Tensor-on-Tensor Regression for Human Motion Prediction in an Industrial Collaborative Setting

… ist der Titel des Roland-Mittermeir-Preises 2022 und wurde vom Förderverein Technische Fakultät mit EUR 1.500,00 ausgezeichnet. Der Autorin und Preisträgerin, Frau Dipl.-Ing.in Lorena Anna-Maria Gril, BSc wurde der Preis im Rahmen einer TEWI-Veranstaltung (gemeinsam mit der Vergabe der TEWI-Schüler*innenpreise und Best Performer Awards) am 22. September 2023 übergeben und die Arbeit wird hier kurz vorgestellt:

To ensure the safety of collaborative workspaces between humans and robots in industrial applications, the detection of dangerous situations that are not based on physical contact is essential. Therefore, the aim of the thesis, which was carried out in cooperation with Joanneum Research, is to develop a suitable prediction model that predicts potentially dangerous collisions between humans and robots. Since humans are the main source of uncertainty in such work environments, predictions about their future movements in the robotic system can be used to avoid physical contact. A common approach is to predict repetitive human movements using artificial neural networks, for example. In this work, a tensor-based approach is used to predict future movements based on the movement patterns of past seconds.
The data collection used the Optitrack system, which recorded x, y and z coordinates of 10 markers attached to the body during industrial assembly work. For example, the markers were attached to the hip, spine, shoulder, head, elbow, and hand. Two sets of data were recorded with different people. There are several challenges in modelling with the data obtained.

Firstly, the body has different characteristics that need to be taken into account. For example, the length between the hand and the elbow is fixed.

  1. Since people are not able to perform assembly operations in exactly the same way, all movement cycles are of different lengths.
  2. There is also a correlation between the individual joints. For example, to enable the movement of the hand, the elbow and shoulder must make certain movements. In addition, the data is highly dimensional.
  3. The biggest challenge is that the predictions have to be made in real time.
    To consider the limitations of the human body (1), the data was transformed into joint angle space, where the lengths between the body parts are fixed when calculating back. To be able to perform modelling, a reference movement was created. The training data was stretched or compressed to the same length, then the median of the data at each time step was used to determine the reference cycle, thus also addressing the different lengths (2) of the movement recordings. For modelling purposes, four seconds were used along the reference movement to predict one second of movement. The properties of a tenor-based model allowed both the correlations between the joints and the high dimensionality (3) to be considered. Predictions could be made through a similarity measure that compares new movements with the reference movement. These predictions were calculated in real time (4), as the required computational operations were not complex.
    The results depend on the parameters of the model, but a median overall error of prediction to the original data was found for all markers from 15-40 cm. In addition, the method was compared with the predictions of a neural network. On average, the presented method achieved a 50 cm lower total error.
    In summary, the developed method addressed all challenges and achieved better results than the frequently used comparison method.
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Förderverein Technische Fakultät an der Universität Klagenfurt vergibt Roland-Mittermeir-Preis

Klagenfurt, Österreich / 22. September 2023 – Der Roland-Mittermeir-Preis prämiert die besten Masterarbeiten aller Studien der Technischen Fakultät an der Universität Klagenfurt. Antragsberechtigt sind Absolventinnen und Absolventen aller Studienrichtungen der Technischen Fakultät der Universität Klagenfurt, die Mitglied beim Förderverein sind und deren Masterarbeit mit “Sehr Gut” beurteilt wurde. D.h. Absolventinnen und Absolventen der folgenden Masterstudien: Informatik, Informationsmanagement, Informationstechnik, Technische Mathematik bzw. Lehramtsstudien mit einem Unterrichtsfach der TEWI zugeordnet (sofern die Masterarbeit einem dieser Unterrichtsfächer zuzuordnen ist).

Beurteilungskriterien für die Zuerkennung des Preises sind strikt fachlicher qualitätsbezogener Natur. Sie umfassen die Aspekte: wissenschaftlicher Gehalt, Innovationsgehalt und Umsetzbarkeit, Klarheit der Darstellung und Qualität der Ausführung. Die Zuerkennung des Preises erfolgt durch eine Jury per Vorstandsbeschluss. Der Roland-Mittermeir-Preis ist mit € 1.500,– dotiert.

