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Actin droplet machine
(2019)
The actin droplet machine is a computer model of a three-dimensional network of actin bundles developed in a droplet of a physiological solution, which implements mappings of sets of binary strings. The actin bundle network is conductive to travelling excitations, i.e. impulses. The machine is interfaced with an arbitrary selected set of k electrodes through which stimuli, binary strings of length k represented by impulses generated on the electrodes, are applied and responses are recorded. The responses are recorded in a form of impulses and then converted to binary strings. The machine's state is a binary string of length k: if there is an impulse recorded on the ith electrode, there is a '1' in the ith position of the string, and '0' otherwise. We present a design of the machine and analyse its state transition graphs. We envisage that actin droplet machines could form an elementary processor of future massive parallel computers made from biopolymers.
Actin filaments are conductive to ionic currents, mechanical and voltage solitons. These travelling localisations can be utilised to generate computing circuits from actin networks. The propagation of localisations on a single actin filament is experimentally unfeasible to control. Therefore, we consider excitation waves propagating on bundles of actin filaments. In computational experiments with a two-dimensional slice of an actin bundle network we show that by using an arbitrary arrangement of electrodes, it is possible to implement two-inputs-one-output circuits.
Through constant technical progress, multi-user virtual reality is transforming towards a social activity that is no longer only used by remote users, but also in large-scale location-based experiences. We evaluate the usage of realtime-tracked avatars in co-located business-oriented applications in a "guide-user-scenario" in comparison to audio only instructions. The present study examined the effect of an avatar-guide on the user-related factors of Spatial Presence, Social Presence, User Experience and Task Load in order to propose design guidelines for co-located collaborative immersive virtual environments. Therefore, an application was developed and a user study with 40 participants was conducted in order to compare both guiding techniques of a realtime-tracked avatar guide and a non-visualised guide with otherwise constant conditions. Results reveal that the avatar-guide enhanced and stimulated communicative processes while facilitating interaction possibilities and creating a higher sense of mental immersion for users. Furthermore, the avatar-guide appeared to make the storyline more engaging and exciting while helping users adapt to the medium of virtual reality. Even though no assertion could be made concerning the Task Load factor, the avatar-guide achieved a higher subjective value on User Experience. Due to the results, avatars can be considered valuable social elements in the design of future co-located collaborative virtual environments.
Music listening has become a highly individualized activity with smartphones and music streaming services providing listeners with absolute freedom to listen to any kind of music in any situation. Until now, little has been written about the processes underlying the selection of music in daily life. The present study aimed to disentangle some of the complex processes among the listener, situation, and functions of music listening involved in music selection. Utilizing the experience sampling method, data were collected from 119 participants using a smartphone application. For 10 consecutive days, participants received 14 prompts using stratified-random sampling throughout the day and reported on their music-listening behavior. Statistical learning procedures on multilevel regression models and multilevel structural equation modeling were used to determine the most important predictors and analyze mediation processes between person, situation, functions of listening, and music selection. Results revealed that the features of music selected in daily life were predominantly determined by situational characteristics, whereas consistent individual differences were of minor importance. Functions of music listening were found to act as a mediator between characteristics of the situation and music-selection behavior. We further observed several significant random effects, which indicated that individuals differed in how situational variables affected their music selection behavior. Our findings suggest a need to shift the focus of music-listening research from individual differences to situational influences, including potential person-situation interactions.
We report about several experiments on applying mixed reality technology in the context of accessing collective memories from atomic bombs, Holocaust and Second World War. We discuss the impact of Virtual Reality, Augmented Virtuality and Augmented Reality for specific memorial locations. We show how to use a virtual studio for demonstrating an augmented reality application for a specific location in a remote session within a video conference. Augmented Virtuality is used to recreate the local environment, thus providing a context and helping the participants recollect emotions related to a certain place. This technique demonstrates the advantages of using virtual (VR) and augmented (AR) reality environments for rapid prototyping and pitching project ideas in a live remote setting.
