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Interpretability and uncertainty modeling are important key factors for medical applications. Moreover, data in medicine are often available as a combination of unstructured data like images and structured predictors like patient’s metadata. While deep learning models are state-of-the-art for image classification, the models are often referred to as ’black-box’, caused by the lack of interpretability. Moreover, DL models are often yielding point predictions and are too confident about the parameter estimation and outcome predictions.
On the other side with statistical regression models, it is possible to obtain interpretable predictor effects and capture parameter and model uncertainty based on the Bayesian approach. In this thesis, a publicly available melanoma dataset, consisting of skin lesions and patient’s age, is used to predict the melanoma types by using a semi-structured model, while interpretable components and model uncertainty is quantified. For Bayesian models, transformation model-based variational inference (TM-VI) method is used to determine the posterior distribution of the parameter. Several model constellations consisting of patient’s age and/or skin lesion were implemented and evaluated. Predictive performance was shown to be best by using a combined model of image and patient’s age, while providing the interpretable posterior distribution of the regression coefficient is possible. In addition, integrating uncertainty in image and tabular parts results in larger variability of the outputs corresponding to high uncertainty of the single model components.
Die Firma FCT bietet industriellen Unternehmen eine Lösung im Bereich Enterprise-Content-Management und Redaktionssysteme an. Der Fokus liegt auf der medienneutralen Verwaltung der Daten im XML-Format und auf dem Publizieren dieser Daten in verschiedene Ausgabeformate wie PDF, HTML oder Online Help. Die Publikation nach PDF erfolgt meistens mit Desktop Publishing Tools wie Adobe FrameMaker, Adobe InDesign oder Microsoft Word. Immer mehr wird die Publikation nach PDF mit dem W3C Standard XSL Formatting Objects (XSL-FO)eingesetzt. Die Publikation nach PDF erfolgt dabei vollautomatisch anhand von Stylesheets. Durch die vollautomatische Publikation hatte der Redakteur bisher keine Möglichkeit manuell Seitenlayout und Seitenformatierungen anzupassen, da das Anpassen der Stylesheets spezielles programmiertechnisches Know-How voraussetzt. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde eine Entwicklungsumgebung konzipiert und implementiert, die es Redakteuren ermöglicht, Seitenlayout und Seitenformatierung komfortabel über eine grafische Oberfläche festzulegen. Da hierbei unterschiedliche Dokumententypen und unterschiedliche Kunden berücksichtigt werden müssen, verwendet die Anwendung ein Projektansatz um die unterschiedlichen Stylesheets, Konfigurationen und Kunden zu organisieren. Da bei unterschiedlichen Kunden verschiedene FO-Prozessoren wie Antenna House XSL Formatter, RenderX XEP oder Apache FOP zum Einsatz kommen, war es ein Schwerpunkt dieser Arbeit, die Unterschiede dieser Prozessoren zu analysieren und die Entwicklungsumgebung prozessorunabhängig aufzusetzen. Eine Vorschau zeigt dem Redakteur, wie sich die verschiedenen Konfigurationen auf das PDF-Dokument auswirken, um gegebenenfalls weitere Änderungen am Seitenlayout bzw. Seitenformatierungen vorzunehmen.
Anbindung eines PPC405 embedded CPU Core an ein MPC860-System unter dem Echtzeitbetriebssystem OSE
(2006)
Die Diplomarbeit verfolgt das Ziel, die softwareseitige Anbindung eines PPC405-Systems an das Gesamtsystem einer digitalen Funkgeräteplattform herzustellen. Über eine konzipierte Implementierung, die nach dem Einschalten des Funkgeräts gestartet wird, erfolgt die Übertragung des Betriebssystems in den zugehörigen Arbeitsspeicher des PPC405-Systems. Nach Abschluss der Initialisierungsphase kommunizieren die Anwendungsprozesse auf den beteiligten Systemen über eine transparente Erweiterung des Betriebssystems mit der jeweiligen Gegenseite. Als Übertragungsmedium für die genannte Betriebssystemerweiterung wird ein zwischen den Systemen angesiedelter Speicher genutzt, für dessen koordinierte Zugriffe eine im Rahmen der Diplomarbeit entwickelte Treiberkomponente sorgt. Durch die Anbindung des PPC405-Systems wird eine Leistungssteigerung des Gesamtsystems erwartet. Auf der Basis von Messungen wurde die Performance des somit erhaltenen Multiprozessorsystems bestimmt. Aus den Ergebnissen wurden geeignete Möglichkeiten zur Optimierung erarbeitet und umgesetzt.
