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Identification of use cases, target groups, and motivations around adopting smart speakers for health care and social care settings
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Conversational agents (CAs) are finding increasing application in health and social care, not least due to their growing use in the home. Recent developments in artificial intelligence, machine learning, and natural language processing have enabled a variety of new uses for CAs. One type of CA that has received increasing attention recently is smart speakers.
The aim of our study was to identify the use cases, user groups, and settings of smart speakers in health and social care. We also wanted to identify the key motivations for developers and designers to use this particular type of technology.
We conducted a scoping review to provide an overview of the literature on smart speakers in health and social care. The literature search was conducted between February 2023 and March 2023 and included 3 databases (PubMed, Scopus, and Sociological Abstracts), supplemented by Google Scholar. Several keywords were used, including technology (eg, voice assistant), product name (eg, Amazon Alexa), and setting (health care or social care). Publications were included if they met the predefined inclusion criteria: (1) published after 2015 and (2) used a smart speaker in a health care or social care setting. Publications were excluded if they met one of the following criteria: (1) did not report on the specific devices used, (2) did not focus specifically on smart speakers, (3) were systematic reviews and other forms of literature-based publications, and (4) were not published in English. Two reviewers collected, reviewed, abstracted, and analyzed the data using qualitative content analysis.
A total of 27 articles were included in the final review. These articles covered a wide range of use cases in different settings, such as private homes, hospitals, long-term care facilities, and outpatient services. The main target group was patients, especially older users, followed by doctors and other medical staff members.
The results show that smart speakers have diverse applications in health and social care, addressing different contexts and audiences. Their affordability and easy-to-use interfaces make them attractive to various stakeholders. It seems likely that, due to technical advances in artificial intelligence and the market power of the companies behind the devices, there will be more use cases for smart speakers in the near future
Insights into FPGA configuration security
No full textDie Rekonfigurierbarkeit von FPGAs ist zwar ein Beweis für ihre Vielseitigkeit und Grund der weiten Verbreitung, diese führt aber auch neue Bedrohungen ein.
In dieser Dissertation untersuchen wir die Architektursicherheit der FPGA Konfigurationsschichten. Im ersten Teil stellen wir starbleed, starbleedNG sowie JustSTART vor, welche den Bitstream-Schutz von Xilinx 7er und UltraScale(+) FPGAs kompromittiert. Im Weiteren beschäftigen wir uns mit der Fabric-Sicherheit, indem wir das Format der Fabric-Konfiguration des FPGAs untersuchen und diesen Reverse- Engineeren. Im dritten Teil, wenden wir Fuzzing sowohl auf die Architektur- als auch auf die Fabric-Sicherheit an.
Mit dieser Dissertation wollen wir einen Beitrag zur Verbesserung der inhärenten Sicherheit von FPGAs leisten, indem wir Schwachstellen identifizieren und neue Bedrohungsszenarien und Gegenmaßnahmen diskutieren
Mikrostrukturelle und mikromechanische Untersuchungen zur Rolle von Kristalldefekten in einkristallinen Nickel-Basis Superlegierungen
No full textDie vorliegende Arbeit untersucht die Kristallmosaizität (KM) von einkristallinen Nickel-Basis-Superlegierungen, die durch verschiedene Herstellungsbedingungen beeinflusst wird, sowie den Einfluss von Mikrostrukturdefekten auf die mikromechanischen Eigenschaften. Die Auswirkungen zweier Herstellungsverfahren wurden mittels Laue- und RVB-EBSD-Technik sowie orientierungsabbildender tomographischer Analyse untersucht. Impfkristall-Einkristalle zeigten anfangs deutliche KM bei geringer Fehlorientierung, während Kornselektor-Einkristalle trotz höherer Fehlorientierung kaum KM zeigten. Bei beiden Verfahren nimmt die KM mit der Erstarrung zu. Zur Untersuchung kleinskaliger Defekte wurde eine eigens entwickelte fokussierte Ionenstrahl-basierte Mikrobiegebalken-Technik in Kombination mit in-situ Nanoindentation eingesetzt. Grobe ’-Ausscheidungen zeigten ein duktiles Verformungsverhalten, während Mikrobiegebalken mit Kleinwinkelkorngrenzen eine geringere Fließspannung und Steifigkeit aufwiesen
Process function-based selection and configuration of Process Equipment Assemblies (PEAs)
No full textProcess Equipment Assemblies (PEAs) sind vorgefertigte Bausteine, die anstelle eines zeitaufwändigen Prozessdesigns ausgewählt und zu einer modularen Prozessanlage zusammengestellt werden. In dieser Arbeit wird eine neue Methode zur Auswahl und Konfiguration von PEAs vorgestellt. Der erste Schritt ist die Auswahl der am besten geeigneten Technologie unter Verwendung von Matching-Matrizen. Als nächstes werden technologiespezifische Masterblockfließbilder (MBF), die alle Funktionen für jede potenzielle Trennaufgabe enthalten, vorgestellt. Unter Berücksichtigung der Prozessbedingungen wird das MBF auf die für den Prozess erforderlichen Funktionen reduziert. Als nächstes werden konkrete PEAs ausgewählt, beginnend mit der Hauptfunktion, in der die stoffliche Trennung stattfindet. Schließlich werden die PEAs für alle weitern Funktionen aus einer Datenbank ausgewählt. Die gesamte Methodik wird auf den industriellen Produktionsprozess zur Herstellung von Triallylcyanurat angewendet
Symmetric cryptography in the real world
No full textDie symmetrische Kryptografie hat in den vergangenen hundert Jahren einen großen Sprung nach vorn gemacht.