Die Fachgruppe Medieninformatik (FG MI) im Fachbereich Mensch-Computer-Interaktion (FB MCI) der Gesellschaft für Informatik (GI) setzt im Workshop Medieninformatik 2019 die Arbeit an der Curriculums-Empfehlung für Medieninformatik (MI)-Studiengänge fort. Die Identifikation grundlegender medieninformatik-spezifischer Kompetenzen steht zurzeit im Fokus der Arbeit des AK Curriculum der FG MI. Das besondere fachliche Spektrum in der Medieninformatik und Spezialisierungen einzelner MI- sowie MI-verwandter Studiengänge stellt den Arbeitskreis immer wieder vor die Herausforderung zwischen grundlegenden Kompetenzen, die jede*r Medi-eninformatiker*in erwerben soll und fachlichen Vertiefungen zu differenzieren. Um die bisherige Curriculumsarbeit mit der Praxis in den Studiengängen abzugleichen bietet der Workshop der Fachcommunity ein Forum, um sowohl die bisher aufgestellten Kompetenzen zu diskutieren, gegebenenfalls zu ergänzen, als auch MI-spezifische Lehr- und Lernformate vorzustellen, die die Erlangung dieser MI-Kompetenzen fördern. Der vorliegende Beitrag stellt den aktuellen Diskussionsstand dar.
Verschiedene Studien haben ergeben, dass zunehmend mehr Kinder und Jugendliche unter psychischen Erkrankungen wie Depressionen, Angststörungen und ADHS leiden. Die meisten Betroffenen erhalten jedoch keine Therapie oder werden als behandlungsbedürftig eingestuft. Therapieerfolge erfordern zudem das regelmäßige Durchführen von therapeutischen Übungen während und nach Therapiesitzungen. Die Motivation der Patienten zur kontinuierlichen Mitarbeit stellt jedoch eine zentrale Herausforderung dar, da die Übungen als mühevoll empfunden werden und Therapieerfolge nicht sofort eintreten oder erkennbar sind. Eine digitale, spielerische Trainingsanwendung bietet hier das Potenzial, die Therapie von Kindern und Jugendlichen zu unterstützen wie auch neue Behandlungswege zu eröffnen. Eine solche Anwendung kann die Patienten motivieren, therapiebegleitende Übungen selbstständig und regelmäßig durchzuführen, ihnen Feedback über ihre Leistung geben und sich autonom auf verschiedene Nutzergruppen einstellen. In dieser Arbeit wird untersucht, wie die psychotherapeutische Behandlung von Kindern und Jugendlichen durch digitale Spiele unterstützt werden kann. Hierzu wurden Grundlagen bezüglich Serious Games und Neurogames, BCIs und EEGs wie auch unterschiedlicher therapiebegleitender Maßnahmen untersucht. Des Weiteren wurde der aktuelle Forschungsstand ermittelt und ein Interview mit Psychotherapeuten des LVR-Klinikums Essen zur Eingrenzung der Fragestellung durchgeführt. Auf Basis der erlangten Erkenntnisse wurde ein Serious Game als motivationales Konzentrations- und Aufmerksamkeitstraining für Kinder mit einer Konzentrations- und Aufmerksamkeitsschwäche konzipiert und ein entsprechender Prototyp implementiert. Hierbei handelt es sich um ein Multiplayer-Spiel, welches das Konzentrations-Level der Nutzer über ein MUSE-EEG in das Spiel einbezieht. Zur Evaluierung des entwickelten Prototypen wurden Nutzertests mit 21 Kindern durchgeführt. Hierbei konnten positive Ergebnisse bezüglich der Usability, Technologieakzeptanz und Playfulness des entwickelten Prototypen festgehalten werden. Zudem ergab sich eine positive Auswirkung des Spiels auf die Konzentration der Nutzer. Im Rahmen der Evaluation traten jedoch verschiedene Probleme mit dem MUSE-EEG auf, weshalb sich die Nutzung dieses EEGs im Rahmen der entwickelten Anwendung als ungeeignet erwies.
