Studienverlaufsplan
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 0SWS
- 6ECTS
- WP
- 0SWS
- 6ECTS
- WP
- 0SWS
- 6ECTS
- WP
- 0SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
- WP
- 4SWS
- 6ECTS
Wahlpflichtmodule 1. Semester
3D Computer Vision and Augmented Reality in Medicine
Advanced Methods in Biomedical Signal and Image Processing
Advanced Regression Methods
Advanced Telemedicine Applications and Technologies
Advanced Web Engineering
Anerkannte Wahlpflichtprüfungsleistung 1
Anerkannte Wahlpflichtprüfungsleistung 2
Anerkannte Wahlpflichtprüfungsleistung 3
Anerkannte Wahlpflichtprüfungsleistung 4
Design and Modeling of Complex Software Architectures
Distributed and Parallel Systems
Epidemiology and Applications in Healthcare
Formal Methods
Human Centered Digitalization
IT Nets
Knowledge based systems in medicine
Machine Learning
Requirements Engineering
Selected Aspects of Information Security
Usability Engineering
Wahlpflichtmodule 3. Semester
Wahlpflichtmodule 4. Semester
Modulübersicht
1. Studiensemester
Scientific & Transversal Skills 1- PF
- 4 SWS
- 6 ECTS
- PF
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
41021
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Nach Abschluss dieses Moduls werden die Studierenden in der Lage sein:
- Forschungsmethoden und -instrumente der medizinischen Informatik (wissenschaftlicher Bereich) kennen
- die Kultur der verschiedenen Partnerländer kennen und verstehen
- Programmiersprachen und Modellierungstechniken kennen
- Web-Entwicklungstechniken, Sprachen, Tools und Frameworks kennen
- IT-Kenntnisse in Tools wie MS Excel, Word und Powerpoint haben
- Deutschkenntnisse in Wortschatz und Grammatik mindestens auf A1-Niveau
- Englischkenntnisse (Wortschatz und Grammatik) mindestens auf C1-Niveau
- Kenntnis der grundlegenden Terminologie und Standards der medizinischen Informatik
Anwendung und Generierung von Wissen: Die Studierenden sind in der Lage:
- Forschungsmethoden und -werkzeuge des wissenschaftlichen Bereichs anzuwenden
- in einem internationalen und interkulturellen Umfeld zu arbeiten
- können Software in Java (alternativ: C# oder Python) programmieren
- können Systeme in UML modellieren
- können grundlegende Anwendungen entwickeln
- Werkzeuge wie MS Excel, Word und Powerpoint sicher anwenden können
- Deutsch mindestens auf A1-Niveau sprechen, verstehen, lesen und schreiben können
- Englisch sprechen, verstehen, lesen und schreiben mindestens auf C1-Niveau
Kommunikation und Kooperation:
- Die Studierenden können in einem grenzüberschreitenden Projekt mit internationalen Studierenden zusammenarbeiten
- Die Schüler können sich an unterschiedliche europäische Kulturen anpassen und mit ihnen umgehen
- Die Studierenden lernen, mit Menschen aus verschiedenen Ländern zu kommunizieren
Wissenschaftliches Selbstverständnis / Professionalität:
- Die Studierenden können wissenschaftliche Forschung in ihrem Fachgebiet planen und durchführen
- Die Studierenden sind sich ihres eigenen kulturellen Hintergrunds bewusst und können mit anderen kulturellen Hintergründen adäquat interagieren
Inhalte
1.
Interkulturelles Training (ICT): Das interkulturelle Training soll den Studierenden helfen, erfolgreich mit ihren Lehrern und Kommilitonen an der Universität zu interagieren und zu arbeiten. Es wird auch als Teambuilding-Veranstaltung für den neuen Jahrgang im ersten Semester durchgeführt. Es soll die Studierenden auch für eine spätere Mobilität/einen späteren Austausch mit den Partnerhochschulen motivieren.
2.
Kompaktkurs Webentwicklung (online): Dieser Kurs vermittelt die Grundlagen von Web-Programmiersprachen und Frameworks. Er ist als Nachholkurs für Studierende mit nur sehr geringen Webentwicklungskenntnissen gedacht.
3.
Kompaktkurs Programmierung (Java, alternativ: C# oder Python): Dieser Kurs vermittelt objektorientierte Programmierkenntnisse in Java (Entscheidung wird vor Semesterbeginn getroffen, Wechsel zu C# oder Python möglich, je nachdem, welche Sprache im 1.) Er ist als Nachholkurs für Studierende mit geringen Programmierkenntnissen gedacht.
4.
Modellierung von Softwaresystemen (UML): Dieser Kurs vermittelt objektorientierte Modellierungskenntnisse in UML. Er ist für Studierende mit begrenzten Software- und Systemtechnik-Kenntnissen zum Nachholen gedacht.
5.
Forschungsmethoden und -werkzeuge - Teil A (RMT-A): Einführung in wissenschaftliche Methoden und Werkzeuge im Bereich der digitalen Transformation. Darüber hinaus Analyse von relevanten wissenschaftlichen Trends und Communities. Die Studierenden können sich durch die Abfolge von RMT-A und RMT-B sowie einem Forschungsseminar auf die wissenschaftliche Arbeit vorbereiten.
6.
Grenzüberschreitendes Projekt A: Während der November-Master-Blockwoche oder eines Workshops an einer Partneruniversität werden Projekte mit Teams von Studierenden aus mehreren Partnern gebildet. Sie führen Projekte durch, z.B. zu Industriefällen, und präsentieren die Ergebnisse, z.B. in einem Pitching.
7.
ICDL-Excel: Studierende, denen es an einschlägigen IT-Kenntnissen mangelt, können an der FH Dortmund an den Vorbereitungskursen für den Internationalen Computerführerschein (ICDL) teilnehmen und die entsprechenden Prüfungen ablegen. Der Excel-Kurs legt den Schwerpunkt auf die Nutzung von Excel für Datenanalyse und Business Intelligence.
8.
Internationale Projektkommunikation 1 e (Deutsch A1): Ein Sprachnachweis der deutschen Sprache mindestens auf dem Niveau A1 muss am Ende des Semesters erbracht werden. Entsprechende Kurse werden organisiert und in den Wochenplan eingebettet.
9.
Internationale Projektkommunikation 1 g (andere Sprache): Für Studierende mit deutscher Muttersprache (z.B. deutsche/österreichische/schweizerische Staatsangehörige oder Studierende mit deutschsprachigem Vorstudium (z.B. Bildungsinländer) ist ein Sprachnachweis in einer weiteren Sprache (z.B. Französisch, Spanisch, Chinesisch, etc.) mindestens auf A1-Niveau erforderlich. Im Falle eines englischen Sprachzertifikats ist das Niveau C2 erforderlich.
10.
Einführung in die Terminologie und Standards der Medizinischen Informatik.
Lehrformen
- Intercultural Training (ICT): lectures and role plays
- Compact Web Development Course: online, set of LinkedIn courses with tests
- Compact Programming Course: online courses, programming tasks with reviews
- Modeling of Software Systems (UML): lectures, exercises and written exam
- Research Methods and Tools – part A (RMT-A): lecture
- Cross-Border Project A: project and presentation
- ICDL Excel: methods & tool training
- International Project Communication 1 e (German A1): language training
- International Project Communication 1 g (other language A1 or English C2): language training
- Medical informatics refresher
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
- Intercultural Training (ICT): exam
- Compact Web Development Course: online tests (LinkedIn)
- Compact Programming Course: review of the programming tasks, related questions
- Modeling of Software Systems (UML): written exam
- Research Methods and Tools – part A (RMT-A): homework (paper assignment)
- Cross-Border Project A: presentation and discussion
- ICDL Excel: test
- International Project Communication 1 e (German A1): language test
- International Project Communication 1 g (other language A1 or English C2): language test
- Medical informatics refresher: exam
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
Stellenwert der Note für die Endnote
Literatur
Miles, R., Hamilton, K. (2006). Learning UML 2.0: A Pragmatic Introduction to UML 1st Edition, O-Reilly Media.
Dresch, A., Pacheco Lacerda, D., & Valle Antunes Jr., J. A. (2015). Design Science Research: A Method for Science and Technology Advancement. Springer International Publishing Switzerland.
Bailey, S. (2018). Academic Writing – A Handbook for International Students (5th ed.). Routledge, New York.
Saunders, M., Lewis, P., Thornhill, A. (2019). Research Methods for Business Students, 8th edition, Pearson.
Bryman, A., Bell, E. (2011). Business research methods, 3rd Edition, Oxford University Press.
Creswell, J.Q. (2022). Research Design: Qualitative, Quantitative, and Mixed Methods Approaches, 6th edition, Sage Publications.
Mayring, P. (2021). Qualitative content analysis, Sage Publications, 1st Edition.
Jordan, C. (2022). ICDL Excel: A step-by-step guide to spreadsheets using Microsoft Excel.
Scientific & Transversal Skills 2- PF
- 4 SWS
- 6 ECTS
- PF
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
41022
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Nach Abschluss dieses Moduls sind die Studierenden in der Lage:
- fortgeschrittene Forschungsmethoden und Werkzeuge der Medizininformatik (wissenschaftlicher Bereich) kennen
- Geschäftsmodelle in der Medizininformatik kennen und verstehen
- TOGAF und Unternehmens-IT & Geschäftsarchitekturen kennen
- Schulungskonzepte kennen
- fortgeschrittene IT-Kenntnisse in Werkzeugen wie MS Excel haben
- deutschen Wortschatz und Grammatik mindestens auf A2-Niveau kennen
- englischen Wortschatz und Grammatik mindestens auf C2-Niveau kennen
Anwendung und Generierung von Wissen: Die Studierenden sind in der Lage
- Forschungsmethoden und -werkzeuge des wissenschaftlichen Bereichs anzuwenden
- können unternehmensweite IT-Architekturen anhand von Fallstudien entwickeln
- können Anwender in IT-Werkzeugen schulen
- können Werkzeuge wie MS Excel auf fortgeschrittenem Niveau anwenden
- sprechen, verstehen, lesen und schreiben Deutsch mindestens auf A2-Niveau
- sprechen, verstehen, lesen und schreiben Englisch mindestens auf C2-Niveau
Kommunikation und Kooperation:
- Die Studierenden können in Projekten der Medizinischen Informatik zusammenarbeiten
- Die Studierenden können Anwender in digitalen Technologien schulen
- Die Studierenden lernen, mit Menschen auf unterschiedlichen IT-Kompetenzniveaus zu kommunizieren
- Die Studierenden lernen, in verschiedenen Sprachen zu kommunizieren, insbesondere in Deutsch
Wissenschaftliches Selbstverständnis / Professionalität:
- Die Studierenden können wissenschaftliche Forschung im Bereich der Medizinischen Informatik planen und durchführen
- Die Studierenden sind sich ihrer eigenen Disziplin bewusst und können mit anderen Disziplinen angemessen interagieren
- Die Studierenden können mit Zusammenhängen außerhalb des IT-Technologiebereichs umgehen
Inhalte
Kursstruktur
In der Grundausstattung des Masters wird eine Auswahl von 8 Kompaktkursen angeboten. Weitere können je nach Analyse der Bedürfnisse der Studenten hinzugefügt werden:
1. Kompaktkurs über fortgeschrittenes medizinisches Informatikwissen
2. Kompaktkurs zu TOGAF: Dieser Kurs führt einen 1-wöchigen Intensivworkshop zum TOGAF-Framework (The Open Group Architecture Framework) durch. Der Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung einer Unternehmensarchitektur, die die Geschäfts- und die IT-Sicht kombiniert.
