Building an Academic Cloud for 500,000 Users

Under the brand name “sciebo – the Campuscloud” (derived from “science box”) a consortium of more than 20 research and applied science universities started a large scale cloud service for about 500,000 students and researchers in North Rhine-Westphalia, Germany’s most populous state. Starting with the much anticipated data privacy compliant sync & share functionality, sciebo offers the potential to become a more general cloud platform for collaboration and research data management which will be actively pursued in upcoming scientific and infrastructural projects. This project report describes the formation of the venture, its targets and the technical and the legal solution as well as the current status and the next steps.

Rahmenwerk für zielgruppenorientiertes Blended E-Learning im MINT-Bereich im Kontext des Lebenslangen Lernens

Das heutige Leben der Menschen ist vom Internet durchdrungen, kaum etwas ist nicht „vernetzt“ oder „elektronisch verfügbar“. Die Welt befindet sich im Wandel, die „Informationsgesellschaft“ konsumiert in Echtzeit Informationen auf mobilen Endgeräten, unabhängig von Zeit und Ort. Dies gilt teilweise auch für den Aus- und Weiterbildungssektor: Unter „E-Learning“ versteht man die elektronische Unterstützung des Lernens. Gelernt wird „online“; Inhalte sind digital verfügbar. Zudem hat sich die Lebenssituation der sogenannten „Digital Natives“, der jungen Individuen in der Informationsgesellschaft, verändert. Sie fordern zeitlich und räumlich flexible Ausbildungssysteme, erwarten von Bildungsinstitutionen umfassende digitale Verfügbarkeit von Informationen und möchten ihr Leben nicht mehr Lehr- und Zeitplänen unterordnen – das Lernen soll zum eigenen Leben passen, lebensbegleitend stattfinden. Neue „Lernszenarien“, z.B. für alleinerziehende Teilzeitstudierende oder Berufstätige, sollen problemlos möglich werden. Dies soll ein von der europäischen Union erarbeitetes Paradigma leisten, das unter dem Terminus „Lebenslanges Lernen“ zusammengefasst ist. Sowohl E-Learning, als auch Lebenslanges Lernen gewinnen an Bedeutung, denn die (deutsche) Wirtschaft thematisiert den „Fachkräftemangel“. Die Nachfrage nach speziell ausgebildeten Ingenieuren im MINT-Bereich soll schnellstmöglich befriedigt, die „Mitarbeiterlücke“ geschlossen werden, um so weiterhin das Wachstum und den Wohlstand zu sichern. Spezielle E-Learning-Lösungen für den MINT-Bereich haben das Potential, eine schnelle sowie flexible Aus- und Weiterbildung für Ingenieure zu bieten, in der Fachwissen bezogen auf konkrete Anforderungen der Industrie vermittelt wird. Momentan gibt es solche Systeme allerdings noch nicht. Wie sehen die Anforderungen im MINT-Bereich an eine solche E-Learning-Anwendung aus? Sie muss neben neuen Technologien vor allem den funktionalen Anforderungen des MINTBereichs, den verschiedenen Zielgruppen (wie z.B. Bildungsinstitutionen, Lerner oder „Digital Natives“, Industrie) und dem Paradigma des Lebenslangen Lernens gerecht werden, d.h. technische und konzeptuelle Anforderungen zusammenführen. Vor diesem Hintergrund legt die vorliegende Arbeit ein Rahmenwerk für die Erstellung einer solchen Lösung vor. Die praktischen Ergebnisse beruhen auf dem Blended E-Learning-System des Projekts „Technische Informatik Online“ (VHN-TIO).

Automatic Data Normalization and Parameterization for Optical Motion Tracking

Methods for optical motion capture often require timeconsuming manual processing before the data can be used for subsequent tasks such as retargeting or character animation. These processing steps restrict the applicability of motion capturing especially for dynamic VR-environments with real time requirements. To solve these problems, we present two additional, fast and automatic processing stages based on our motion capture pipeline presented in [HSK05]. A normalization step aligns the recorded coordinate systems with the skeleton structure to yield a common and intuitive data basis across different recording sessions. A second step computes a parameterization based on automatically extracted main movement axes to generate a compact motion description. Our method does not restrict the placement of marker bodies nor the recording setup, and only requires a short calibration phase.