Die Zielsetzung dieser Arbeit ist die Entwicklung der Serverdienste einer Client/Server-Software für die computergestützte Telefonie am Arbeitsplatz. Die Software ermöglicht die Steuerung und Statusüberwachung von Telefonapparaten mit dem Ziel, die Benutzung ergonomischer zu gestalten und das zugrunde liegende Telekommunikationssystem stärker in die Informationstechnik zu integrieren. Die Software soll mit der Telekommunikationsanlage Meridian I von Nortel zusammenarbeiten, um die Manipulation der angeschlossenen Telefonapparate zu ermöglichen. Beim Softwareentwurf ist für die Zukunft die Unterstützung weiterer Telekommunikationsanlagen zu berücksichtigen. Zudem soll ein API definiert werden, welches die Implementierung eines Clients in Form eines HTTP-Dienstes für die Nutzung über einen Web-Browser ermöglicht. Ebenso soll der Weg für eine in Zukunft zu entwickelnde dedizierte Client-Software bereitet werden. Für die Umsetzung der Projektziele wurde ein komponentenorientiertes Middleware-Konzept auf Basis des Java Telephony Application Programming Interface (JTAPI) verwirklicht. Dafür wurde eine JTAPI-konforme Provider-Implementierung realisiert, die das zugehörige Zustands- und Objektmodell umsetzt. Für die Kommunikation mit der Telekommunikationsanlage wurde eine Treiberkomponente entwickelt, die das proprietäre Protokoll des CTI-Links implementiert. Schließlich wurde ein einheitliches, RMI-basiertes API spezifiziert, das für die Entwicklung der Client-Software in Form eines HTTP-Dienstes oder einer selbständigen, fensterbasierten Anwendung eingesetzt werden kann. Die komponentenorientierte Gesamtarchitektur ermöglicht darüber hinaus die Entwicklung weiterführender CTI-Dienste.
Selbstorganisierende Karten sind neuronale Netze, die imstande sind, Daten zu klassifizieren und zu reduzieren. Aus diesem Grund eignen sie sich sehr gut fuer die Steuerung von Robotern, da sie deren Sensoreingangswerte klassifizieren und daraus auf eine Reaktion schließen koennen. Die Architektur und Funktionsweise dieser neuronalen Netze sind der des menschlichen Kortex kuenstlich nachgebildet. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Java-Framework namens JFSOM implementiert, welches nach dem System einer selbstorganisierenden Karte Datenmengen klassifizieren kann. Das Framework ist so entworfen, dass sowohl Eingabedaten als auch Ausgabedaten trainiert werden koennen, um es auch als sensormotorische Karte nutzbarzu machen. JFSOM wurde verwendet, um den Miniaturroboter Khepera nach bestimmten Verhaltensweisen zu steuern. Als Verhaltensweisen wurden eine Hindernisvermeidung, eine Wandverfolgung, eine Korridorverfolgung und eine Objektverfolgung realisiert. Die Wandverfolgung laesst den Roboter aus jedem beliebigen azyklischen Labyrinth herausfinden.
Zur Verringerung der Kosten und des Aufwands zur Installation, Update und Wartung von Workstations in einem industriellen Umfeld, sollte ein System zur zentralen, hardwareunabhängigen und vollautomatischen Installation dieser Workstations eingeführt werden. Hierzu mussten zuerst einmal die Möglichkeiten für eine vollautomatische Installation der verschiedenen Betriebssysteme und Anwendungen betrachtet werden. Nach dem Aufbau der Hardware folgte daraufhin die Installation des Deployment Systems der Firma OnTechnology (OnCommand). Im Anschluss daran wurden die Skripte für die Betriebssystem- und Anwendungsinstallation erstellt. Diese Skripte wurden anschließend zur besseren Handhabung zu Profilen zusammengefasst. Im nächsten Schritt wurden bestehende Clients in das System integriert. Daraufhin wurde das Sicherheitskonzept des Systems betrachtet, mit dem die Möglichkeit besteht bestimmten Benutzern nur bestimmte Rechte zu vergeben. In weiteren Teilen der Diplomarbeit werden die bisherigen Probleme bei der Firma und das erhoffte Ziel, die Möglichkeiten des Systems, sowie die Probleme bei der Umsetzung beziehungsweise des Systems, dargestellt und im Fazit zusammengefasst.