Für die Ausschreibung des Roland-Mittermeir-Preises 2022 wurde aus den zahlreichen Einreichungen eine Gewinnerin ermittelt.

Frau Dipl.-Ing.in Lorena Anna-Maria Gril, BSc

„Tensor-on-Tensor Regression for Human Motion Prediction in an Industrial Collaborative Setting“

Roland-Mittermeir-Preis (v.l.n.r.): Lorena Anna-Maria Gril, Michael Kollienz (Obmann Förderverein Technische Fakultät, Raiffeisen Rechenzentrum)

Der Preis wurde in einer gemeinsamen Veranstaltung mit den TEWI-Schüler*innenpreisen und den Best Performer Awards am 22. September 2023 übergeben.

Rückfragen: Christian Timmerer (Geschäftsführer), Institut für Informationstechnologie (ITEC), Universität Klagenfurt, Universitätsstraße 65 – 67, A-9020 Klagenfurt, Telefon: ++43 463/2700-3621, Email: christian.timmerer@aau.at


Über den Förderverein Technische Fakultät

Der Förderverein Technische Fakultät an der Universität Klagenfurt verfolgt das Ziel, die Technische Fakultät bei der Erfüllung ihrer Aufgaben in Forschung und Lehre zu fördern und die Arbeit der Mitglieder, Studierenden und Absolvent*innen zu unterstützen. Ein weiteres wesentliches Ziel ist die Intensivierung des Erfahrungs- und Erkenntnisaustausches zwischen Wissenschaft und Praxis. Mit fast 200 Mitgliedern ist er der anzahlstärkste (Förder-)Verein im Umfeld der Universität Klagenfurt.

Über die Universität Klagenfurt

Die Universität Klagenfurt hat sich seit ihrer Gründung anno 1970 als eine von sechs staatlichen Universitäten mit breitem Fächerspektrum in Österreich etabliert. Mehr als 12.000 Studierende lernen und forschen an der Universität Klagenfurt, etwas mehr als 2.000 davon kommen aus dem Ausland. Etwa 1.500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter streben nach qualitativen Höchstleistungen in Lehre und Forschung. In den Times Higher Education World University Rankings 2022, die den Anspruch hegen, die 1.400 besten Universitäten weltweit zu reihen, rangiert sie in der Platzgruppe 351-400, Platz 5 in Österreich. Im Ranking der besten jungen Universitäten der Welt unter 50 Jahren (The Young University Rankings 2022) findet man sie auf Platz 77 weltweit (von 790 gelisteten Universitäten). Im Fachbereich Computer Science belegt die Universität Klagenfurt in der Platzgruppe 201-250 den vierten Rang unter den österreichischen Universitäten. Eines ihrer Forschungsstärkefelder sind „Vernetzte und autonome Systeme“.

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Mitarbeiter:in IT-Sicherheit / Cyber Security (m/w/d)

Möchten Sie folgende Aufgaben übernehmen?

  • Kontinuierliche Überprüfung der Infrastrukturlandschaft auf mögliche Risiken
  • ​Sicherstellung von „up to date“ IT-Security Tools und Lösungen
  • Ansprechpartner für alle relevanten Themen der IT-Security
  • Erstellung und Prüfung von strategischen und technischen Konzepten zur Sicherstellung der IT-Sicherheit
  • Einbringung der IT-Sicherheitsexpertise im Team in den unterschiedlichen Phasen der Projekte
  • Entwicklung und Verbesserung von Desaster Recovery Plänen und Testszenarien
  • Analyse von Sicherheitsvorfällen und Ableitung von Gegen- und Verbesserungsmaßnahmen​
  • Überwachung der Einhaltung von gesetzlichen und unternehmensrelevanten Datenschutz- und Informationssicherheitsvorschriften​

Überzeugen Sie uns fachlich und persönlich

  • Betriebssystem- und Netzwerkkenntnisse von Vorteil
  • 2-3 jährige Erfahrung im Bereich IT-Sicherheit
  • Verständnis von Infrastrukturkomponenten (Netzwerk, Storage, etc.)
  • Analytische- und mathematische Fähigkeiten
  • Englischkenntnisse
  • Teamfähigkeit und Selbständigkeit

Weitere Informationen zur Stellenausschreibung finden Sie hier!