E-Learning praktisch erlebbar machen

Dieser Projektbericht beschreibt eine Lehrveranstaltung, die den Studierenden in der Theorie genau das vermittelte, was sie direkt in der Praxis erfahren konnten: E-Learning. Die enge Koppelung von Wissensvermittlung und praktischer Umsetzung setzte auf ein ungewöhnliches Modell der Lernzeitorganisation. Von den Lernenden wie vom Lehrenden verlangte das Blended-Learning-Seminar die Bereitschaft, das übliche Selbstverständnis in Lehr-Lern-Kontexten an Hochschulen zu überdenken. Dieser Bericht stellt die inhaltliche und strukturelle Ausgangssituation dar, beschreibt die Organisation der Veranstaltung sowie die eingesetzten Methoden und Mittel und reflektiert die Lernerfolge.

Generisches Framework Studi-App

Mit der Idee eines generischen, an vielfältige Hochschulanforderungen anpassbaren Studierenden-App-Frameworks haben sich innerhalb des Arbeitskreises Web der ZKI ca. 30 Hochschulen zu einem Entwicklungsverbund zusammengefunden. Ziel ist es, an den beteiligten Einrichtungen eine umfassende Zusammenstellung aller elektronischen Studienservices zu evaluieren, übergreifende Daten- und Metadatenmodelle für die Beschreibung dieser Dienste zu erstellen und Schnittstellen zu den gängigen Campusmanagementsystemen sowie zu Infrastrukturen der elektronischen Lehre (LMS, Druckdienste, elektronischen Katalogen usw.) zu entwickeln. In einem abschließenden Schritt werden auf dieser Middleware aufsetzende Studienmanagement-Apps für Studierende erstellt, die die verschiedenen Daten- und Kommunikationsströme der standardisierten Dienste und Kommunikationskanäle bündeln und in eine für den Studierenden leicht zu durchschauende, navigationsfreundliche Aufbereitung kanalisiert. Mit der Konzeption eines dezentralen, über eine Vielzahl von Hochschulen verteilten Entwicklungsprojektes unter einer zentralen Projektleitung wird sichergestellt, dass redundante Entwicklungen vermieden, bundesweit standardisierte Serviceangebote angeboten und Wissenstransferprozesse zwischen einer Vielzahl von Hochschulen zur Nutzung mobiler Devices (Smartphones, Tablets und entsprechende Apps) angeregt werden können. Die Unterstützung der Realisierung klarer Schnittstellenspezifikationen zu Campusmanagementsystemen durch deren Anbieter kann durch diese breite Interessensgemeinschaft ebenfalls gestärkt werden. Weiterhin zentraler Planungsinhalt ist ein Angebot für den App-Nutzer zum Aufbau eines datenschutzrechtlich integeren, persönlichen E-Portfolios. Details finden sich im Kapitel Projektziele weiter unten.

(Table 1) Organic carbon and radiogenic isotopes analysis of DSDP Hole 22-218 sediments

Modern erosion of the Himalaya, the world's largest mountain range, transfers huge dissolved and particulate loads to the ocean. It plays an important role in the long-term global carbon cycle, mostly through enhanced organic carbon burial in the Bengal Fan. To understand the role of past Himalayan erosion, the influence of changing climate and tectonic on erosion must be determined. Here we use a 12 Myr sedimentary record from the distal Bengal Fan (Deep Sea Drilling Project Site 218) to reconstruct the Mio-Pliocene history of Himalayan erosion. We use carbon stable isotopes (d13C) of bulk organic matter as paleo-environmental proxy and stratigraphic tool. Multi-isotopic - Sr, Nd and Os - data are used as proxies for the source of the sediments deposited in the Bengal Fan over time. d13C values of bulk organic matter shift dramatically towards less depleted values, revealing the widespread Late Miocene (ca. 7.4 Ma) expansion of C4 plants in the basin. Sr, Nd and Os isotopic compositions indicate a rather stable erosion pattern in the Himalaya range during the past 12 Myr. This supports the existence of a strong connection between the southern Tibetan plateau and the Bengal Fan. The tectonic evolution of the Himalaya range and Southern Tibet seems to have been unable to produce large re-organisation of the drainage system. Moreover, our data do not suggest a rapid change of the altitude of the southern Tibetan plateau during the past 12 Myr. Variations in Sr and Nd isotopic compositions around the late Miocene expansion of C4 plants are suggestive of a relative increase in the erosion of High Himalaya Crystalline rock (i.e. a simultaneous reduction of both Transhimalayan batholiths and Lesser Himalaya relative contributions). This could be related to an increase in aridity as suggested by the ecological and sedimentological changes at that time. A reversed trend in Sr and Nd isotopic compositions is observed at the Plio-Pleistocene transition that is likely related to higher precipitation and the development of glaciers in the Himalaya. These almost synchronous moderate changes in erosion pattern and climate changes during the late Miocene and at the Plio-Pleistocene transition support the notion of a dominant control of climate on Himalayan erosion during this time period. However, stable erosion regime during the Pleistocene is suggestive of a limited influence of the glacier development on Himalayan erosion.