3. Train-the-Trainer über IT-Tools für Projekte: Ziel des Kurses ist es, die IT-Studenten eine Schulung entwickeln zu lassen, beginnend mit dem Schulungskonzept (Didaktik, Lernziele), über die Entwicklung von Schulungsmaterialien bis hin zur Durchführung der Schulung für Studenten eines Projektmanagement-Masters.
4. Forschungsmethoden und -werkzeuge - Teil B (RMT-B): Schulung zu fortgeschrittenen wissenschaftlichen Methoden und Werkzeugen im Bereich der digitalen Transformation. Ziel des Kurses ist es, ein konkretes Forschungsprojekt oder eine wissenschaftliche Veröffentlichung vorzubereiten. Die Studierenden können die Sequenz von RMT-A und RMT-B plus ein Forschungsseminar fortsetzen.
5. Grenzüberschreitendes Projekt B: Während der Mai-Master-Blockwoche oder eines Workshops an einer Partnerhochschule werden Projekte mit Teams von Studierenden aus mehreren Partnerhochschulen gebildet. Sie führen Projekte, z.B. zu klinischen Fällen, durch und präsentieren die Ergebnisse, z.B. in einem Pitching.
6. ICDL-Advanced Excel: Dieser Kurs bereitet auf das Advanced Excel-Zertifikat des Internationalen Computerführerscheins (ICDL) und die entsprechenden Prüfungen vor. Der Kurs legt den Schwerpunkt auf die Nutzung von Excel für Datenanalyse und Business Intelligence.
7. Internationale Projektkommunikation 2 e (Deutsch A2): Ein Sprachnachweis in Deutsch mindestens auf dem Niveau A1 muss am Ende des Semesters erbracht werden. Entsprechende Kurse werden organisiert und in den Wochenplan eingebettet.
8. Internationale Projektkommunikation 2 g (andere Sprache): Für Studierende mit deutscher Muttersprache (z.B. deutsche/österreichische/schweizerische StaatsbürgerInnen oder Studierende mit deutschsprachigem Vorstudium (z.B. BildungsinländerInnen) ist ein Sprachnachweis in einer weiteren Sprache (z.B. Französisch, Spanisch, Chinesisch, etc.) mindestens auf A1-Niveau erforderlich. Im Falle eines englischen Sprachzertifikats ist das Niveau C2 erforderlich.
Lehrformen
2. Compact Course on TOGAF: online preparation, 1-week workshop based on case study
3. Train-the-Trainer on IT tools for projects: development of a training course (group work)
4. Research Methods and Tools – part B (RMT-B): lecture and homework (paper writing)
5. Cross-Border Project B: project and presentation
6. ICDL Advanced Excel: methods & tool training
7. International Project Communication 2 e (German A2): language training
8. International Project Communication 2 g (other language A1 or English C2): language training
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
2. Compact Course on TOGAF: result presentation and review
3. Train-the-Trainer on IT tools for projects: evaluation of the training by participants
4. Research Methods and Tools – part B (RMT-B): homework (paper assignment)
5. Cross-Border Project B: presentation and discussion
6. ICDL Advanced Excel: test
7. International Project Communication 2 e (German A2): language test
8. International Project Communication 2 g (other language A1 or English C2): language test
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
Stellenwert der Note für die Endnote
Literatur
(1)For Advanced medical informatics training material is provided for registered students
(2) specific training material is provided for registered students For TOGAF
(3) online courses of instructional design are provided for registered students
3D Computer Vision and Augmented Reality in Medicine- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
47614
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Kenntnisse (Wissen):
• kennen die Bedeutung der Gebiete 3D Computer Vision und Augmented Reality für die Medizin und können sie erläutern und für neue Anwendungsgebiete erforschen.
• kennen mathematische Methoden, Algorithmen und Datenstrukturen der Kamerakalibrierung, des Trackings von medizinischen Geräten und 3D Rekonstruktion aus Projektionen und können diese erläutern.
• kennen die Interoperabilitätsstandards für klinische Bilder sowie die hilfreichen Ontologien für Aufgaben im Gesundheitswesen (z.B. FHIR, DICOM, FMA)
• kennen die Grundlagen und Limitationen maschinellen Lernens inklusive Methoden des Deep Learnings für Fragestellungen der Klassifikation/Segmentierung/Registrierung in medizinischen 2D und 3D-Bildern.
• kennen das Mixed Reality Kontinuum und können Medizinische Anwendungen darin einordnen.
• kennen moderne Methoden der Mensch-Maschine-Interaktion, die im Kontext der medizinischen Augmented Reality Fragestellung hilfreich sind.
Fertigkeiten (Fähigkeiten):
• können Aufgabenstellungen für Systeme zur 3D Rekonstruktion aus Projektionen einordnen und mit selbst gewählten Methoden selbständig lösen.
• können alleine oder im Team Lösungen des 3D Computersehens und der Augmented Reality für medizinische Fragestellungen mit Hilfe geeigneter Programmierschnittstellen selbständig entwickeln.
• können geeignete Features für die Klassifikation/Segmentierung/Registrierung auswählen und sie für ein maschinelles Lernmodell einsetzen.
• können Experimente entwickeln, um die Leistungsfähigkeit von Lösungen des 3D Computersehens und der Augmented Reality objektiv zu beurteilen.
Kompetenzen (persönlich und soziale):
• können in Präsentationen und Diskussionen zielorientiert argumentieren und mit Kritik sachlich umgehen.
• können vorhandene Missverständnisse zwischen Gesprächspartnern erkennen und abbauen.
• können mit klinischem Fachpersonal Themen im Zusammenhang mit 3D Computer Vision und Mixed Reality diskutieren und Lösungen vorschlagen.
• können wissenschaftliche Ergebnisse für ein Fachpublikum verständlich aufbereiten.
Inhalte
• Überblick über aktuelle Standardsoftware für 3D Computer Vision Anwendungen und Einführung in ausgewählte Programmierschnittstellen, wie z.B. OpenCV, MevisLab Bibliotheken
• Gewinnung und Analyse von Tiefenbildern: aktive und passive Verfahren
• 3D Interaktionsmethoden
• 3D Geometrie, lineare und affine Abbildungen, Quaternionen
• 3D Segmentierung und Registrierung
• Kamerakalibrierung: Räumliche und projektive Geometrie, Kamera Modelle
• 3D Rekonstruktion: Stereo-Bildanalyse, Epipolargeometrie, Korrespondenzanalyse
• Merkmale und Merkmalsextraktion: Edges and Gradients, Structure Tensor, Harris Corner Detector, Fourier Descriptors, SIFT
• 3D Klassifikation, Deep Learning
Lehrformen
- Vorlesung im seminaristischen Stil, mit Tafelanschrieb und Projektion
- Lösung von praxisnahen Übungsaufgaben in Einzel- oder Teamarbeit
- Bearbeitung von Programmieraufgaben am Rechner in Einzel- oder Teamarbeit
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
- mündliche Prüfung
- semesterbegleitende Prüfungsleistungen
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
bestandene mündliche Prüfung (80% der Note + 20% bestandene semesterbegleitende Prüfungsleistung)
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
Master Medical Informatics, Master Medizinische Informatik
Literatur
• Schmalstieg, D. und Höllerer, T.: Augmented Reality: Principles and Practice (Usability), Addison Wesley, 2016. (elektronisch in der Bibliothek vorhanden)
• Aukstakalnis, S. Practical Augmented Reality, Addison Wesley, 2016.
