Körperliche Belastungen, die über einen längeren Zeitraum durch körperliche Arbeit entstehen, können zur Entwicklung von Muskel-Skelett-Erkrankungen führen. Insbesondere im Gesundheitswesen und hier explizit in der Pflege ist das Risiko für Muskel-Skelett-Erkrankungen im Vergleich zu anderen Berufsgruppen besonders hoch. In dieser Dissertation wurde ein Konzept zur körperlichen Entlastung des Pflegepersonals durch kooperative Roboterassistenz entworfen. Dieses Konzept wurde entwickelt, um auf Basis einer sensorischen Belastungseinschätzung eine kraftbasierte Unterstützung in verschiedenen Phasen ausgewählter Pflegetätigkeiten direkt am Pflegebett anzubieten. In mehreren Laborstudien konnte unter Einbezug der Pflegepraxis gezeigt werden, dass das Assistenzsystem zu einer signifikanten Verringerung der körperlichen Belastung führt. Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstreichen das Potenzial robotischer Assistenzsysteme zur Entlastung von Pflegefachpersonen im klinischen Alltag.
Physical strain caused by physical work over a long period of time can lead to the development of musculoskeletal disorders. The risk of musculoskeletal disorders is particularly high in the healthcare sector and specifically in nursing compared to other occupational groups. In this dissertation, a concept for the physical relief of nursing staff through cooperative robot assistance was developed. This concept was developed to offer force-based support in various phases of selected care activities directly at the care bed on the basis of a sensory load assessment. In several laboratory studies involving nursing practice, it was shown that the assistance system leads to a significant reduction in physical strain. The results of this work underline the potential of robotic assistance systems to relieve nursing staff in everyday clinical practice.
By introducing advanced information and communication technologies (ICT) into distribution grids, distributed energy resources can create island grids in the distribution system. Finding the optimal composition of an island grid is a complex optimization problem that can be solved with a Multi-Agent System (MAS). While agent-based restoration algorithms are a popular concept in the literature, the interdependencies between power and ICT systems during restoration have yet to be considered. This PhD project aims to fill this gap by developing an agent-based restoration algorithm that restores power and ICT systems in parallel. The restoration process is regarded as a multi-objective optimization problem and both the restored load and ICT should be maximized. Specifically, the effect of considering ICT restoration as a separate objective is studied by comparing a version of the algorithm with ICT and without ICT.
Mit Hilfe von neuen Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) in Verteilungsnetzen können dezentrale Energieanlagen Inselnetze im Verteilnetz aufbauen. Dies ist ein komplexes Optimierungsproblem, das von einem Multiagentensystem (MAS) gelöst werden kann. Agentenbasierter Netzwiederaufbau wurde in der Literatur schon an vielen Stellen untersucht, doch die wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen Strom- und IKT Systemen während eines Schwarzstarts wurden bisher noch nicht berücksichtigt. Daher soll in dieser Dissertation ein agentenbasierter Algorithmus zum Netzwiederaufbau entwickelt werden, der Strom- und IKT-Systeme parallel wiederherstellt. Der Wiederaufbau wird als ein multikriterielles Optimierungsproblem betrachtet, bei dem sowohl die wiederhergestellte Last als auch die Kommunikation maximiert werden sollen. Insbesondere werden die Auswirkungen von IKT in der Zielfunktion untersucht, indem Versionen des Algorithmus mit IKT (MOO3) und ohne (MOO2) verglichen werden.
Repertory-Grid-Methode; HochschulschriftLehr-Lern-LaborTechnische BildungSubjektive TheorieAlltagstheorieKognitive OrientierungTheory of mindBildungSchülerlabor
In der Professionalisierung einer Lehrperson ist es allgemein anerkannt, dass die praxisnahe Erfahrung einen elementaren Beitrag innerhalb dieses Prozesses leistet. Ein weiterer Aspekt, dem eine ähnliche Bedeutung beigemessen wird, ist die reflexive Auseinandersetzung von Individuen mit ihren subjektiven Theorien. Inwieweit sich eine solche reflexive Auseinandersetzung Lehramtsstudierender mit ihren subjektiven Theorien im Studium umsetzen lässt und welchen Einfluss Praxisphasen auf eben jene Vorstellungen haben können, steht im Fokus dieser Arbeit. Das Lehr-Lern-Labor dient in diesem Kontext als Ort der praxisnahen Erfahrung. Zur Erfassung und Offenlegung möglicher Modifikationen subjektiver Sichtweisen wird die Repertory-Grid-Methode unter Verwendung eines auf diese Belange entwickelten Prä-Post-Settings genutzt.