Die vorliegende Arbeit soll die Möglichkeiten von XML und den dazugehörigen Technologien bei der Entwicklung eines komplexen Softwaresystems und dem damit verbundenen Datenaustausch aufzeigen. Dafür soll die Leistungsfähigkeit und Eignung oder ggf. Nichteignung der XML-Technologie durch Entwurf, Aufbau und Test eines Prototyps, durch XML-konforme Ein- und Ausgabe sowie durch Daten- Aufbereitung und -auswertungen nachgewiesen werden. Daten unterschiedlicher Datenbestände werden ins XML-Format transformiert und in eine zentrale Datenbank gespeichert. Diese sollen mittels XML für alle Fremddatensysteme bereitgestellt sowie in HTML- und PDF-Formate transformiert werden.
This thesis deals with background, theory, design, layout and experimental test results of an analogue CMOS VLSI current-mode analog-to-digital converter. This system supports a project, whose goal it is to build a biologically relevant model of synaptic plasticity, named the Artificial Synapse. A critical part of the design, which is based on analogue CMOS VLSI circuits, is the ability to activate a discrete number of channels by sampling an analogue signal. Since currents are the signal of interest and transistors are biased in weak inversion (subthreshold regime), the system requires a current mode A/D circuit that it can operate at ultra-low power and current levels. To meet this need, two new innovative A/D converter approaches are proposed to replace the system’s previous A/D converter design which suffered from a non-linear resolution, uncoded output code and heavy bit oscillations. The initial technical requirements and key criteria for the new converter comprise a resolution of one nano ampere, an input current range between 0 – 100nA, conversion frequencies of up to 5kHz, and a power supply voltage of less than 1.5V. Temperature range, space occupation and power dissipation aspects were not specified due to the early stage of the related Artificial Synapse project. The novel converters both produce seven bit thermometer codes, their functional principle can be best described as current mode flash analog-to-digital converters (ADCs). Due to the fact that the input signal is in the area of a subthreshold current, it is selfevident that the A/D converter design should operate at a subthreshold realm. To support low power operation, clocks or high currents could not be used and were excluded from the design from the very start. To encode the thermometer code into standard binary code, a seven-to-three encoder was designed and integrated on the chip. In October 2003, the design was submitted for production to the MOSIS circuit fabrication service. The AMI Semiconductor 1.5 micron ABN CMOS process was chosen to manufacture the chip. When it was returned in January 2004, simulation results showed that both new A/D converter approaches accomplished excellent results which were expected from SPICE simulation results. With the new chip installed, it became possible to resolve input currents as small as one nano ampere and achieve conversion frequencies of up to 5kHz. The circuits also both meet the requirements which were set at the beginning of the project to operate at a power supply voltage of less than 1.5V, processing input currents in the range between 0 – 100nA. A prototype printed circuit board (PCB) was developed, produced and employed for experiments with the chip. The major application of this test-bed is the ability to generate and measure extremely low currents with high precision. This enables the monitoring of the very small currents that are processed by the chip.
Logopädische Lernsoftware
(2003)
In den letzen Jahren konnte ein wachsendes Interesse an Lernsoftware im logopä-dischen Einsatzbereich verzeichnet werden. Dieses Interesse zeigte sich nicht nur auf Seite der logopädischen Fachpraxen sondern auch in den Grundschulen. Auf Grund dessen ist die Lernsoftware auf dem besten Wege, sich neben den traditionellen Lern- und Übungsmaterialien am Markt zu etablieren. Auf Grund der Vielfalt an Sprachstörungen wird ein System benötigt, das indivi-duell, je nach Bedürfnis des Klienten, konfiguriert werden kann. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf und der Weiterentwick-lung der logopädischen Lernsoftware Detektiv Langohr, damit dieses Produkt den Anforderungen und Wünschen des Klientel so gerecht wie möglich wird. Auf Basis einer durchgeführten Marktanalyse wurden konkrete Anforderungen an ein solches System spezifiziert und im Anschluss in ein Projekt umgesetzt. Um dem Leser einen besseren Einblick in die Welt der Logopädie verschaffen zu können, wurde eine allgemeine Einführung in die Sprachtherapie dem Analyse- und Um-setzungsteil vorangestellt.
This work treats with the segmentation of 2D environment Laser data, captured by an Autonomous Mobile Indoor Robot. It is part of the data processing, which is necessary to navigate a mobile robot error free in its environment. The whole process can generally be described by data capturing, data processing and navigation. In this project the data processing deals with data, captured by a Laser-Sensor, which provides two dimensional data by a series of distance measurements i.e. point-measurements of the environment. These point series have to be filtered and processed into a more convenient representation to provide a virtual environment map, which can be used of the robot for an error free navigation. This project provides different solutions of the same problem: the conversion from distance points to model segments which should represent the real world environment as close as possible. The advantages and disadvantages of each of the different Segmentation-Algorithms will be shown as well as a comparison taking into account the Computational Time and the Robustness of the results.