• Szeliski, R.; Computer Vision: Algorithms and Applications, Springer, 2010
• Hartley, R. et al.; Multiple View Geometry in Computer Vision; Cambridge University Press; 2. Auflage; 2004
• Toennis, K. D.; Guide toMedical imageAnalysis; 2te Auflage, Springer, 2017
• Preim, B. und Botha, C.; Visual Computing for Medicine , 2nd edition, Morgan Kaufman Publishers, 2014. (elektronisch in der Bibliothek vorhanden)
• Forsyth, D. A. and Ponce, J.; Computer Vision - a modern approach, Prentince Hall, 2003
• Tönnis, M.; Augmented Reality: Einblicke in die Erweiterte Realität; Springer; 2010
• Furht, B. et al.; Handbook of Augmented Reality; Springer; 2011
Advanced Methods in Biomedical Signal and Image Processing- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
47612
Sprache(n)
en, de
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Wissen und Verstehen:
Nach erfolgreicher Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage:
- exemplarisch am Beispiel der Detektion von QRS-Komplexen in EKG Signalen die wesentlichen Schritte der Bio-Signalanalyse zu erläutern, auszuwählen und anzuwenden
- fortgeschrittene mathematische Modelle und Methoden der Signal- und Bildtransformation zu erläutern und zu berechnen, sowie deren formale Grundlagen zu beschreiben
- Methoden des maschinellen Lernens, insbesondere des Deep Learnings zur Analyse von Biosignalen und medizinischen Bildern zu beschreiben und voneinander abzugrenzen
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen:
Nach erfolgreicher Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage:
- wissenschaftliche Fachliteratur am Beispiel der QRS-Detektion in EKG Signalen zu sichten und sich die Funktionsweise der Verfahren selbstständig zu erschließen
- Biosignale und medizinische Bilder selbstständig zu analysieren und die behandelten Methoden auf neue Aufgabenstellungen zu übertragen
- Methoden der Signal- und Bildtransformationen mit Hilfe des Software-Ökosystems Python, Matplotlib, NumPy, SciPy zu implementieren, zu testen und auf praktische Fragestellungen anzuwenden
- die Genauigkeit der Methoden mit Hilfe von großen Datensätzen von EKG Signalen aus einer öffentlichen Datenbank (PhysioNet) zu evaluieren und die Ergebnisse zu beurteilen
- Methoden des machine learning und deep learning mit SciPy und PyTorch zu implementieren und das Training zu optimieren
Kommunikation und Kooperation:
Nach erfolgreicher Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage:
- Programmieraufgaben in kleineren Teams am Computer zu bearbeiten und zu lösen
- in kleinen Gruppen zielgerichtet zu experimentieren, zum Beispiel um ein deep learning Modell zu optimieren
- eigene Lösungsansätze kritisch zu reflektieren und ggfs. zu verteidigen und andere Lösungsansätze zu kritisieren
Wissenschaftliches Selbstverständnis / Professionalität:
Nach erfolgreicher Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage:
- einen evidenz- und forschungsbasierten Ansatz bei der Erstellung von Lösungen zu verfolgen
- berufsfeldtypische technische Fragestellungen zu lösen, wie die Analyse von Biosignalen und von medizinischen Bildern
- aufgrund berufsfeldbezogener Beispiele von konkreten Problemstellungen zu abstrahieren und grundlegende Lösungsansätze wiederzuerkennen
- den Einsatz ihrer gewählten Methoden gegenüber Fachvertretern zu begründen und zu rechtfertigen
- zu beurteilen, wie wichtig es ist, interdisziplinär mit Fachleuten aus der Medizin, Informatik und anderen Disziplinen zusammenzuarbeiten
Inhalte
- Biosignalverarbeitung: Signalanalyse in der Elektrokardiographie (EKG), Elektroenzephalographie (EEG) und Elektrookulographie (EOG)
- Wichtige Signal- und Bildtransformationen und ihre Anwendungen in der Medizintechnik: Fourier Transform, Short-time Fourier Transform, Wavelet Transform, Hilbert Transform, Discrete Cosine Transform
- Sampling Theorem, Signalfilterung, Polynomial Curve Fitting, Mathematische Morphologie
- Multi-scale Parameter Estimation
- Bildkompressionsverfahren: Huffman-, Arithmetic-, LZW-, Bit-plane-Coding; JPEG compression
Lehrformen
- Vorlesung im seminaristischen Stil, in Interaktion mit den Studierenden, mit Tafelanschrieb und Projektion
- Vorlesungsbegleitende und inhaltlich eng verzahnte Übung in Interaktion mit den Studierenden, mit Tafelanschrieb und Projektion. Erläuterung der Aufgabenstellung und gemeinsame Erarbeitung und Skizzierung eines Lösungsweges
- Vorlesungsbegleitendes und inhaltlich eng verzahntes Praktikum; Bearbeitung von Programmieraufgaben am Rechner in Einzel- oder Teamarbeit
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
Die Modulprüfung besteht aus einer schriftlichen Klausurarbeit, in der die Studierenden grundlegende Kenntnisse zu fortgeschrittenen Methoden der Signal- und Bildverarbeitung erinnern und anwenden sollen. Darüber hinaus sollen sie in der Lage sein, diese Kenntnisse auf Fragestellungen aus der Praxis zu übertragen und ggf. anzuwenden. Dazu sind u.a. kurze Skripte in Python zu erstellen, oder vorgegebene Skripte zu ergänzen.
Dauer: 90 Minuten
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
Die schriftliche Klausurarbeit wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) abgeschlossen werden
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
Master Medizinische Informatik
Literatur
- Selesnick, I. et al.; Signal Processing in Medicine and Biology - Emerging Trends in Research and Applications; Springer; 2020
- Handels, H.; Medizinische Bildverarbeitung; Vieweg+Teubner; 2. Auflage; 2009
- Birkfellner W.; Applied Medical Image Processing; Taylor & Francis; 2010
- Nischwitz, A. et al.; Computergrafik und Bildverarbeitung: Band II: Bildverarbeitung; Vieweg+Teubner; 4. Auflage, 2020
- Bankman, I. et al.; Handbook of Medical Image Processing and Analysis; Academic Press; 2. Auflage; 2009
- Lyons, R.; Understanding Digital Signal Processing; Prentice Hall; 3. Auflage; 2010
- Sonka, M. et al.; Image Processing, Analysis, and Machine Vision; Thomson; 3. Auflage; 2008
Advanced Regression Methods- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46801
Sprache(n)
en, de_en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Nach erfolgreicher Teilnahme an der Modulveranstaltung sind die Studierenden in der Lage, mit Regressionsverfahren Informationen aus Daten gewinnen zu können. Sie können eigenständig erkennen, welche Art von statistischem Modell aus dem Bereich der Regressionsanalyse für eine Fragestellung geeignet ist, und die Modellannahmen benennen. Sie können mit Hilfe geeigneter Software ein Modell an Datensätze anpassen und erklären warum welche Methode für die Parameterschätzung und Modellselektion eingesetzt wird. Studierende können einen statistischen Versuchsplan für eine Screening- oder Optimierungsfragestellung aufstellen, Daten selbst erheben und analysieren und eine Dokumentation in Berichtsform erstellen.
Inhalte
odelle, )
Lehrformen
Teilnahmevoraussetzungen
Keine
Prüfungsformen
Projektarbeit mit mündlicher Prüfung
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
erfolgreiche Projektarbeit
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
- Master Informatik
- Master Medizinische Informatik
- Master Wirtschaftsinformatik
Literatur
- Fahrmeir, L., Künstler, R., Pigeot, I., Tutz, G. (2016), Statistik - der Weg zur Datenanalyse, 8. Aufl., Springer, Berlin.
- Fahrmeir, L., Kneib, Th., Lang, S., Marx, B. (2013), Regression: Models, Methods and Applications, Springer, Berlin.
- Dobson, A.J., Barnett, A.G. (2018), An Introduction to Generalized Linear Models, 4th edition, Taylor & Francis Ltd, Boca Raton.
- Sievertz, K., van Bebber, D., Hochkirchen, Th. (2017) Statistische Versuchsplanung - Design of Experiments (DoE), 4te Auflage, Springer Vieweg, Berlin.
Advanced Telemedicine Applications and Technologies- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
47401
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Wissen und Verstehen
Die Studierenden:
-
besitzen ein vertieftes Verständnis telemedizinischer Projekte und können diese anhand einer systematischen Methodik analysieren, klassifizieren und beschreiben.
-
kennen die rechtlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen im Bereich Datenschutz, insbesondere in Bezug auf telemedizinische Anwendungen.
-
verstehen die Konzepte und Anforderungen der elektronischen Fallakte (eFA) sowie der elektronischen Patientenakte (eEPA) und können deren Eignung für verschiedene Anwendungsszenarien bewerten.
-
können zwischen Telemedizin, Teletherapie und Telemonitoring differenzieren und neue Sachverhalte entsprechend in bestehende Konzepte einordnen.
-
kennen die Grundlagen digitaler Gesundheitsanwendungen (DiGA) und deren Bedeutung für die medizinische Versorgung.
-
verstehen die Vorgaben der Telematik-Infrastruktur (TI) und deren Auswirkungen auf die Implementierung und Nutzung telemedizinischer Anwendungen.
-
verfügen über Kenntnisse zur medizinischen Vitalparametersensorik und deren Einsatzmöglichkeiten in der Telemedizin.
-
kennen die regulatorischen Anforderungen an Medizinprodukte und deren Zulassung im telemedizinischen Kontext.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Die Studierenden sind in der Lage:
-
telemedizinische Projekte unter Berücksichtigung technischer, organisatorischer und rechtlicher Aspekte zu analysieren und zu evaluieren.
-
Datenschutzanforderungen bei der Planung und Implementierung telemedizinischer Lösungen systematisch zu berücksichtigen.
-
Kommunikationslösungen wie eFA und eEPA in spezifische Anwendungskontexte einzuordnen und fundierte Entscheidungen zur Eignung für verschiedene Szenarien zu treffen.
-
neue Entwicklungen im Bereich Telemedizin, Teletherapie und Telemonitoring zu identifizieren und deren Nutzenpotenziale für unterschiedliche Anwendungsfälle abzuleiten.
-
die Finanzierungsmöglichkeiten für telemedizinische Anwendungen zu verstehen und deren wirtschaftliche Tragfähigkeit zu beurteilen.
-
Evaluationsmethoden zur wissenschaftlichen Überprüfung der Wirksamkeit und Evidenz telemedizinischer Lösungen anzuwenden.
-
medizinische Vitalparametersensoren zur Überwachung und Diagnostik in telemedizinischen Anwendungen zu nutzen.
-
Medizinprodukte in telemedizinischen Szenarien hinsichtlich regulatorischer Anforderungen und technischer Spezifikationen einzuordnen.
Kommunikation und Kooperation
Die Studierenden:
-
arbeiten effektiv in interdisziplinären Teams und organisieren sich innerhalb von Projektgruppen.
-
führen qualifizierte Interviews mit Experten und Anwendern, um Anforderungen und Herausforderungen telemedizinischer Lösungen zu identifizieren.
-
präsentieren ihre Analysen und Lösungsansätze professionell und zielgruppengerecht.
-
reflektieren und diskutieren telemedizinische Entwicklungen und deren Auswirkungen in interdisziplinären Fachdiskussionen.
Wissenschaftliches Selbstverständnis / Professionalität
Die Studierenden:
-
verfügen über ein tiefgehendes Verständnis marktrelevanter telemedizinischer Anwendungen und können diese im gesundheitlichen Versorgungskontext bewerten.
-
erkennen technologische Trends und regulatorische Entwicklungen im Bereich der Telemedizin und können diese kritisch hinterfragen.
-
reflektieren die gesellschaftlichen, ethischen und wirtschaftlichen Implikationen telemedizinischer Lösungen.
-
sind in der Lage, sich kontinuierlich in neue Themenfelder der Telemedizin einzuarbeiten und ihre Fachkompetenz durch wissenschaftliche Methoden weiterzuentwickeln.
-
verstehen die Bedeutung der Evidenzbasierung in der Telemedizin und können Evaluationskriterien für digitale Gesundheitsanwendungen und telemedizinische Konzepte anwenden.
-
sind mit den regulatorischen Anforderungen an Medizinprodukte vertraut und können diese in der Konzeption und Entwicklung telemedizinischer Anwendungen berücksichtigen.