In the professionalization of teachers, it is generally recognized that practical experience makes a fundamental contribution to this process. Another aspect that is considered equally important is the reflective examination of individuals' subjective theories. This thesis focuses on the extent to which such a reflective examination of teacher training students' subjective theories can be implemented during their studies and the influence that practical phases can have on these ideas. In this context, the laboratory school serves as a place for practical experience. The Repertory-Grid-Technique is used to record and disclose possible modifications of subjective perspectives, using a pre-post setting developed for this purpose.
Software bugs cost developers and companies significant time and money. To help developers find bugs early in the development process, neural bug detectors have been proposed. Neural bug detectors learn from millions of examples to find novel bugs in code. Although effective for simple bugs, they still have many limitations that make them difficult to use in practice. This thesis addresses two key challenges. First, prior work often relied on artificial mutants for training, which do not reflect real bugs. We propose a contextual mutator and mine public repositories for real bug fixes to create more realistic training data. Our evaluation shows that training with this data improves detection of real bugs. Second, current detectors often lack sufficient context, leading to false alarms. We propose an LLM-based validator that leverages extra context to reduce false alarms. Together, these contributions result in a neural bug detector that is significantly more accurate and practical for real-world use.
Softwarefehler kosten Entwicklern und Unternehmen viel Zeit und Geld. Um Fehler früh im Entwicklungsprozess zu finden, wurden Neural Bug Detectors vorgeschlagen. Diese Detektoren lernen aus Millionen von Beispielen, um neue Fehler im Code zu erkennen. Obwohl sie einfache Bugs erkennen können, haben sie noch viele Einschränkungen, die ihre praktische Nutzung erschweren. Diese Arbeit behandelt zwei zentrale Herausforderungen. Erstens basierte frühere Forschung oft auf künstlichen Mutationen, die reale Fehler nur unzureichend abbilden. Daher schlagen wir einen kontextbezogenen Mutationsoperator vor und extrahieren echte „Bug Fixes“ aus öffentlichen Projekten, um realistischere Trainingsdaten zu gewinnen. Unsere Evaluation zeigt, dass das Training auf diesen Daten die Erkennung realer Fehler verbessert. Zweitens fehlt bestehenden Detektoren oft Kontext, was zu Fehlalarmen führt. Wir entwickeln einen LLM-basierten Validator, der zusätzliche Kontext nutzt. Zusammen führen diese Beiträge zu einem neuronalen Fehlerdetektor, der wesentlich genauer und praktikabler für den realen Einsatz ist.
People with epilepsy often experience cognitive impairments, which impact their quality of life. Deviations from brain criticality could explain these impairments. Brain criticality predicts that cortical network dynamics are close to a phase transition, where cognition would be optimized. Spatial and temporal correlations (SCs/TCs) are maximal at criticality and measure information integration and maintenance. This thesis examines neuronal network simulations, intracranial EEG (N=104 ), MRI (N=127), and cognitive measures to investigate SCs/TCs with cognitive performance. Results showed that SCs/TCs were perturbed by mechanisms associated with cognitive impairments, i.e., slow-wave activity, epileptic activity, and antiseizure medication. Ultimately, we found that shorter TCs and gray matter thinning were correlated with cognitive impairments, and thus, potential deviations from criticality. Our findings support brain criticality as a framework for cognitive function and impairments.
