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Institut für Pervasive Computing

Univ.-Prof. Mag. Dr. Alois Ferscha

Johannes Kepler Universität Linz
Altenberger Straße 69
A-4040 Linz
+43-732-2468-4760 (Tel.)
+43-732-2468-4765 (Fax)
office ät pervasive döt jku döt at

IoT 2017

The 7th International Conference on the Internet of Things (IoT 2017) will take place October 22–25, 2017 in Linz, Austria.

The Internet of Things (IoT) we talk about today is referring to the tight entanglements of real world physical objects and processes, with their digital data representation and computations in data-communication networks - the "cyber". Every industrial or business process can be empowered, and therefore, various industries redesign their business models and processes along the IoT paradigm. To maximize the industrial, economic, social and even cultural benefit of the technology, issues of process and data interoperability, autonomous (machine) learning and decision making, the embedding of cognitive abilities into things, modalities of collective intelligence, securing data and systems, developing open platforms, standardization across technology layers, have to be addressed.

IoT 2017 Homepage [html]
Call for Papers [pdf], [html]
Poster High-Res [pdf]

Pro2Future - Products and Production Systems of the Future

Produkte und Produktionssysteme der Zukunft "denken mit" - und kommen aus Oberösterreich und der Steiermark

JKU richtet Industrie-Forschungszentrum Pro2Future ein

"Products and Production Systems of the Future" > "Pro- Pro- Future" > "Pro2Future" ist die auf ein Wort reduzierte, entscheidende Herausforderung der Industriesysteme der Zunkunft. Industrieunternehmen aus Oberösterreich und der Steiermark haben in Kooperation mit führenden technischen Universitäten und internationalen Forschungseinrichtungen diese Herausforderung zur Initiative für ein thematisch weltweit erstes Forschungszentrum gemacht. Die Forschungsförderungsgesellschaft FFG bzw. bmwfw und bmvit haben heute den von Univ. Prof. Alois Ferscha, Institut für Pervasive Computing der JKU koordinierten Projektantrag für ein COMET K1-Zentrum genehmigt. Im Pro2Future Zentrum werden ab 2017 rund 45 Forscherinnen und Forscher mit einer genehmigten Finanzierung von 19 Mio € in der ersten vierjährigen Zentrumsphase arbeiten.

Pressemitteilung [pdf], [docx]
Pressebilder High-Res [1], [2], [3], [4], [5]

EyeControl: Eye-Controlled Machines

EyeControl aims to create a whole new way of human-machine interaction in complex manufacturing settings, by introducing eye-gaze as a modality of implicit and explicit interaction with industrial machines and processes performed by them. The EyeControl project picks up on eye tracking techniques developed within the research team of the proposer, and will develop a framework for gaze-only machine controls. A methodological apparatus of universal, general purpose, reusable control components will be developed, and validated within cyberphysical industrial systems scenarios (Industrie 4.0) with world leading Austrian and European industries: voestalpine Stahl and voestalpine Polynorm. EyeControl is supposed to tackle pressing problems in heavy-duty industry worker-machine interactions, among them being (i) the optimization of product quality based on human visual inspections, and (ii) the optimization of cognitive load sensitive, guided interactions in complex assembly tasks. On top of these, the anticipated EyeControl research results are considered to lay foundational ground for a new generation of Man-Machine interaction modalities, with potential of application also in domains like medical engineering, maintenance and construction, operations management and the like.

Consortium: Institut für Pervasive Computing (JKU, Lead), Pervasive Computing Applications (PCA, RSA FG), voestalpine Stahl GmbH, voestalpine Polynorm GmbH und Co. KG.

FFG, ICT of the Future, Call 4 (2015), Project 855419

Whitebook JKU Production Research
Whitebook JKU Production Research

Pressekonferenz Weißbuch Produktionsforschung – JKU und OÖ auf dem Weg in die Zukunft, Freitag 27. Mai 2016

Die unter dem Schlagwort Industrie 4.0 bekannte aktuelle Entwicklung stellt das Industriebundesland Oberösterreich vor eine große Herausforderung – und ist eine wesentliche Zukunftsaufgabe der Johannes Kepler Universität Linz.

Aus diesem Anlass wurde zu einer Pressekonferenz geladen, Teilnehmer waren: Rektor der Johannes Kepler Universität Linz Univ.-Prof. Dr. Meinhard Lukas, Wirtschaftslandesrat Dr. Michael Strugl sowie voestalpine-Forschungschef DI Dr. Franz Michael Androsch sowie Whitebook-Editor Dekan Univ.-Prof. Dr. Alois Ferscha
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der JKU haben sich in den letzten Jahren intensiv mit den Forschungsherausforderungen der Produkte der Zukunft und deren Produktionssystemen beschäftigt. Die Ergebnisses dieser Forschungen aus den einzelnen Fachbereichen sind im Whitebook JKU Production Research zusammengefasst.