Inhalte
- Begriffsdefinitionen Telekooperation, Telemonitoring, Teletherapie mit Beispielen
- Einführung einer Systematik für telemedizinische Projekte (von der Versorgungsproblematik über Lösungsansatz und Kooperationsstrukturen bis zu Kosten-Nutzen-Analyse und Geschäftsmodell)
- Datenschutz im Bereich Telemedizin und Telematik
- Kommunikationslösungen im Gesundheitswesen und ihr Bezug zur Telemedizin
- DiGA (Digitale Gesundheitsanwendungen)
- Gesundheitstelematik
- Sensorik und Vitalparameter
- Regularien für Medizinprodukte
- Finanzierung im deutschen Gesundheitswesen
- Eviden telemedizinischer Lösungen
- Anwendung dieser Inhalte auf ein eigenes Fallbeispiel, das semesterbegleitend erarbeitet und abschließend präsentiert wird
Lehrformen
- Vorlesung im seminaristischen Stil, mit Tafelanschrieb und Projektion
- seminaristischer Unterricht mit Flipchart, Smartboard oder Projektion
- vorlesungsbegleitende Projektarbeiten mit abschließender Präsentation
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
- Projektarbeit mit abschießender Präsentation der Ergebnisse (30 Minuten)
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
- bestandene Projektarbeit mit Abschließender Präsentation (30 Minuten)
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
Master Medizinische Informatik
Literatur
- Tagungsbände Telemed
- Tagungsunterlagen DGTelemed
- Bartmann et al; Telemedizinische Methoden in der Patientenversorgung; Deutscher Ärzteverlag 2012
Advanced Web Engineering- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46854
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
- verschiedene Web-Architekturen und zentrale Architekturmuster von Web-Anwendungen zu analysieren und zu unterscheiden,
- wichtige Web-Standards und -technologien zu benennen und zu kategorisieren.
- eine komplexe Web-Engineering-Aufgabe im Rahmen eines mehrwöchigen Projekts umzusetzen,
- eine geeignete Web-Architektur zur Lösung eines spezifischen Problems abzuleiten und zu entwerfen,
- geeignete Web-Standards und -technologien zur Umsetzung dieser Architektur zu bestimmen und zu kombinieren,
- fortgeschrittene Web-Engineering-Tools wie Entwicklungsumgebungen, Bundler, Scaffolding und Transpiler zu verwenden.
- Lösungen kooperativ im Team zu entwickeln und umzusetzen,
- ihre Ideen und Lösungen in verschiedenen Formaten wie Gruppenpräsentationen, Code-Reviews, Lightning Talks oder Pitches zu präsentieren, zu erklären und zu diskutieren, insbesondere vor einem Fachpublikum (z.B. Gästen/Partner*innen aus der Industrie oder aus Forschungsprojekten).
- industrielle und wissenschaftliche Best Practices aus dem Bereich Web-Engineering situationsadäquat auszuwählen und anzuwenden,
- Feedback zu reflektieren und zu bewerten, z. B. aus Code-Reviews mit Experten, und das erhaltene Feedback selbstständig zu nutzen, um ihre Lösungen zu verbessern.
Inhalte
Modulbeschreibung:
In diesem Modul erhalten die Studierenden einen Überblick über die Architekturen komplexer Web-Anwendungen und analysieren deren Unterschiede und Einsatzgebiete. Sie lernen, wie entsprechende Web-Anwendungen durch die Auswahl und den Einsatz geeigneter client- und serverseitiger Technologien realisiert werden können.
Modulstruktur:
Das Modul umfasst die folgenden Themen:
- Kurze Wiederholung der Grundlagen der Erstellung von Web-Seiten mit HTML, CSS und JavaScript (Bachelor-Stoff)
- Identifikation, Analyse und Differenzierung von Architekturen moderner Web-Anwendungen:
- Architekturmuster wie MVC und seine Varianten (MVVM, MVP usw.)
- Anfragebasierte und komponentenbasierte Web-Frameworks
- Single vs. Multi Page Applications, serverseitiges Rendering, clientseitiges Rendering, hybride Ansätze (z. B. Rehydrierung, Resumability)
- Reaktive Programmierung/Streaming
- Vertiefung serverseitiger Technologien zur Entwicklung von Web-Anwendungen (z.B. mit Java, JavaScript)
- Vertiefung clientseitiger Konzepte und Technologien zur Entwicklung von Web-Anwendungen (z.B. komponentenorientierte Entwicklung, State Management, Routing)
- Überblick über aktuelle Entwicklungen bei Web-Standards und in der Forschung (z.B. Web Components, WebAssembly)
Lehrformen
- Flipped/Inverted Classroom:
- Online-E-Learning-Materialien mit interaktiven Folien und Videos (asynchrones Selbststudium)
- Interaktive Präsenzveranstaltungen für Aufgaben und Übungen anhand von Praxis- und Forschungsbeispielen (z.B. Coding, Gruppenübungen, Lightning Talks), für zusätzliche Vertiefung und zur Beantwortung und Diskussion von Fragen
- Projektorientiertes Praktikum: Projektaufgabe, die über das gesamte Semester in Teams bearbeitet wird
- Gastvorträge mit Experten und aktuellen Themen aus Forschung und Industrie
Teilnahmevoraussetzungen
Keine
Prüfungsformen
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
- Master Wirtschaftsinformatik
- Master Informatik
- Master Medizinische Informatik
- Master Digital Transformation
Literatur
- Simpson, Kyle (2015-2020): You Don’t Know JS (Yet), Volume 1-6, O’Reilly/Independently published
- Ullenboom, Christian (2024): Spring Boot and Spring Framework 6, Rheinwerk Computing
- Jacobson, Daniel; Brail, Greg; Woods, Dan (2011): APIs: A Strategy Guide: Creating Channels with Application Programming Interfaces, O'Reilly
- Masse, Mark (2011): REST API Design Rulebook: Designing Consistent Restful Web Service Interfaces, O’Reilly
- Porcello, Eve; Banks, Alex (2018): Learning GraphQL: Declarative Data Fetching for Modern Web Apps, O’Reilly
- Bass, Len; Clements, Paul; Kazman, Rick (2021): Software Architecture in Practice, SEI Series in Software Engineering, Fourth Edition, Addison-Wesley Professional
- Osmani, Addy (2023): Learning JavaScript Design Patterns: A JavaScript and React Developer's Guide, Second Edition, O’Reilly
Relevante Standards:
- Ecma International (2025): ECMA-262: ECMAScript® 2025 language specification, 16th Edition, https://tc39.es/ecma262/
- WHATWG (2025): HTML Living Standard, https://html.spec.whatwg.org/
- WHATWG (2025): DOM Living Standard, https://dom.spec.whatwg.org
- WHATWG (2025): Fetch Living Standard, https://fetch.spec.whatwg.org
- GraphQL Foundation (2025): GraphQL Specification, http://spec.graphql.org
Anerkannte Wahlpflichtprüfungsleistung 1- WP
- 0 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 0 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46995
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Anerkannte Wahlpflichtprüfungsleistung 2- WP
- 0 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 0 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46996
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Anerkannte Wahlpflichtprüfungsleistung 3- WP
- 0 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 0 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46997
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Anerkannte Wahlpflichtprüfungsleistung 4- WP
- 0 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 0 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46998
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Design and Modeling of Complex Software Architectures- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46862
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Wissen und Verstehen: Nach Abschluss dieses Moduls werden die Studierenden in der Lage sein,
- Grundprinzipien des Softwareentwurfs zu unterscheiden,
- relevante Werkzeuge und Methoden für den domänenorientierten Entwurf zu unterscheiden und zu kategorisieren,
- aktuelle Forschungsansätze zur Modellierung von Softwarearchitekturen zu benennen und einzuordnen.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen: Nach Abschluss dieses Moduls sind die Studierenden in der Lage,
- eine komplexe Problemstellung/Domäne zu analysieren und in Teilproblem/-domänen zu zerlegen,
- eine komplexe Software-Entwurfsaufgabe im Rahmen eines mehrwöchigen Projekts zu realisieren,
- adäquate Prinzipien des Softwaredesigns auszuwählen und auf konkrete Anwendungsszenarien anzuwenden,
- zentrale Muster auf Ebene der Makro- und Mikroarchitektur zu unterscheiden, zu analysieren und anzuwenden,
- geeignete Methoden für den domänengetriebenen Entwurf auszuwählen, zu kombinieren und anzuwenden.
Kommunikation und Kooperation: Nach Abschluss dieses Moduls sind die Studierenden in der Lage,
- Lösungen kooperativ im Team zu entwickeln und umzusetzen,
- geeignete Methoden für die interdisziplinäre Entwicklung von Lösungen auszuwählen und anzuwenden, insbesondere zusammen mit Domänenexpert*innen ohne technischen Hintergrund,
- ihre Ideen und Lösungen in verschiedenen Formaten wie Gruppenpräsentationen, Code Reviews, Lightning Talks oder Pitches insbesondere vor einem Fachpublikum (z.B. Gästen/Partner*innen aus der Industrie oder aus Forschungsprojekten) zu präsentieren, zu erläutern und zu diskutieren.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität: Nach Abschluss dieses Moduls sind die Studierenden in der Lage,
- Best Practices aus Industrie und Wissenschaft für den Software-Entwurf auszuwählen und anzuwenden,
- Feedback, insbesondere von nicht-technischen Domänenexpert*innen, zu reflektieren und zu bewerten und das erhaltene Feedback selbstständig zur Verbesserung ihrer Lösungskonzepte umzusetzen.
Inhalte
Modulbeschreibung:
In diesem Modul vertiefen Studierende ihre Kompetenzen im Entwurf von Software-Architekturen komplexer Systeme. Die Studierenden lernen, wie sie durch Auswahl und Anwendung geeigneter Prinzipien, Muster und Methoden eine skalierbare, robuste und wartbare Software-Architektur domänengetrieben entwerfen können. Die Analyse und Diskussion solcher Software-Architekturen erfolgt anhand von Praxisbeispielen und konkreten Lösungen aus Forschungsprojekten.