Changing the Face of Traditional Education

At large, research universities, a common approach for teaching hundreds of undergraduate students at one time is the traditional, large, lecture-based course. Trends indicate that over the next decade there will be an increase in the number of large, campus courses being offered as well as larger enrollments in courses currently offered. As universities investigate alternative means to accommodate more students and their learning needs, Web-based instruction provides an attractive delivery mode for teaching large, on-campus courses. This article explores a theoretical approach regarding how Web-based instruction can be designed and developed to provide quality education for traditional, on-campus, undergraduate students. The academic debate over the merit of Web-based instruction for traditional, on-campus students has not been resolved. This study identifies and discusses instructional design theory for adapting a large, lecture-based course to the Web.

Interactive Ray Tracing for Virtual TV Studio Applications

In the last years, the well known ray tracing algorithm gained new popularity with the introduction of interactive ray tracing methods. The high modularity and the ability to produce highly realistic images make ray tracing an attractive alternative to raster graphics hardware. Interactive ray tracing also proved its potential in the field of Mixed Reality rendering and provides novel methods for seamless integration of real and virtual content. Actor insertion methods, a subdomain of Mixed Reality and closely related to virtual television studio techniques, can use ray tracing for achieving high output quality in conjunction with appropriate visual cues like shadows and reflections at interactive frame rates. In this paper, we show how interactive ray tracing techniques can provide new ways of implementing virtual studio applications.

ARTHUR: A Collaborative Augmented Environment for Architectural Design and Urban Planning

Projects in the area of architectural design and urban planning typically engage several architects as well as experts from other professions. While the design and review meetings thus often involve a large number of cooperating participants, the actual design is still done by the individuals in the time in between those meetings using desktop PCs and CAD applications. A real collaborative approach to architectural design and urban planning is often limited to early paper-based sketches.In order to overcome these limitations, we designed and realized the ARTHUR system, an Augmented Reality (AR) enhanced round table to support complex design and planning decisions for architects. WhileAR has been applied to this area earlier, our approach does not try to replace the use of CAD systems but rather integrates them seamlessly into the collaborative AR environment. The approach is enhanced by intuitiveinteraction mechanisms that can be easily con-figured for different application scenarios.

Playing with the Real World

In this paper we provide a framework that enables the rapid development of applications using non-standard input devices. Flash is chosen as programming language since it can be used for quickly assembling applications. We overcome the difficulties of Flash to access external devices by introducing a very generic concept: The state information generated by input devices is transferred to a PC where a program collects them, interprets them and makes them available on a web server. Application developers can now integrate a Flash component that accesses the data stored in XML format and directly use it in their application.

Produktvorstellung „scholarz.net“

Eine neue Forschungs-Plattform bietet erstmals eine Kombination aus privatem Daten- und Literaturmanagement mit sozialen Werkzeugen wie Wikis, Projektmanagement und Netzwerk. „scholarz.net“ überträgt die Erfolgsprinzipien des Web 2.0 auf die Forschung und macht die neuen technischen Möglichkeiten für die Wissenschaft fruchtbar.

Distributed Repositories for Educational Content

As education providers increasingly integrate digital learning media into their education processes, the need for the systematic management of learning materials and learning arrangements becomes clearer. Digital repositories, often called Learning Object Repositories (LOR), promise to provide an answer to this challenge. This article is composed of two parts. In this part, we derive technological and pedagogical requirements for LORs from a concretization of information quality criteria for e-learning technology. We review the evolution of learning object repositories and discuss their core features in the context of pedagogical requirements, information quality demands, and e-learning technology standards. We conclude with an outlook in Part 2, which presents concrete technical solutions, in particular networked repository architectures.

Distributed Repositories for Educational Content

In Part 1 of this article we discussed the need for information quality and the systematic management of learning materials and learning arrangements. Digital repositories, often called Learning Object Repositories (LOR), were introduced as a promising answer to this challenge. We also derived technological and pedagogical requirements for LORs from a concretization of information quality criteria for e-learning technology. This second part presents technical solutions that particularly address the demands of open education movements, which aspire to a global reuse and sharing culture. From this viewpoint, we develop core requirements for scalable network architectures for educational content management. We then present edu-sharing, an advanced example of a network of homogeneous repositories for learning resources, and discuss related technology. We conclude with an outlook in terms of emerging developments towards open and networked system architectures in e-learning.