Whitebook JKU Production Research [pdf]
Pressekonferenz Information [pdf], [docx]
Pressekonferenz Moderation [pdf]
Bildaufnahmen von der Pressekonferenz [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13]

Ubicomp 2016 Workshop on “Collective Adaptation in Very Large Scale Ubicomp: Towards a Superorganism of Wearables”

This workshop (following up on the UBICOMP 2014 WS in Seattle and the 2015 WS in Osaka) asks questions on the potential and opportunities of turning massively deployed wearable systems to a globe-spanning superorganism of socially interactive personal digital assistants. While individual wearables are of heterogeneous provenance and typically act autonomously, it stands to reason that they can (and will) self-organize into large scale cooperative collectives, with humans being mostly out-of-the-loop. A common objective or central controller may thereby not be assumed, but rather volatile network topologies, co-dependence and internal competition, non-linear and non-continuous dynamics, and sub-ideal, failure-prone operation. We refer to these emerging massive collectives of wearables as a “superorganism”, since they exhibit properties of a living organism (like e.g. ‘collective intelligence’) on their own.

Workshop Homepage [html]
Call for Papers [pdf]

FoCAS - Interview mit Alois Ferscha

Partners: Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia (Italy), Vrije Universiteit Amsterdam (The Netherlands), Imperial College London (UK), Edinburgh Napier University (United Kingdom)

The socio-technical fabric of our society more and more depends on systems that are constructed as a collective of heterogeneous components and that are tightly entangled with humans and social structures. Their components increasingly need to be able to evolve, collaborate and function as a part of an artificial society.

FoCAS Homepage:

Download Video [mp4]

PowerIT – IT for Implicit Interaction-based Energy Management

Projektpartner: EnergieAG Oberösterreich Vertrieb GmbH & CoKG, Linz

Steuerung des Energieeinsatzes smarter Systeme mittels Machine Learning aus dem Handgelenk!

Energiesparen klingt anstrengend. Ist es aber nicht, wenn die Geräte es unter sich ausmachen. Das Projekt „PowerIT“ hat es sich zum Ziel gesetzt, die Steuerung des Energieverbrauches automatisch aus gelernten Verwendungsmustern abzuleiten. Eine am Handgelenk getragene EnergyWatch zeigt den gerätespezifischen Verbrauch in Echtzeit, lernt Verbrauchsmuster selbständig nach mathematischen Methoden der Mustererkennung, und steuert die Energiebereitstellung für Umgebungs-Geräte situationsangepasst. Im Normalfall müssen die Träger/innen aber gar nicht eingreifen, denn das smarte Assistenzsystem agiert im Hintergrund implizit: Es erkennt Aufenthaltsort, Situation und aktuelle Aktivität, und aktiviert immer nur die Geräte, die gerade benötigt werden. Die EnergieAG Oberösterreich musste dazu ein Artificial Intelligence basiertes Energieverwaltungssystem, hochkomplexe Erkennungsalgorithmen für Positions- und Beschleunigungssensoren, und deren Einbettung in ein handgelenksgetragenes Accessoire implementieren. Die eingebettete Intelligenz der EnergyWatch kann auf jede handelsübliche SmartWatch übertragen werden, und spricht mit direkt mit der nächsten Geräte- und Steckdosengeneration.

Download Video [mp4]

MinIAttention : Attention Management in Minimal Invasive Surgery

Laparoscopic surgical suboptimal outcomes in patient safety measures are correlated with (i) cognitive load / level of attention of the operating surgeon, (ii) the frequency and degree of disruptions to the surgical workflow, and (iii) the misalignment of visual and motor axes in laparoscopic equipment / setting (eye-hand coordination).

This project will create the foundational, design and operational principles of future, surgeon-friendly minimal invasive surgery operating room information technologies (MIS-IT), which –given the ever growing complexity in surgical workflows, as well as instrument and equipment settings– will have to build on human attention as a scarce resource.

On the formal model’s and methods’ side, MinIAttention will

  1. identify types of human attention, as well as
  2. cognitive and physiological mechanisms revealing its relation to perception, memory, decision making, and learning.
  3. characterize aspects of attention of surgeons during MIS operations, by
  4. focusing on established theories of individual attention and respective attention models

Institut für Pervasive Computing (JKU, Lead), AKh Linz GmbH, Karl Storz Endoskop Austria GmbH, University of Sussex, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg.

FFG, BRIDGE Frühphase, 3. Ausschreibung (2014), Projekt 851227

Menschenbewusste Maschinen - Was Maschinen über uns wissen sollten.

Prof. Ferscha hielt am 22. Oktober 2015 beim 4. Redtenbacher Symposium - ARS INVENIENDI Die Macht der Phantasie - einen Vortrag zum Thema "Menschenbewusste Maschinen - Was Maschinen über uns wissen sollten.".

Download Video (Quelle: Redtenbacher Society Steyr) [mp4]

JKU - denkende Geräte

Ein Bericht des ORF OÖ erläutert in OÖ Heute aktuelle Entwicklungen des Instituts für Pervasive Computing zum Thema implizite und berührungslose Interaktion.

Download Video (Quelle: ORF OÖ) [mp4]

Cyberphysische Produkte und Produktionssysteme

Prof. Ferscha hielt am 8. Oktober 2015 beim Symposium Industrie 4.0 - Konferenz der Nationalen Clusterplattform eine Keynote zum Thema "Cyberphysische Produkte und Produktionssysteme".