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A Game of Chess is Like a Swordfight: Melee Combat and the Dramatical Ideal in Contemporary Tabletop Gaming

Friday, June 30, 2023 | 07:30 pm (CET) | Room: O.0.01 (Stiftungsgebäude) | AAU Klagenfurt

Sen.-Scientist Dr. Felix Schniz, BA MA | AAU Klagenfurt

Abstract: The simulation of melee combat is central to many contemporary and traditional strategic games and simulations. In order to elevate this element of play from mere exercises of stats-comparison and dice rolling to a meaningful experience of play, strategy games rely on a rich plethora of cultural motives as deciding factors of their mechanic design. On the example of Samurai-themed skirmishing games, my talk elaborates on the impact that (popular) culture and other inspirations have on gaming experiences. It provides concrete examples from Japanese history, its traditional cinema, and postmodern Western reflections of Japanese cultural practices. Based on these insights, it compares four tabletop strategy games, muses on which phenomena they have adapted in their mechanics, and asks why or why not they may succeed in capturing a cultural essence via their rules.

Ultimately, this comparative approach shall serve to decipher the interplay of dice mechanics and aesthetic properties as the longing for a dramatic ideal in tabletop gaming and encourage participants to reflect on the idea in a subsequent, shared gaming experience.

Bio: Felix Schniz is the co-founder and programme director of the master’s programme Game Studies and Engineering at Universität Klagenfurt, Austria. His research focuses on experiences in virtual worlds, promenadology, genre theory, and the subjective quality of the medium videogame.

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Miniatures Design for Tabletop Games

Friday, June 30, 2023 | 07:00 pm (CET) | Room: O.0.01 (Stiftungsgebäude) | AAU Klagenfurt

Ben Calvert-Lee

Abstract: Exploring the development and production pipelines for miniatures in the tabletop wargaming industry. Including a look at the career route taken by the speaker, a case study on developing anatomical archetypes for consistent design outcomes, and a brief look at the various production methods available to the industry.

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From mind to Meta. How to Expand on a Game while Breaking the Mold

Friday, June 30, 2023 | 06:30 pm (CET) | Room: O.0.01 (Stiftungsgebäude) | AAU Klagenfurt

Skerolf Dickinger | Implementation Lead @ Takeda Manufacturing AG

Abstract: How does a development team expand on an already existing game?
We will look at the two community driven and committee led expansions to the abandoned Tabletop game ‚GuildBall‘ and explore the stages of development that the game went through. The art and lore driven approach employed will show us how rough sketches and concept ideas become a fully fledged ruleset and ultimately miniatures that can be put on the table. We will also explore pitfalls in rules design like over complicating abilities, the lack of streamlining across the game or simply creating expansions who break the game instead of the mold.

Bio: Computer and Information Sciences at Paris Lodron University of Salzburg.

Programmer and Business Analyst at KHG Software Regau and DBA / Local IT Support Lead at Infoscore Austria GmbH.

After 9 years Systems Analyst and development to Senior Systems Analyst (Baxter / Baxalta / Shire / Takeda) Implementation Lead (Digital Quality & EHS / Lab Systems) at Takeda Manufacturing AG since 2021 responsible for Agile Leadership for ongoing implementation projects, Implementation Coordination, Technical review of AWS environment and Onboarding of external agile project management resources.

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Beyond NP: Reasoning with Quantified Boolean Formulas

Friday, June 16, 2023 | 12:30 pm (CET) | Room: S.2.69 | Alpen-Adria Universität Klagenfurt

Univ.-Prof.in Dr.in Martina Seidl | Institute for Symbolic Artificial Intelligence | JKU Linz

Abstract: As the prototypical NP-complete problem SAT, the decision problem of propositional logic, is considered to be hard. Despite this hardness, SAT is very successfully applied in many practical domains, because very powerful reasoning techniques are available. There are, however, problems that cannot be efficiently encoded in SAT. For such problems, formalisms with decision problems beyond NP are necessary. One of such formalisms are quantified Boolean formulas (QBFs), the extension of propositional logic with existential and universal quantifiers over the Boolean variables. The QBF decision problem is PSPACE-complete, making QBF well suitable for encoding and solving many problems from formal verification, synthesis, and artificial intelligence. In this talk, we give a short tour through recent developments in QBF solving.