Rotormaschinen sind ins Museum gewandert, und der Advanced Encryption Standard, der AES, schützt jeden Tag Milliarden von Nachrichten.
Obwohl dies eine bemerkenswerte Leistung ist, ist noch nicht alles perfekt.
In Anbetracht dessen entwickeln wir den Stand der Technik wie folgt weiter:
1) Wir zeigen fatale Schwächen in HALFLOOP-24, einer Chiffre, die vom US-Militär und der NATO verwendet wird.
2) Wir etablieren Methoden, um die Existenz von perfekten linearen Approximationen und Differenzialen über zwei Runden eines Substitution-Permutation-Netzwerks auszuschließen.
3) Wir entwickeln HAWKEYE, ein Werkzeug, das automatisch symmetrische Kryptografie aus Hardwarebeschreibungen rekonstruiert.
4) Wir entwerfen ChiLow, eine Chiffre für die Verschlüsselung von eingebettetem Code, d. h. für ein Szenario, in dem eine extrem niedrige Latenzzeit erforderlich ist
Advancement of recycling systems through multi-modal transfer learning
No full textDiese kumulative Dissertation befasst sich mit praktischen Transfer-Learning-Techniken für die Abfalltrennung. Dazu werden modernste Methoden in realen Laborumgebungen genutzt: doppeltes Transfer-Lernen, Feintuning großer vortrainierter Modelle und parameter-effiziente Techniken. Auf der Grundlage von 14 Veröffentlichungen werden Herausforderungen in den Bereichen Bildklassifikation, Erkennung und Segmentierung, Modelleffizienz und Modellwahl mithilfe von Transferability Scores untersucht. Besonders hervorgehoben wird das doppelte Transfer-Learning zur Verbesserung von Präzision, Trainingszeit und Inferenz bei knappen domänenspezifischen Daten. Der reale KI-Einsatz mit Automatisierung und Multisensor-Integration soll die Effizienz im Recycling erhöhen. Einschränkungen wie Datenknappheit und die Komplexität von Abfällen werden ebenfalls angesprochen. Die Arbeit zeigt die transformative Kraft fortgeschrittener Transfer-Learning-Ansätze für eine nachhaltige Abfallwirtschaft.This cumulative thesis investigates practical advanced transfer learning techniques for waste sorting. It applies state-of-the-art methods to real-world laboratory environments, including double transfer learning, finetuning large pretrained models and a parameter-efficient finetuning methods. It covers 14 publications and explores challenges in image classification, detection, and segmentation, with model efficiency and selection strategies using transferability scores. The thesis introduces the double-transfer learning method to address the scarcity of available domain-specific datasets, thereby improving precision, training and inference time. The study applies automation, multi-sensor integration and the deployment of AI in the real world to improve recycling efficiency. It also addresses limitations such as data scarcity and the complexity of waste. Overall, it showcases the transformative role of advanced transfer learning in sustainable waste management
Time course of the rubber hand illusion–induced analgesia
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Previous investigations on pain modulatory effects of the rubber hand illusion (RHI) yielded mixed results. However, these studies used separate stimuli to induce pain and the RHI. Using a visual-thermal stimulation approach, the illusion-inducing stimulus was simultaneously the pain stimulus which ensured that participants focused entirely on the illusion-inducing stimulus.