Modulstruktur:
Das Modul umfasst die folgenden Themen:
- Kurze Wiederholung des Bachelor-Stoffs zum Software-Entwurf (z.B. Entwurfsmuster nach Gamma et al., Separation of Concerns, Schichtenarchitektur)
- Vertiefte Aspekte des Software-Entwurfs:
- Prinzipien (z.B. Lose Kopplung - hohe Kohäsion, SOLID)
- Architekturmuster (z.B. Ports and Adapter, CQRS)
- Methoden (z.B. Domain-Driven Design, WAM-Ansatz)
- Charakteristika und Muster moderner Architekturstile (z.B. modulare Architekturen, ereignisbasierte Architekturen, Microservice-Architekturen)
- Modellgetriebener Entwurf, Entwicklung und Rekonstruktion von Software-Architekturen
Lehrformen
- Flipped/Inverted Classroom:
- Online-E-Learning-Materialien mit interaktiven Folien und Videos (asynchrones Selbststudium)
- Interaktive Präsenzveranstaltungen für Aufgaben und Übungen anhand von Praxis- und Forschungsbeispielen (z.B. Coding, Gruppenübungen, Lightning Talks), für zusätzliche Vertiefung und zur Beantwortung und Diskussion von Fragen
- Projektorientiertes Praktikum: Projektaufgabe, die über das gesamte Semester in Teams bearbeitet wird
- Gastvorträge mit Experten und aktuellen Themen aus Forschung und Industrie
Teilnahmevoraussetzungen
Keine
Prüfungsformen
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
- Master Wirtschaftsinformatik
- Master Informatik
- Master Medizinische Informatik
- Master Digital Transformation
Literatur
- Vernon, Vernon (2016): Domain-Driven Design Distilled, Addison-Wesley
- Evans, Eric (2003): Domain-Driven Design: Tackling Complexity in the Heart of Software, Addison-Wesley
- Richardson, Chris (2018): Microservice Patterns: With examples in Java, Manning
- Martin, Robert C. (2017): Clean Architecture: A Craftsman's Guide to Software Structure and Design, Pearson
- Lilienthal, Carola (2019): Sustainable Software Architecture: Analyze and Reduce Technical Debt; dpunkt.verlag
- Bass, Len; Clements, Paul; Kazman, Rick (2021): Software Architecture in Practice, SEI Series in Software Engineering, Fourth Edition, Addison-Wesley Professional
- Gamma, Erich; Helm, Richard; Johnson, Ralph; Vlissides, John (1994): Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software, Addison-Wesley
- Combemale, Benoit; France, Robert; Jézéquel, Jean-Marc; Rumpe, Bernhard; Steel, James; Vojtisek, Didier (2016): Engineering Modeling Languages. CRC Press
- Rademacher, Florian (2022). A language ecosystem for modeling microservice architecture, Phd Thesis, https://dx.doi.org/doi:10.17170/kobra-202209306919
Distributed and Parallel Systems- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
10121
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
- Knows theory of distributed and parallel systems
- Knows critical issues concerning reliable distributed systems
- Knows recent research about partitioning and scheduling for cyber physical systems
- Can assess the feasibility of distributed CPS
- Can implement algorithms for distributed embedded systems
- Can model the behavior of distributed CPS
- Can apply state of the art tools and can develop new tools for distribution
- Can setup tooling and design flows
- Can discuss distribution issues with computer scientists
- Understands the potential of concurrency in CPS
Inhalte
Course Structure
1. Architectures for distributes systems (in principle)
2. Communication
a. Synchronous, Asynchronous
b. Peer-to-Peer, Broadcast, Multicast
c. Protocols
3. Time and States
a. States and Timestamps
b. Clocks
4. Coordination and Agreement
a. Transactions and Concurrency Control
b. Deadlocks
c. Replication and Fault Tolerance
5. Scheduling/Partitioning/Distribution (Multicore/Manycore)
6. Cyber physical systems (CPS)
7. Dependable Systems
8. Programming Paradigms and Methods
Skills trained in this course: theoretical and methodological skills
Lehrformen
- Lectures & Exercises, AMALTHEA and TA tool labs
- e-learning modules on theoretical informatics, tool tutorials
- Presentation and discussion of an industry case by a partner company (e.g. Bosch, BHTC, TA)
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
- MOD2-01- Mechatronic Systems Engineering
- MOD2-02 – Microelectronics & HW/SW Codesign
- MOD-E03 – SW Architectures for Embedded and Mechatronic Systems
Stellenwert der Note für die Endnote
Literatur
- G. Coulouris, J. Dollimore, T. Kindberg, G.Blair: Distributed Systems: Concepts and Design (5th ed.), Addison Wesley, May 2011
- Hermann Kopetz, Real-Time Systems: Design Principles for Distributed Embedded Applications (Real-Time Systems Series), Springer, April 2011
- P. Linington, Z. Milosevic, A. Tanaka, A. Vallecillo. Building Enterprise Systems with ODP: An Introduction to Open Distributed Processing, Chapman & Hall/CRC, September 2011
- P. Koopmann. Better Embedded System Software, Drumnadrochit Education, 2010
- Research Papers: Lamport, Chandy & Lamport
- Other recent research papers
Epidemiology and Applications in Healthcare- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
47402
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Kenntnisse (Wissen):
- kennen die wichtigsten grundlegenden Fachbegriffe aus den Grundlagen der Epidemiologie und Versorgungsforschung und können diese benennen
- kennen den Unterschied zwischen Primärdatenerhebung und Sekundärdaten
- kennen epidemiologische Maßzahlen wie Morbiditätsmaße, Mortalitätsmaße, Absolutes Risiko, Risikodifferenz, Relatives Risiko, Odds Ratio und können diese benennen
- kennen die wichtigsten epidemiologische Studientypen und kennen die typische Einsatzgebiete
- kennen die wichtigsten Verzerrungsquellen, Bias und Confounding und können diese formal beschreiben und zur Abschätzung der Grenzen epidemiologischer Publikationen nutzen
Fertigkeiten
- können epidemiologische Maßzahlen selbständig berechnen
- können geeignete Studientypen bestimmen und für eigene Anwendungen auswählen
- können Fragestellungen für Studien der Epidemiologie und Versorgungsforschung entwerfen
- können geeignete Methoden zur Vermeidung von Verzerrungen auswählen
- können die Durchführung und Ergebnisdarstellung epidemiologischer Studien (in Publikationen) hinterfragen und diskutieren können
- können Miniprojekte aus der Epidemiologie selbstständig im Team planen, durchführen, analysieren und dokumentieren
Kompetenzen (Selbst- und Sozialkompetenz)
- können Ideen und Lösungsvorschläge mündlich und schriftlich formulieren
- können Aufgaben in Übungen und Projekten selbständig lösen und die Ergebnisse präsentieren
- können sich theoretische Inhalte aus wissenschaftlicher Literatur selbstständig erarbeiten und präsentieren
- können in den Übungs- und Projektphasen kooperativ Lösungen erarbeiten
- können in den Projektphasen kooperativ Aufgaben zur Lösung planen, verteilen und gemeinsam durchführen
- können in Diskussionen zielorientiert argumentieren und mit Kritik sachlich umgehen
- können Ergebnisse von Gruppenarbeiten gemeinsam präsentieren
- können Projektergebnisse bewerten und Verbesserungsvorschläge formulieren
Inhalte
- Statistische Verfahren der Epidemiologie
Methoden und Techniken der Datenpräsentation
Deskriptive Statistik und Grundlagen der Zusammenhangsanalyse
- Anwendungsgebiete der Epidemiologie
Herzkreislauf-Epidemiologie, Krebsepidemiologie, Arbeitsepidemiologie, Gesundheitspolitik
- Forschung und Methodik:
Epidemiologisch prüfbare Forschungsfragen und Hypothesen formulieren
Studiendesigns entsprechend der Forschungsfrage entwickeln
Methoden und Konzepte der Erkenntnisgewinnung aus Routinedaten der Versorgung
Datenmanagement und Datenanalyse im Kontext der epidemiologischen Forschung / Versorgungsforschung
- Präsentationsformen (Poster, Vortrag, Podcast usw.)
Lehrformen
- Vorlesung im seminaristischen Stil
- Bearbeitung von praxisnahen Projekten in Einzel- oder Teamarbeit
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
Referat inkl. Präsentation
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
Master Medical Informatics
Literatur
Wird zur Lehrveranstaltung bekannt gegeben
Formal Methods- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46859
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Formale Methoden sind Sprachen zur Modellierung von Softwaresystemen auf einer gewissen Abstraktionsebene. Da sie eine formale Semantik besitzen, können die so beschriebenen Modelle auf ihre Korrektheit analysiert werden. Dies ist insbesondere für softwareintenive Systeme wichtig.
Die Vorlesung vermittelt Kenntnisse und Fähigkeiten in der Modellierung und Analyse von Softwaresystemen. Die Studenten sollen ferner in die Lage versetzt werden, passende Sprachen und Analysetechniken für die Modellierung auszuwählen.
Fach- und Methodenkompetenz:
- die Theorie von formalen Methoden einzusetzen
- Formale Modelle zu komplexen Systemen zu entwerfen, implementieren und analysieren
- Verschiedene formale Methoden und Modelle hinsichtlich Kriterien zu beurteilen
Selbstkompetenz:
Die/der Studierende/r kann Ideen und Lösungsvorschläge schriftlich und mündlich präsentieren, die eigenständige Präsentation von Lösungen tragen zur Entwicklung von Selbstsicherheit/Sachkompetenz bei; die Entwicklung von Strategien zum Wissens- und Kenntniserwerbs werden durch die Kombination (seminaristische) Vorlesung mit eigenständiger Erarbeitung der Inhalte wissenschaftlicher Literatur unterstützt.
Sozialkompetenz:
Kooperations- und Teamfähigkeit wird während der Übungs- und Projektphasen trainiert. Die/der Studierende/r kann in Diskussionen zielorientiert argumentieren und mit Kritik sachlich umgehen; er/sie/es kann vorhandene Missverständnisse zwischen Gesprächspartnern erkennen und abbauen. Ergebnisse aus Gruppenarbeit können gemeinsam präsentiert werden.