Der dritte Teil der Schriftenreihe entwickelt die statistische Beschreibung für das Investieren in Wertpapiere weiter, welche in den ersten beiden Teilen begonnen wurde. Die dort eingeführten Statistikgrößen betreffen Gewinnfaktoren bzw. Renditen und den Investitionsgrad. Die neuen Statistikgrößen beinhalten ein Maß für Chance, Risiko, Volatilität sowie Handelskosten. Alle Statistikgrößen hängen von mehreren Investitionsparametern ab, u. a. der Haltefrist, die angibt, wie lange eine eingegangene Investition gehalten wird. Es wird wieder eine endliche Menge von Wertpapieren gehandelt und die Investition in ein Wertpapier setzt voraus, dass eine Kaufbedingung erfüllt ist. Experimentelle Ergebnisse für einen Markt mit historischen Kursdaten sowie für einen Markt mit Random Walks belegen die Stärke der erweiterten Statistik.
Die Digitalisierung fordert kontinuierlich neue Services für bestehende Produkte, revolutioniert Produktionsmethoden und verändert Geschäftsmodelle. Continuous Delivery bietet in der agilen Softwareentwicklung mit kurzen Entwicklungszyklen die Antwort auf diesen Wandel. Die Verwendung einer Continuous Delivery-Umgebung (CD-Umgebung) erfordert einerseits zwar einen initialen Einrichtungsaufwand. Andererseits kann durch den Einsatz einer CD-Umgebung das gesamte Projekt an Schnelligkeit gewinnen. In Kombination mit Microservice-Architekturen lassen sich kleine Deployment-Einheiten umsetzen. Microservice-Architekturen bringen einen Mehrwert durch Flexibilität, Skalierung, Automatisierung, standardisierte Schnittstellen und Ausfallsicherheit. Microservices fungieren autark in verteilten Systemen und weisen nur sehr geringe Abhängigkeiten zu anderen Services auf. Die Kommunikation findet über einheitliche Schnittstellen statt, weshalb Implementierungsdetails der Microservices nach außen betrachtet irrelevant sind.
Für die Umsetzung der CD-Umgebung wird der web-basierte Git-Repository-Manager GitLab in Kombination mit der Container-Orchestrierungsplattform Kubernetes verwendet, da sich beide Programme einfach integrieren lassen.
Innerhalb eines Tutorials wird, basierend auf Best Practices anhand des Beispiels der HSD-Card, erläutert wie eine Microservice-Architektur mit Spring Boot, als Anwendung umgesetzt werden kann. Für die Erstellung der Microservice-Architektur legt das Tutorial Schwerpunkte auf die Verwendung von Software Design Pattern (DDD), die Struktur innerhalb Spring Boot, die Kommunikation via REST sowie die Skalierung, das Load-Balancing und die Überführung in die CD-Umgebung.
Land of High Hopes
(2019)
We are living in the era of sophisticated, state-of-the-art technology, artificial intelligence, accelerating data sciences at ultimate speed and sheer unlimited possibilities. We are able to shoot unmanned rockets equipped with vehicles into the orbit. We can afford to spend fortunes on research and development. However, and that leaves me bloodcurdling and furious, we haven´t managed yet to settle at least some of the most pressing global humanitarian needs: access to food, water, electricity, education and healthcare. So how can we be proud of any achievements? What does make us proud anyway?! ...
Diese Masterarbeit beschreibt den Entwurf und die Neuimplementierung von What the Hack, einem digitalen Serious Game zur Verbesserung von Information Security Awareness. What the Hack ist ursprünglich in einem Studentenprojekt entstanden und soll in der Unity Game Engine neu implementiert, erweitert und verbessert werden.