Menschen mit Epilepsie leiden häufig unter kognitiven Beeinträchtigungen, die ihre Lebensqualität mindern. Abweichungen von der Gehirnkritikalität könnten diese erklären. Die Gehirnkritikalität besagt, dass kortikale Netzwerkdynamik nahe einem Phasenübergang sind, wo kognitive Funktionen optimal sind. Räumliche und zeitliche Korrelationen (SCs/TCs) sind bei Kritikalität maximal und messen Informationsintegration. Diese Arbeit untersucht neuronale Netzwerksimulationen, intrakranielle EEGs (N=104), MRTs (N=127) und kognitive Tests, um SCs/TCs im Zusammenhang mit kognitiver Leistung zu führen. Die Ergebnisse zeigen, dass SCs/TCs durch Slow-Wave-Aktivität, epileptische Aktivität und Antiepileptika gestört werden. Kurze TCs und Ausdünnung der grauen Substanz korrelierten mit kognitiven Beeinträchtigungen und könnten Abweichungen von der Kritikalität darstellen. Unsere Ergebnisse unterstützen die Gehirnkritikalität als Rahmen für kognitive Funktionen und deren Beeinträchtigungen bei Epilepsie.
Software plays an important role in our daily lives. To ensure that a program fulfills specific requirements, software verification is used. Cooperative software verification aims to combine the strengths of existing components on a conceptual level so that they work together in a loosely coupled manner to solve a task. This thesis presents a systematic analysis of the effects of using cooperative software verification. We develop and evaluate three concepts for cooperative software verification: The sequential concept, CoVEGI, allows components to cooperate on invariant generation, a core task in software verification. The cyclic concept is based on a decomposition of the widely used CEGAR scheme. In the decomposed version, C-CEGAR, three stateless components cooperate via existing verification artifacts. Finally, we propose the concept of ranged program analysis, which enables the parallel composition of arbitrary verifiers. We experimentally demonstrate the advantages of cooperative verification for each of the three approaches.
Software spielt im Alltag eine wichtige Rolle. Mit Hilfe von Softwareverifikation kann gezeigt werden, dass ein Programm bestimmte Anforderungen erfüllt. Kooperative Softwareverifikation hat das Ziel, die Stärken existierender Ansätze auf einer konzeptionellen Ebene zu kombinieren und diese lose gekoppelt und gemeinsam die Aufgabe lösen zu lassen. In dieser Arbeit wird eine systematische Analyse der Auswirkungen der Verwendung von kooperativer Softwareverifikation durchgeführt. Dafür entwickeln und evaluieren wir drei solche Konzepte: Im sequenziellen Konzept CoVEGI kooperieren Komponenten bei der Invarianten-Generierung – einer Kernaufgabe der Verifikation. Das zyklische Konzept C-CEGAR basiert auf der Zerlegung des CEGAR-Schemas: Drei zustandslose Komponenten kommunizieren über bestehende Verifikationsartefakte miteinander, um die Verifikation durchzuführen. Zuletzt präsentieren wir Ranged Program Analysis, ein Konzept zur parallelen Komposition beliebiger Verifikationswerkzeuge. Die Vorteile jedes der drei kooperativen Ansätze werden experimentell demonstriert.
Transitioning into higher education is often accompanied by new responsibilities and expectations that can impact the well-being of students. Using a mixed methods research design, the study aimed to investigate the influence of a 7-week positive psychological intervention (PPI) programme on the well-being of Kenyan first-year university students. The quantitative data indicated that the intervention group experienced significant improvements in well-being compared to the control group. There was a significant decrease in symptoms of depression and anxiety in the intervention group compared to the control group. The qualitative findings indicated improvements in well-being facilitated by factors such as the programme's structure and positive connections formed. Following the findings, guidelines were developed to support students’ well-being while implementing PPIs.
Der Übergang in die Hochschulbildung ist oft mit neuen Verantwortungen und Erwartungen verbunden, die das Wohlbefinden der Studierenden beeinträchtigen können. Mithilfe eines Mixed-Methods-Designs untersuchte die Studie den Einfluss eines siebentägigen Programms mit positiven psychologischen Interventionen (PPI) auf das Wohlbefinden kenianischer Erstsemester. Die quantitativen Daten zeigten, dass die Interventionsgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikante Verbesserungen im Wohlbefinden erlebte. Es gab einen deutlichen Rückgang der Symptome von Depression und Angst in der Interventionsgruppe. Die qualitativen Ergebnisse zeigten, dass Struktur des Programms und positive Beziehungen zur Verbesserung beitrugen. Auf Grundlage der Ergebnisse wurden Leitlinien entwickelt, um das Wohlbefinden der Studierenden bei der Umsetzung von PPIs zu unterstützen.
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