Inhalte
- Einbettung von formalen Methoden in den Software-Entwicklungszyklus, Vorgehensmodelle
- Methoden zur formalen Programmentwicklung im Großen
- Formalismen, die in heutigen Programmentwicklungssystemen Verwendung finden:
- Algebraische Spezifikationstechniken
- Zustandsorientierte und zeitbehaftete Spezifikationen
- Behandlung von Nebenläufigkeit
- Verfahren zur Verifikation und Validierung von formalen Entwicklungsschritten, formale Spezifikationssprachen
- Werkzeuge zur formalen Programmentwicklung
Lehrformen
- Vorlesung in Interaktion mit den Studierenden, mit Tafelanschrieb und Projektion
- Vorlesung im seminaristischen Stil, mit Tafelanschrieb und Projektion
- Lösung von praxisnahen Übungsaufgaben in Einzel- oder Teamarbeit
Teilnahmevoraussetzungen
Keine
Prüfungsformen
- Schriftliche Klausurarbeit (Umfang 70%, Dauer 90min)
- Prüfungsleistung: Projekt (Umfang 30%)
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
- bestandene Klausurarbeit
- bestandenes Projekt
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
Master Informatik
Literatur
- Reisig, W. (2013): Understanding Petri Nets – Modeling Techniques, Analysis Methods, Case Studies, Springer
- Clarke, E.M., Grumberg, O., Peled, D.A. (1999): Model Checking, MIT Press
- Baier, C., Katoen, J.-P. (2008): Principles of Model Checking, MIT Press
- Spivey, J.M. (2001): The Z Reference Manual (https://github.com/Spivoxity/zrm/blob/master/zrm-pub.pdf)
- Ruhela, V. (2012): Z Formal Specification Language – An Overview, INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING RESEARCH & TECHNOLOGY (IJERT) Volume 01, Issue 06
- http://www.tapaal.net
- http://www.uppaal.org
Human Centered Digitalization- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
48202
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Knowledge
- Knows relevant theoretical foundations, area: computer science and society
- Know methodical background of case studies and surveys
- Is aware of critical limitations of methods for evaluating impact
- Can analyze the impact of changes in information technology on individuals, environment and society, based upon a given past scenario
- Can evaluate, analyze (and within limits predict) the impact of new products/services on individuals, environment and society, during the concept and development phase
- Can conduct methodologically structured evaluations (e.g. field observation, lab tests) and surveys
- Can discuss impacts of changes in information technology on individuals, environment and society with experts
- Can advise during product/service development potential impacts of product/service structure/features on individuals, environment and society
- Understands scientific publication in the related areas
Inhalte
Digitalization in private and professional domains is influencing intensely and sometimes even revolutionizing people’s life, the way they interact with systems, the way they interact between each other, the way a society changes. Within this course those influences will be addressed from two different viewpoints. From an analytical perspective, former and current developments and their influences will be analyzed and then projected on future trends. From a constructive perspective, those potential influences of e.g. a product or service currently in development will be taken into account to shape the prospective solution.
Course Structure
- Basic Overview “Computer Science & Society”
- Ethics in computer science
- Digital media and art
- Surveillance and privacy
- Artificial Intelligence and responsibility
- Case Studies “Disruptive Changes by Information Technology”
- Digitalization of work life & work environments, processes, products and services
- Evaluation of impacts (personal, environment, society)
Application Focus
Case Studies “Disruptive Changes by Information Technology”
Involvement in projects: Analyzing impacts and potentials for news products and services
Scientific Focus
(Pre-)Studies & surveys about socioeconomic impacts of digitalization
Paper with literature review/state-of-the-art
Skills trained in this course: theoretical knowledge, practical skills and scientific competences
Lehrformen
- Theoretical knowledge: e-learning modules on formal methods, tool tutorials
- Practical Skills: Projects with MechatronicUML
- Scientific Competences: literature review and synthesis into a paper
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
R&D project & Thesis
Stellenwert der Note für die Endnote
Literatur
Changing conference proceedings and journals, e.g.
ICT and Society: 11th IFIP TC 9 International Conference on Human Choice and Computers, HCC11 2014, Turku, Finland, July 30 - August 1, 2014, Proceedings 431 IFIP Advances in Information and Communication Technology, Springer, 2014, ISBN 3662442086, 9783662442081
eHealth: Legal, Ethical and Governance Challenges, Carlisle George, Diane Whitehouse, Penny Duquenoy, Springer Science & Business Media, 2012, ISBN 3642224741, 9783642224744
An Ethical Global Information Society: Culture and democracy revisited
IFIP Advances in Information and Communication Technology, Jacques J. Berleur, Diane Whitehouse, Springer, 2013, ISBN 0387353275, 9780387353272
Human Choice and Computers: Issues of Choice and Quality of Life in the Information Society
Band 98 von IFIP Advances in Information and Communication Technology, Klaus Brunnstein, Jacques Berleur, Springer, 2013, ISBN 0387356096, 9780387356099
IT Nets- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46833
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Fach- und Methodenkompetenz:
Der/die Studierende versteht die Prinzipien, Protokolle und die Architektur von Rechnernetzen sowie der darauf basierenden Anwendungen. Er/sie wendet Verfahren des Netzdesigns auf Layer 2 und Layer 3 an, führt die Konfiguration von Netzkomponenten (Router, Switch) durch und plant die Einrichtung von virtuellen Netzen an. Er/sie versteht den Entwurf und die Implementierung von Kommunikationsprotokollen und ist in der Lage, verteilte Systeme mit physikalischen und virtuellen Netzwerkkomponenten zu konzipieren und zu konfigurieren.
Sozialkompetenz:
Anhand von praktischen Vorführungen sowie eigens erworberen Erfahrungswerten durch praktische Übungen kann er/sie typische und anerkannte Technologien und Verfahren in den Bereichen Datennetzkommunikation und Einsatz virtueller Netzsysteme bewerten.
Inhalte
- Kommunikations- und Referenzmodelle;
- theoretische Verfahren zur Kapazitätsplanung und Berechnung basierend auf statistischen Modellen und Markov-Ketten;
- Netzalgorithmen für Switching - Spanning Tree Protokoll - und Routing - Open Shortest Path First
- Weitverkehrslösungen, wie Multi Protocol Label Switching;
- Virtualisierte Netzgeräte am Beispiel von CumulusVX und OPNSense,
- Netzwerkmanagement auf Basis von SNMP und Einsatz von Zabbix als Überwachungssystem;
- Referenzarchitekturen für Unternehmensnetze und Rechenzentrumsnetze,
- Netzaspekte in Cloud Computing
Lehrformen
- Vorlesung im seminaristischen Stil, mit Tafelanschrieb und Projektion
- Lösung von praxisnahen Übungsaufgaben in Einzel- oder Teamarbeit
Teilnahmevoraussetzungen
Keine
Prüfungsformen
schriftliche Klausurarbeit
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
bestandene Klausurarbeit
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
Master Informatik
Literatur
- Larry L. Peterson Bruce S. Davie: Computer Networks: a system approach, 2.ed., Morgan
Kaufmann - Douglas Comer / David L. Stevens: Internetworking with TCP/IP, Vol.1 und 2, Prentice Hall
Knowledge based systems in medicine- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
47613
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Fach- und Methodenkompetenz:
Die Studierenden sind nach dem Absolvieren des Moduls in der Lage, die verschiedene Arten von Wissen sowie deren Besonderheiten und Unterschiede zu benennen. Sie kennen verschiedene Organisationsstrukturen für die Wissensspeicherung und können diese für gegebene Szenarien hinsichtlich ihrer Eignung bewerten. Sie sind in Lage die verschiedenen Arten von wissensbasierten Methoden und Systemen zu überblicken und zu gegebenen praxisnahen Anwendungsszenarien Lösungs- und Systemkonzepte eigenständig zu entwickeln.
Unter anderen sind die Studierenden in der Lage
- die Wissensarten und deren Verwendung in der Medizin zu benennen und zu erläutern
- den Aufbau und die Funktionsweise wissensbasierter Systeme allgemein und speziell in der Medizin zu beschreiben
- die Modellierung von Wissen verschiedener Wissensarten vorzunehmen
- Technologien und Organisationsstrukturen für rechnerbasierte Wissensspeicherung und -verarbeitung auszuwählen
- Konzepte zur Implementierung von Wissensbasen sowie wissensbasierten und entscheidungsunterstützenden informatischen Artefakten und Systemen in der Medizin zu erstellen und hinsichtlich ihrer Eignung kritisch zu bewerten
- Zusammenarbeit bei Analyse und Recherche neuer Themen
- Diskussionen zu bestimmten Aspekten im Rahmen der Lehrveranstaltung
- Implementierungskompetenz für kleinere Artefakte der wissensbasierten Entscheidungsunterstützung in der Medizin
Inhalte
Prinzipieller Aufbau wissensbasierter und entscheidungsunterstützender Systeme
- Wissensbasis
- Autorensystem für Wissensingenieur
- Inferenzmaschine
- Kontrollmodul
- Faktendatenbasis
- Benutzerschnittstelle
- Schnittstellen zu operativen Informationssystemen
- Medizinische Informationsportale
- Faktendaten- und Handlungsrepositories
- Fallsammlungen und -beschreibungen
- Ontologien
- Medizinische Leitlinien, Klinische Pfade und Algorithmen
- Entscheidungstabellen und -matrizen
- Regelbasierte Systeme
- Semantische Aspekte
- EAV-basierte Kopplung
- Mechanismen der systeminternen Triggerung
- Grundlegende Funktionsweise von ML
- Einsatzmöglichkeiten in der Medizin: Chancen und Risiken
- Bewertung ihrer Zuverlässigkeit und Erklärbarkeit (xAI)
- CPOE
- AMTS-Anwendungen
- Anwendungen zur Verbesserung der Patientensicherheit
- Leitlinienanwendung
- Anwendung klinischer Pfade und Algorithmen
- Labordiagnostik
- entscheidungsunterstützende Systeme in der Differentialdiagnostik
- entscheidungsunterstützende Ansätze in der Bildverarbeitung
Lehrformen
- Vorlesung in Interaktion mit den Studierenden, mit Tafelanschrieb und Projektion
- Vorlesungsbegleitende Bearbeitung von Übungsaufgaben ggf. am Computer in Einzel- oder Teamarbeit mit Präsentation
- Aktives, selbstgesteuertes Lernen durch Einsatz elektronischer Lernmaterialien
- Exkursion
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
semesterbegleitende projektbezogene Arbeit mit Dokumentation und Präsentation inkl. Diskussion, Dauer der Präsentation inkl. Diskussion: 30 Minuten
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
bestandene semesterbegleitende projektbezogene Arbeit mit Dokumentation und Präsentation inkl. Diskussion, mit der Note 4,0 oder besser
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
Master Medizinische Informatik
Literatur
- Acharjya, D. P., & Ma, K. (Eds.). (2024). Computational Intelligence in Healthcare Informatics. Springer.
- Berner, E. S. (2007). Clinical decision support systems (Vol. 233). New York: Springer Science+ Business Media, LLC.