Bio: Martina Seidl is a full professor of artificial intelligence at the Johannes Kepler University (JKU) in Linz. She obtained her PhD from TU Wien where she worked several years in the Business Informatics Group. In 2010,  she became assistant professor and in 2016 associate professor at the Institute for Formal Models and Verification of the JKU.  Since 2020 she is head of the Institute for Symbolic Artificial Intelligence. In her research, she develops symbolic reasoning techniques based on computational logic. She especially focuses on the theory and practice of quantified Boolean formulas (QBFs) and their applications in the context of formal verification and artificial intelligence.

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Analysis of Photovoltaic Systems‘ TVET in Palestine

Thursday, June 22, 2023 | 10:00 am (CET) | Room: HS 9 | Alpen-Adria Universität Klagenfurt

Priv.Doz. Tamer Khatib, MSc. PhD.

Abstract: This talks presents a mapping of technical vocational education and training (TVET) for photovoltaic (PV) systems in Palestine. A comprehensive analysis of PV system TVET courses as well as PV system market in Palestine will be presented in this talk. This analysis covers the content of PV TVET courses, the ability of courses’ trainers, training tools and labs, required skills as well as the ability of TVET graduates.  Moreover, feedback from photovoltaic system’s experts as well as owners and users of PV systems (corporate size) will be presented. Finally future required topics for training are predicted based on market analysis. Moreover, future jobs in the field of photovoltaic system are predicted as well.

Bio: Tamer is researcher in photovoltaic power systems. He holds a B.Sc. degree in electrical engineering from An-Najah National University (ANNU), as well as a M.Sc. degree and a Ph.D degree in electrical, electronic and systems engineering from National University of Malaysia (UKM). In addition he holds Habilitation degree in renewable and sustainable energy from Alpen Adria Universitat (AAU).

Currently he is an Associate professor of renewable energy and Director of Scientific Centers at ANNU. In addition to that, he is the director of An-Najah Company for Consultancy and Technical Studies (sister research company of ANNU). So far, he has 2 patents, 4 books and 140 research articles, while his current h-index is 40. He has supervised 4 Ph.D researches, 22 master researches and 60 bachelor researches.

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App-Entwicklung als Karriere: Was kommt nach dem Abschluss?

Dienstag, 20. Juni 2023 | 10:00 Uhr | HS 10 | Alpen-Adria-Universität Klagenfurt

Kevin Chromik | iOS Entwickler bei waipu.tv

Abstract: In diesem Gastvortrag wird Kevin über seine persönliche Karriere als Absolvent des Studiengangs Informations-management an der Universität Klagenfurt sprechen. Er teilt seine Erfahrungen als Mobile Entwickler in der Praxis und gibt Einblicke in seine Arbeit als Teilzeit-YouTuber. Die Zuhörer erwartet eine interessante Reise durch Kevins Karriere und ein tieferer Einblick in die Welt der mobilen Entwicklung bei verschiedenen Unternehmen, wie die Zukunft der Softwareentwicklung aussehen kann und wie er parallel einen YouTube-Kanal für IT-Interessierte aufgebaut hat.

Bio: Kevin Chromik ist ein engagierter IT-Fachmann, spezialisiert auf iOS-Entwicklung. Nach seinem Masterabschluss in Wirtschaftsinformatik an der Alpen-Adria-Universität Klagenfurt im Jahr 2016, arbeitet er seit 10 Jahren in der IT-Branche, aktuell als Senior iOS Entwickler bei waipu.tv, einem etablierten TV Streaming Anbieter.

Außerhalb seiner Haupttätigkeit ist Kevin als YouTuber aktiv, wo er Tutorials zur Softwareentwicklung erstellt und tiefe Einblicke in die IT-Karrierewelt bietet. Darüber hinaus produziert er Videos für große Marken als Auftragsarbeiten und hat sich eine Social-Media-Followerschaft von rund 50.000 Menschen aufgebaut. Kevin lebt und arbeitet in München und ist stets darauf bedacht, seine Expertise und Erfahrungen zu teilen.

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