In this study, we investigated the time course of pain modulation induced by illusionary body ownership over artificial hands using the visual-thermal RHI and the influence of the stimulation intensity.
In a 2 × 4 within-subject design, participants received thermal stimulation on their hidden real left hand, while the rubber hand synchronously lit up red. Four stimulation intensities were used: moderate pain (+0°C), −0.75°C, +0.75°C, and +1.5°C. For control trials, the rubber hand was rotated by 180°. With the right hand, participants provided continuous pain ratings using a slide knob.
Embodiment ratings were higher in the RHI compared with the control condition. Continuous pain ratings were lower in the RHI condition for all temperature levels except for +0.75°C. Rubber hand illusion–induced pain reduction was observed throughout most of the stimulation interval, absent only at the very beginning and end.
These findings suggest that visual-thermal induction of the RHI is consistently associated with increased embodiment ratings, regardless of the temperature level presented. The illusion is further accompanied by reduced pain ratings throughout major parts of the stimulation interval. On the whole, these findings speak for the robustness of the effect and the practicality of our visual-thermal stimulation approach
Random encounters dominate water-water interactions at supercritical conditions
No full textSupercritical water is widely present in Earth’s crust and has a great potential as an environmentally friendly solvent. Water also serves as the prototype for directional hydrogen bonding at ambient conditions. However, the question of whether supercritical water is still hydrogen-bonded or how water molecules interact en route to the supercritical regime is a matter of controversial discussions. We present terahertz (THz) spectra, which directly probe the intermolecular interactions of water under these extreme conditions. While we spectroscopically detect the liquid-gas phase transition just below the critical point, THz spectra of the high-temperature gas phase are indistinguishable from those of supercritical water at the same density. The accompanying ab initio simulations provide the molecular underpinnings: The water-water contacts at supercritical conditions are essentially orientationally random
Modulation of cellular pathology by rho kinase inhibition and short-chain fatty acids in models of Parkinson’s disease
No full textDie Parkinson-Krankheit (PD) ist pathophysiologisch durch eine multifaktorielle zelluläre Dysfunktion gekennzeichnet, die sich klinisch im Parkinson-Syndrom manifestiert. Im Fokus aktueller Forschungsansätze zur Entwicklung verlaufsmodifizierender Therapien stehen kurzkettige Fettsäuren wie Propionat (PA) und Butyrat (BA) sowie der Rho-Kinase-Hemmer Fasudil. In dieser Arbeit wurde das neuroprotektive Potential von PA, BA und Fasudil in zellbasierten Modellen der PD untersucht. Fasudil und PA zeigten in der morphologischen Analyse signifikante Verbesserungen der Zellviabilität und Neuritenlänge. Die funktionelle Analyse der mitochondrialen Respiration ergab keine signifikanten Effekte. Der freie Fettsäurerezeptor 2 wurde als potenziell vermittelnder Rezeptor für die Wirkung von PA identifiziert. Zudem wurde ein Verfahren zur automatisierten Hochdurchsatzanalyse immunzytochemischer Bilddatensätze etabliert. Die Ergebnisse zeigen das therapeutische Potential von Fasudil und PA bei PD
ATP and its complex with divalent ions in water
No full textAdenosin-5'-triphosphat (ATP) spielt nicht nur als Energieträger eine zentrale Rolle, sondern weist auch einzigartige strukturelle Eigenschaften auf, die für biologische Prozesse und bioinspirierte Systeme relevant sind. Seine geladene Triphosphatgruppe, der polare Zucker und die aromatische Purinbase ermöglichen vielfältige Wechselwirkungen. ATP beeinflusst Prozesse wie Proteinfaltung, Phasentrennung und Aggregation, die sich nicht allein durch seine amphiphilen Eigenschaften erklären lassen. Experimentelle Techniken stoßen dabei oft an Grenzen, weshalb computergestützte Methoden wertvolle Einblicke liefern. Diese Arbeit charakterisiert ATPs Konformation, Metallbindung und Solvation in Wasser mittels Molekulardynamik- und Enhanced-Sampling-Simulationen, kombiniert mit Spektroskopie. Besonderes Augenmerk liegt auf ATP-Zn-Komplexen und der Wasserdynamik in Hydrationsschalen, die entscheidend für spektrale Eigenschaften ist