- Hunink, M. M., Weinstein, M. C., Wittenberg, E., Drummond, M. F., Pliskin, J. S., Wong, J. B., & Glasziou, P. P. (2014). Decision making in health and medicine: integrating evidence and values. Cambridge university press.
- Penman, I. D., Ralston, S. H., Strachan, M. W., & Hobson, R. (Eds.). (2022). Davidson's Principles and Practice of Medicine E-Book: Davidson's Principles and Practice of Medicine E-Book. Elsevier Health Sciences.
- Sackett, D. L. (1997, February). Evidence-based medicine. In Seminars in perinatology (Vol. 21, No. 1, pp. 3-5). WB Saunders.
- Simon, G. J., & Aliferis, C. (2024). Artificial intelligence and machine learning in health care and medical sciences: best practices and pitfalls.
- Topol, E. (2019). Deep medicine: how artificial intelligence can make healthcare human again. Hachette UK.
- Warner R., Sorensen D. K., Bouhaddou O.: Knowledge Engineering in Health Informatics. Springer New York 1997.
Machine Learning- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46839
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Die Lehrveranstaltung beschäftigt sich mit der Entwicklung und Analyse von maschinellen Lernverfahren in Anwendungen der Informatik, der Medizinischen Informatik bzw. für allgemeine Informationssysteme. Nach erfolgreicher Teilnahme an der Lehrveranstaltung haben die Studierenden die folgenden Kompetenzen erworben:
Kenntnisse (Wissen):
- kennen die wichtigsten Fachbegriffe des maschinellen Lernens und können damit lernende Systeme erklären.
- Sie können den Einsatz maschineller Lernverfahren für eigene Anwendungsaufgaben implementieren und evaluieren. Dazu kennen die Studierenden typische Anwendungen dieser Methoden.
- kennen Projektmanagementmethoden für Anwendungen des Maschinellen Lernens wie CRISP-DM
- kennen Erklärungskomponenten für maschinelles Lernen und können die Ergebnisse interpretieren
- kennen typische Probleme des maschinellen Lernens wie Overfitting und Information Leakage und können diese vermeiden
- kennen die theoretischen Grenzen maschineller Lernsysteme und können diese formal beschreiben und zur Abschätzung der Grenzen eigener Anwendungen nutzen.
Fertigkeiten
- können maschinelle Lernsysteme für konkrete Anwendungskontexte der Informatik entwerfen, implementieren und analysieren.
- können ethische Grundlagen und Grenzen maschineller Lernsysteme hinterfragen und diskutieren
- können geeignete Methoden des maschinellen Lernens für Anwendungen auswählen
- können einfache Deep Learning Lösungen mit JupyterHub implementieren
- können Miniprojekte mit Industriebezug selbstständig im Team planen, durchführen, analysieren und dokumentieren.
Kompetenzen (Selbst- und Sozialkompetenz)
- können Ideen und Lösungsvorschläge mündlich und schriftlich formulieren
- können Aufgaben in Übungen und Praktika selbständig lösen und die Ergebnisse präsentieren
- können sich theoretische Inhalte zum Thema Maschinelles Lernen aus wissenschaftlicher Literatur selbstständig erarbeiten und präsentieren
- können in den Übungs- und Projektphasen kooperativ Lösungen erarbeiten
- können in den Projektphasen kooperativ Aufgaben zur Lösung planen, verteilen und gemeinsam durchführen
- können in Diskussionen zielorientiert argumentieren und mit Kritik sachlich umgehen
- können Ergebnisse von Gruppenarbeiten gemeinsam präsentieren
- können Projektergebnisse bewerten und Verbesserungsvorschläge formulieren
- können Missverständnisse zwischen Gesprächspartnern erkennen und abbauen
Inhalte
- Nutzung von KNime für das Maschinelle Lernen
- Design von Evaluationsstudien für Maschinelle Lernverfahren und Durchführung solcher Studien
- Lineare Modelle
- Verschiedene Modelle überwachter und unüberwachter Neuronaler Netzwerke
- Lernverfahren für strukturierte Daten: Support Vektor Maschine, Entscheidungsbäume, Random Forest, Gradient Boosting Machines (GBM)
- Nächster Nachbarverfahren, Lazy Learning und Embeddings
- Bayesische Netzwerke
- Unüberwachte Lernverfahren (k-means)
- Kombinationsmodelle (Ensembles, Boosting Machines)
- Deep Learning Modelle (Convolutional Neural Networks (CNN), Long Short Term Memory (LSTM), Transformer Architekturen z.B. BERT, Visual Transformer)
- Deep Learning Konzepte - Transferlernen, Datenvermehrung, Generative Adversarial Networks (GAN)
- Deep Learning - Parallelisierung mit GPUs, Implementierung auf mobilen Plattformen mit geringen Ressourcen
- Large Language Models und Nutzung von Embeddings, Retrieval Augmented Generation (RAG)
- Theoretische Konzepte: Bias-Varianz Dilemma, No Free Lunch Theorem
- Erklärbarkeit von Modellen
- Anwendungen mit Daten verschiedener Modalitäten (Text, Image, Sound), Word2Vec, FastText, Transformer
- Methoden zur Verbesserung der Generalisierungsleistung (Regularisierung, Feature Selektion, Dimensionsreduktion, Komplexitätsanpassung)
- Problemlösung am Beispiel studiengangsbezogener Miniprojekte aus industriellen Anwendungen (studentische Miniprojekte in 2-3er Teams)
Lehrformen
- Vorlesung im seminaristischen Stil, mit Tafelanschrieb und Projektion
- Bearbeitung von Programmieraufgaben am Rechner in Einzel- oder Teamarbeit
- vorlesungsbegleitende Projektarbeiten mit abschließender Präsentation
- Umgedrehter Unterricht (inverted classroom)
Teilnahmevoraussetzungen
Keine
Prüfungsformen
- schriftliche Klausurarbeit (70% der Prüfungsleistung)
- semesterbegleitende Prüfungsleistungen (30% der Prüfungsleistung)
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
- bestandene Klausurarbeit
- erfolgreiche semesterbegleitende Prüfungsleistung (Miniprojekt mit Präsentation)
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
- Master Informatik
- Master Medizinische Informatik
- Master Wirtschaftsinformatik
- Master Digital Transformation
- Master Embedded Systems Engineering
- Master Medical Informatics
Literatur
- C. M. Bishop, Pattern Recognition and Machine Learning, Springer (2006)
- E. Alpaydin, Introduction to Machine Learning (Adaptive Computation and Machine Learning), Revised and Updated Edition, MIT Press (2021)
- I. Goodfellow, Y. Bengio und A. Courville: Deep Learning, MIT Press (2016)
Requirements Engineering- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46910
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Wissen und Verstehen:
- die Rolle des Requirements Engineering (RE) im Kontext heutiger Herausforderungen in Projekten zu erläutern, z.B. der „VUCA world“ (Volatility, Uncertainty, Complexity, Ambiguity)
- verschiedene Kreativitäts- und Erhebungstechniken geeignet zu kombinieren um Anforderungen zu ermitteln, sowie Anforderungen geeignet zu dokumentieren und zu validieren
- zu erläutern, wie verschiedene Aktivität im RE mit generativer KI unterstützt werden können und wo Grenzen liegen
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen:
- Einen RE Prozess in eine Organisation einzupassen und Vorgehensweisen, Techniken und Tools im RE entsprechend den Rahmenbedingungen eines Projekts auszuwählen.
- Anforderungen zielorientiert zu erheben, zu analysieren, zu spezifizieren und zu validieren.
- Mit spezifischen Themen von Anforderungen wie Variabilität und Adaptivität umzugehen.
Kommunikation und Zusammenarbeit:
- Sich Techniken und Methoden im RE selbst zu erschließen und an andere zu vermitteln
- effektiv mit verschiedenen Stakeholdern, z.B. Kunden, Entwicklern und Endbenutzern, zu kommunizieren, um Anforderungen zu entwickeln, zu verfeinern und zu validieren
- in Teams zusammenzuarbeiten, um Konzepte und Lösungen zu entwickeln und dabei unterschiedliche Perspektiven und Interessen abzuwägen
Wissenschaftliches Selbstverständnis / Professionalität:
- RE Kompetenz in einem domänenübergreifenden Team aufzubauen und zu leiten
- die ethische und professionelle Verantwortung zu erkennen, die mit der Umsetzung der Bedürfnisse der Stakeholder in erfolgreiche Systeme verbunden ist
- Praktiken im RE kritisch zu bewerten und Verbesserungen zu identifizieren
Inhalte
- Einführung in das Requirements Engineering
- Definition, Relevanz und Herausforderungen
- Einbettung abhängig von Systemtyp und Projekteigenschaften
- Frameworks (z. B. Jacksons WRSPM-Modell)
- Anforderungsermittlung
- Stakeholder-Identifizierung
- Kreativität und Innovation
- Interviews, Fokusgruppen und Ethnographie
- Brainstorming und kollaborative Workshops
- Anforderungsdokumentation
- Standards für Anforderungsspezifikationen (SRS)
- Informelle Methoden: Prototypen, Storyboards
- Modellierungsanforderungen: i-star, UML, User Stories
- Tools: JIRA, Confluence, ReqIF
- Validierung und Verifizierung
- Qualitätsmerkmale: Vollständigkeit, Konsistenz, Richtigkeit
- Prototyping und Benutzerfeedback
- Strategien zum Testen von Anforderungen
- Anforderungsmanagement
- Priorisierungstechniken: z.B. MoSCoW, Kano, Weighted Scoring
- Traceability
- Auswirkungsanalyse für Änderungen
- Versionierung und Änderungsmanagement
- Verbesserung des RE-Prozesses
- Fortgeschrittene Themen
- Software-Produktlinien, adaptive Systeme und Crowd-basierte Systeme
- Domänenspezifische Sprachen
- Generative KI und natürliche Sprachverarbeitung im RE
Lehrformen
Vorlesung mit Tafelanschrieb und Projektion
Teilnahmevoraussetzungen
Keine
Prüfungsformen
- schriftliche Klausurarbeit, Dauer 90 min (70%)
- semesterbegleitende Prüfungsleistung, als
projektbezogene Arbeit mit Präsentation
(30%)
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
- bestandene Klausurarbeit
- erfolgreiches Miniprojekt (projektbezogene Arbeit)
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
- Master Informatik
- Master Medizinische Informatik
- Master Wirtschaftsinformatik
Literatur
- Klaus Pohl. Requirements Engineering: Fundamentals, Principles and Techniques. Springer, 2025
- Klaus Pohl und Chris Rupp: Basiswissen Requirements Engineering: Aus- und Weiterbildung nach IREB-Standard zum Certified Professional for Requirements Engineering Foundation Level, 2015
- Brian Berenbach, Daniel Paulish, Juergen Kazmeier, Arnold Rudorfer. Software and Systems Requirements Engineering In Practice, McGraw-Hill, March 2009
- Klaus Pohl, Günter Böckle und Frank J. van der Linden. Software Product Line Engineering: Foundations, Principles and Techniques, Springer, Januar 2011
- Søren Lausen. Software Requirements - Styles and Techniques, Addison-Wesley, 2002.
