht "Künftige Anforderungen an ERP-Systeme: Deutsche Anbieter im Fokus" beleuchtet auf vier Ebenen die Architektur, die verwendete Technologie, die praktischen Einsatzmöglichkeiten und die allgemeine Marktsituation aktueller ERP-Systeme auf dem deutschsprachigen Markt. Ein besonderer Dank geht in diesem Zusammenhang an Peter Herzog (zum damaligen Zeitpunkt Marketingleiter der Bison AG), der die Idee einer solchen Untersuchung hatte und die FG BAS mit deren Durchführung betraute. Die Studie wurde vom Sommer 2007 bis zum Frühling 2008 von Norbert Frick im Rahmen seiner Diplomarbeit im Fach Informatik durchgeführt. Die Auswertung der Ergebnisse wurde inhaltlich und wissenschaftlich betreut von Prof. Dr. Petra Schubert. Die Arbeit entstand aufgrund von Literaturrecherchen, schriftlichen Umfragen und Telefoninterviews mit ERPAnbietern.
In dieser Arbeit werden die Möglichkeiten der Echtzeitvisualisierung von
OpenVDB-Dateien untersucht. Die Grundlagen von OpenVDB, dessen
Möglichkeiten, und NanoVDB, der GPU-Schnittstelle, werden erforscht.
Es wird ein System entwickelt, welches PNanoVDB, die Grafik-APIPortierung
von OpenVDB, verwendet. Außerdem werden Techniken
zur Verbesserung und Beschleunigung eines Einzelstrahlansatzes zur
Strahlenverfolgung getestet und angepasst. Um eine Echtzeitfähigkeit
zu realisieren, werden zwei Einzelstreuungsansätze implementiert, von
denen einer ausgewählt, weiter untersucht und optimiert wird.
Dies ermöglicht potenziellen Nutzern eine direkte Rückmeldung über
ihre Anpassungen zu erhalten, sowie die Möglichkeit, alle Parameter zu
ändern, um einen freien Gestaltungsprozess zu gewährleisten.
Neben dem visuellen Rendering werden auch entsprechende Benchmarks
gesammelt, um verschiedene Verbesserungsansätze zu vergleichen und
deren Relevanz zu beweisen. Um eine optimale Nutzung zu erreichen,
wird auf die Rendering-Zeiten und den Speicherverbrauch auf der GPU
geachtet. Ein besonderes Augenmerk wird auf die Integrierbarkeit und
Erweiterbarkeit des Programms gelegt, um eine einfache Integration in
einen bestehenden Echtzeit-Renderer wie U-Render zu ermöglichen.
In this article we analyze the privacy aspects of a mobile sensor application used for recording urban travel patterns as part of a travel-survey service. This service has been developed and field-tested within the Live+Gov EU Project. The privacy analysis follows a structured approach established in. Eight privacy recommendations are derived, and have already led to corresponding enhancements of the travel-survey service.
Six and Gimmler have identified concrete capabilities that enable users to use the Internet in a competent way. Their media competence model can be used for the didactical design of media usage in secondary schools. However, the special challenge of security awareness is not addressed by the model. In this paper, the important dimension of risk and risk assessment will be introduced into the model. This is especially relevant for the risk of the protection of personal data and privacy. This paper will apply the method of IT risk analysis in order to select those dimensions of the Six/Gimmler media competence model that are appropriate to describe privacy aware Internet usage. Privacy risk aware decisions for or against the Internet usage is made visible by the trust model of Mayer et al.. The privacy extension of the competence model will lead to a measurement of the existing privacy awareness in secondary schools, which, in turn, can serve as a didactically well-reasoned design of Informatics modules in secondary schools. This paper will provide the privacy-extended competence model, while empirical measurement and module design is planned for further research activities.