Nach einer Untersuchung gängiger Literatur auf Merkmale eines guten Serious Games wird der aktuelle Markt von Serious Games zum Thema Information Security Awareness untersucht. Es zeigt sich, dass es dem Markt an Spielen für eine fortgeschrittene, technische Zielgruppe mangelt. Ebenfalls ersichtlich wird, dass sich wenige Spiele spezialisieren oder anpassen lassen. Es folgt eine Bestandsaufnahme der originalen Implementierung. Mit den Ergebnissen der theoretischen Untersuchungen wird die originale Implementierung von What the Hack auf Kriterien eines guten Serious Games untersucht. Anschließend werden Anforderungen für die Neuimplementierung von What the Hack gestellt. Es folgt eine Beschreibung des Game Designs und der Implementierung wichtiger Eigenschaften des Spiels, wie die Unterstützung von Schwierigkeitsgraden und der Erweiterbarkeit.
Abschließend folgt eine Analyse der Neuimplementierung. Es zeigt sich, dass das Spiel die gestellten Anforderungen erfüllt und What the Hack sich zu einer, auf eine technische Zielgruppe fokussierte, Serious Game Plattform entwickelt hat.
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Fragestellung, inwiefern Progressive Web Apps zum jetzigen Zeitpunkt in der Lage sind, native Apps zu ersetzen. Dazu wurde ein Vergleich auf Basis ausgewählter Vergleichskategorien durchgeführt. Zur Eingrenzung des Umfangs beschränkte sich der Vergleich auf native Android Apps. Die beiden App-Typen wurden im Rahmen einer Literaturrecherche und auf Basis ausgewählter Vergleichskategorien untersucht und verglichen. Zudem wurde ein Prototyp einer Progressive Web App implementiert, um die Plattformunterstützung und Funktionalität zu überprüfen. Außerdem wurde auch ein Prototyp einer nativen Android App implementiert. Dabei wurde nur die Benutzeroberfläche umgesetzt, um das Look and Feel vergleichbar zu machen. Die Untersuchung und der Vergleich haben gezeigt, dass Progressive Web Apps, anders als native Apps, mit Webtechnologien entwickelt und keine plattformspezifischen Programmiersprachen benötigt werden. Sie werden im Browser ausgeführt und sind dadurch Plattformunabhängig. Zudem wurde gezeigt, dass Progressive Web Apps über Funktionen und Eigenschaften verfügen, die bisher nur nativen Apps vorbehalten waren. Dennoch können sie noch nicht auf alle Funktionen und Komponenten eines mobilen Gerätes zugreifen. Darüber hinaus verfügen sie aber auch über Funktionen und Eigenschaften, die native Apps nicht bieten. Des Weiteren wurde mithilfe eines Prototyps die Plattformunterstützung von Progressive Web Apps überprüft. Die Überprüfung zeigte, dass die Unterstützung durch das Betriebssystem Android weit fortgeschritten und bei iOS hingegen nur sehr eingeschränkt ist. Dadurch variiert der Funktionsumfang je nach Browser und Betriebssystem. Die Untersuchung und der Vergleich der Prototypen zeigten, dass Progressive Web Apps aufgrund ihrer Eigenschaften, Funktionen und die app-ähnliche Benutzeroberfläche, ein ähnliches Look and Feel bieten können, wie native Apps. Außerdem wurde gezeigt, dass Progressive Web Apps, anders als native Apps, i. d. R. nicht über App Stores angeboten werden. Sie durchlaufen dadurch keinen Überprüfungs- und Freigabeprozess und sind nicht an die Richtlinien der App Stores gebunden. Stattdessen können sie über eine URL und über Suchmaschinen aufgerufen und aufgefunden werden. Die durchgeführte Untersuchung und der Vergleich haben gezeigt, dass Progressive Web Apps aufgrund des eingeschränkten Zugriffs auf Geräte- und Software-Funktionen sowie fehlender Browser- und Betriebssystemunterstützung, zum jetzigen Zeitpunkt native Apps noch nicht vollumfänglich ersetzen können.