- Ellen Gottesdiener. Requirements by Collaboration - Workshops for Defining Needs. Addison-Wesley, 2002
Selected Aspects of Information Security- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46857
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
90 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Die Studierenden sind in der Lage,
- relevante Begriffe zu definieren, zu differenzieren und zu erklären.
- die entscheidende Bedeutung der Standardisierung in der Informationssicherheit zu verstehen und methodisch umzusetzen.
- praxisrelevante Methoden, Best Practices und Softwaretools anzuwenden.
- Projektaufgaben selbstständig umzusetzen und Ergebnisse zu dokumentieren.
Inhalte
- Abhängig von den für das jeweilige Semester tatsächlich ausgewählten Themen.
- Beispielhafte Themen:
- Informationssicherheitsmanagementsysteme: Grundlagen, ISO/IEC 27000 Reihe, Bedrohungsmodellierung, Risikomanagement
- Betriebssystemsicherheit: Capabilities, AppArmor, SELinux, Linux Härtung
- Netzwerksicherheit: Firewall Systeme, Intrusion Detection/Prevention Systeme (IDS/IPS)
- Software-Sicherheit: Penetration Testing, Static Application Security Testing (SAST)
- Hardware-Sicherheit: CPU Security, Trusted Platform Module (TPM), Smartcards
- Weitere Themen: Privacy, Biometrische Systeme
Die Unterrichtssprache ist englisch.
Lehrformen
- Einzelarbeit
- vorlesungsbegleitende Projektarbeiten mit abschließender Präsentation
Teilnahmevoraussetzungen
Keine
Prüfungsformen
- Projektbezogene Arbeit (100%)
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
- erfolgreiche Projektarbeit
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
- Master Informatik
- Master Medizinische Informatik
- Master Wirtschaftsinformatik
Stellenwert der Note für die Endnote
Literatur
- Abhängig von den für das jeweilige Semester tatsächlich ausgewählten Themen.
Usability Engineering- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
- WP
- 4 SWS
- 6 ECTS
Nummer
46908
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
120 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Wissen und Verstehen
Nach erfolgreicher Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage
- systematisch Gestaltungslösungen zu entwickeln und auf deren Gebrauchstauglichkeit zu prüfen
- Forschungsdesigns zu erstellen, durchzuführen und auszuwerten
Nach erfolgreicher Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage
- methodische Abwägungen vorzunehmen und Auswahlen zu begründen
Kommunikation und Kooperation
Durch die erfolgreiche Teilnahme am Modul werden Studierende
- gemeinsam als Kleingruppe ein eigenes Forschungsvorhaben planen und umsetzen
- das Vorgehen in einem gemeinsamen Projekt einüben
Wissenschaftliches Selbstverständnis / Professionalität
Nach erfolgreicher Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage
- über die Methodik ihres Fachgebiets und darüber hinaus zu reflektieren und konkrete Arbeiten auf deren Methodik zu untersuchen
Inhalte
- Grundbegriffe Usability
- Bezüge und Anknüpfpunkte zu Mensch-Computer-Interaktion
- Usability Engineering – frühe Ansätze
- Studiendesign und Evaluationsmethoden
- Projektarbeit
- Spezialkapitel: Usability bezogen auf einen aktuellen Forschungsgegenstand
Lehrformen
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
Semesterbegleitleistung durch Arbeitsaufträge (20%)
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
- Hausarbeit und Referat (80%)
- Semesterbegleitleistung (20%)
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
- Master Informatik
- Master Medizinische Informatik
- Master Wirtschaftsinformatik
- Master Digital Transformation
- Master Embedded Systems Engineering
- Master Medical Informatics
Literatur
DIN EN ISO 9241
Wilde, T., Hess, T. (2007): Forschungsmethoden der Wirtschaftsinformatik. Wirtsch. Inform. 49, 280–287.
Aktuelle Forschungspapiere zum Thema Usability und User Experience
Standardisierte Fragebogeninstrumente zum Thema Usability und User Experience
3. Studiensemester
MI Teamproject- PF
- 2 SWS
- 6 ECTS
- PF
- 2 SWS
- 6 ECTS
Nummer
47641
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
30 h
Selbststudium
150 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
Kenntnisse (Wissen):
- kennen die Methoden der qualifizierten Literaturrecherche
- kennen Methoden zur Auswahl von Softwareframeworks
- kennen den aktuellen Forschungsstand des ausgewählten Projekts
Fertigkeiten
- können Zwischen- und Endergebnisse verständlich formulieren und präsentieren
- können Methoden der medizinischen Soft- bzw. Hardwareentwicklung im wissenschaftlichen Kontext anwenden
- können ein vorgegebenes Thema aus dem Kontext aktueller Forschung zur medizinischen Informatik wissenschaftlich im Team bearbeiten
- können Experimente entwerfen, um die Leistungsfähigkeit der Projektlösung zu demonstrieren
- können für ihr gewähltes Thema den Stand der Wissenschaft einordnen und darstellen sowie eigene Ansätze zur Weiterentwicklung finden.
Kompetenzen (Selbst- und Sozialkompetenz)
- können die Organisation und Entwicklung eines wissenschaftlichen Projektes gemeinsam meistern (die Studierenden organisieren die Aufgabenverteilung und Überprüfung selbstständig)
- können Ideen und Lösungsvorschläge mündlich und schriftlich formulieren
- können in den Projektphasen kooperativ Aufgaben zur Lösung planen, verteilen und gemeinsam durchführen
- können in Diskussionen zielorientiert argumentieren und mit Kritik sachlich umgehen
- können Ergebnisse von Gruppenarbeiten gemeinsam präsentieren
- können Projektergebnisse bewerten und Verbesserungsvorschläge formulieren
- können Missverständnisse zwischen Gesprächspartnern erkennen und abbauen
Inhalte
Auf Basis einer kurzen einführenden Darstellung der Anwendung bzw. des Anwendungsbereiches des Projektes werden Aufgaben zur selbstständigen Bearbeitung durch das Team vergeben, die nach Maßgabe guter wissenschaftlicher Praxis durchzuführen sind und auch eine komplexere softwaretechnische Implementierung enthalten sollen. Idealerweise mündet das Ergebnis in einer wissenschaftlichen gemeinsamen Publikation.
Lehrformen
- Gruppenarbeit
- Projektarbeit
- eigenständige wissenschaftliche Bearbeitung
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
- Projektpräsentation und Abgabe von Dokumentation und Softwareartefakten
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
- erfolgreiche Gruppenpräsentation und Abgabe der Softwareartefakte. Individuelle Notenvergabe nach den gleichgewichteten Kriterien: Teamarbeit, Softwarebeitrag, Mangementbeitrag, Dokumentationsbeitrag, Präsentation
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
Master Medizinische Informatik
Master Medical Informatics
Stellenwert der Note für die Endnote
Literatur
Literatur muss von den Studierenden selbst in Bezug zum gewählten Thema ermittelt werden.
Research Project- PF
- 4 SWS
- 12 ECTS
- PF
- 4 SWS
- 12 ECTS
Nummer
47652
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1
Kontaktzeit
60 h
Selbststudium
360 h
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen
- Kennt den Stand der Technik auf einem bestimmten wissenschaftlichen Gebiet
- Kennt offene Forschungsfragen in diesem Bereich
- Kennt die relevante Literatur
- Kennt die Methodik und Werkzeuge zur Durchführung des Projekts
Fertigkeiten
- Kann ein eigenes Forschungsprojekt definieren und planen
- Kann eine geeignete Forschungsmethodik anwenden
- Kann eigene Forschungsergebnisse erstellen
- Kann Projektdurchführung, Methodik und Ergebnisse in einem wissenschaftlichen Bericht beschreiben
- Kann eine Forschungsarbeit über das gewählte Thema verfassen
Kompetenz - (Selbst- und Sozialkompetenz)
- Kann ein eigenes, komplexeres wissenschaftliches Forschungsprojekt durchführen
- Beherrscht Unsicherheiten und unbekannte Themen in einem neuen Gebiet
- Kann Ergebnisse präsentieren und verteidigen (in einem Kolloquium oder auf einer Konferenz)
Inhalte
Aufbau des Kurses
Die Studierenden wählen ein Thema aus einem der laufenden Projekte oder ein Thema aus der Medizinischen Informatik am Universitätsklinikum Essen. Sie erhalten individuelle Beratung und Feedback. Während des Semesters schreiben die Studierenden eine Projektarbeit und stellen diese am Ende des Semesters in einem Kolloquium vor.
Hervorragende Ergebnisse sollen publiziert und auf einer Konferenz (mündlich oder als Poster) präsentiert werden (kann auch in Verbindung mit der Masterarbeit erfolgen).
Berufsfeldorientierung
Das Forschungsprojekt (Thesis) wird im Zusammenhang mit einem Forschungsprojekt der Medizinischen Informatik durchgeführt. Es wird empfohlen, das Projekt und die Abschlussarbeit im Rahmen eines Praktikums/Studentenjobs in der Medizininformatik oder im Rahmen eines Forschungsprojekts an einer Universität oder einem Forschungsinstitut durchzuführen.
Lehrformen
- Projektarbeit, in einem wissenschaftlichen Projekt oder im Rahmen eines Praktikums in der Industrie
- Verfassen eines wissenschaftlichen Berichts
- Präsentationen zur Vermittlung und Diskussion der Ergebnisse
- Individuelle Begutachtung und Feedback zu Arbeiten und Präsentationen
Teilnahmevoraussetzungen
Prüfungsformen
Kolloquium
Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten
Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)
Stellenwert der Note für die Endnote
Literatur
4. Studiensemester
Masters Thesis and Colloquium- PF
- 0 SWS
- 30 ECTS
- PF
- 0 SWS
- 30 ECTS
Nummer
103
Sprache(n)
en
Dauer (Semester)
1