Symposium Industrie 4.0 / Konferenz der Nationalen Clusterplattform Österreich
Die Zukunft gestalten - Wegbereiter für die Produktion von morgen
Donnerstag, 8. Oktober 2015, 08.30 bis 17:30 Uhr
voestalpine Stahlwelt, 4020 Linz

Video Prof. Ferscha [mp4]
Abstract Prof. Ferscha [pdf]
Programm [pdf]

Attentive Machines : Project Kickoff Aug. 1, 2015

Future ICT based manufacturing systems aim at a radical individualization of products (Lot-size 1) under the condition of highly flexible mass production environments. A key challenge towards such systems is the confluent collaborative cooperation between man and machines. This project aims at attention-aware self-adaptive machines pacing the interaction with human workers based on observed user attention and task performance, and up-to-the minute adaption of the level of assistive support provided to human workers during the manufacturing process. A reference implementation of attentive machines based on (i) formal models of human attention, (iii) multisensory recognition architectures and (iii) embedded subtle assistive support mechanisms will be empirically evaluated with two cases of Austrian manufacturing excellence: First to significantly improve product quality assurance (Fischer Sports) and second, to significantly advance worker safety in heavy duty metallic manufacturing processes (Aumayr Metal Processing).

Towards the core attention-aware systems research objective, Attentive Machines will

  1. focus on abstractions and models of attention where effort (body pose, gestures, movement, etc.) is of constituent and essential significance,
  2. identify expressive indicators of human attention in gaze, pose and gesture expressions, and create recognition schemes to eventually yield a robust and reliable algorithmic apparatus for capturing attention from expressed effort,
  3. implement a modular, opportunistic attention recognition architecture making use of dedicated sensors (eye-trackers, body pose and motion trackers), user devices (e.g. Sensorjacket, Sensorshoe) or infrastructure based sensing systems (e.g. depth image sensors), and
  4. demonstrate the reference implementation of the attention recognition architecture in showcases of industrial relevancy .

FFG, IKT der Zukunft - 3. Ausschreibung (2014), Projekt 849976

Ein Ausweg aus dem Gedränge

Das Smartphone kann auch als Sensor für Menschenmassen dienen. Linzer Forscher haben den Wiener City Marathon mit einem Werkzeug ausgestattet, das Besuchern hilft, Massendrängereien aus dem Weg zu gehen.

Wie jedes Jahr waren beim vergangenen Vienna City Marathon (VCM) am 12. April bis zu 400.000 Menschen auf den Beinen. Sie säumen die Strecke, fahren mit Öffis kreuz und quer durch die Bezirke. Sie feuern ihre Angehörigen an, holen sie vom Ziel ab. Gerade um den Wiener Heldenplatz herum ballt sich die Menge oft gewaltig zusammen. Menschenansammlungen dieser Größe bergen eine Gefahr in sich. Zuletzt hat das das Unglück bei der Loveparade 2010 in Duisburg bewiesen, bei dem 21 Menschen in der Menge erdrückt wurden.

VCM2013 Social Density [mp4]
VCM2014 Social Density [mp4]
VCM2015 Social Density [mp4][jpg][jpg]
Der Standard, 22.4.2015 [pdf], 2015-04-26 [pdf] [html]
Ö1, Radiokolleg, 2015-07-30 Schwarmintelligenz

Durchbruch für Zuschauersicherheit bei Massensportveranstaltungen durch Selbstorganisation

Der Vienna City Marathon zählt mit rund 44.000 Teilnehmern und mehr als 350.000 bis 400.000 Zuschauern an der Laufstrecke zu den größten Massensportveranstaltungen der Welt. Seit nunmehr vier Jahren kommen Smartphone-App basierte Sicherheitslösungen für Zuschauer, entwickelt am Institut für Pervasive Computing der Johannes Kepler Universität Linz zum Einsatz. Bei der gestrigen 32. Auflage der zweitgrößten Sportveranstaltung Europas haben sich 19.340 App-User laufend über das Geschehen auf der Laufstrecke informiert, und dabei gleichzeitig zu einem Frühwarnsystem für Gefahrensituationen aufgrund von unvorhersehbarem Massenverhalten beigetragen.

Weiterlesen [pdf]

Raising Attention: Interviews

Information overload and attention scarcity are social and industrial issues threatening human well-being and productivity. The current project 'Raising Attention' aims at opening the door for comprehensive research and development in the integration of human attention as the key factor for the design of future technical HCI and ICT systems. We pursue the next step in the evolution from 'classic' AI to a new abstraction layer which can be summarized as 'Cognitive ICT'. This requires a general and highly interdisciplinary scientific and industrial mobilization to achieve the necessary rising of public and political awareness.

10 leading experts of Austrian institutions give insight into the role of attention from different perspectives.

Watch the interviews

Further Information:

IEEE Pervasive Computing Special Issue: Attention Management

The study of Human Attention within the Pervasive Computing domain has importance that is theoretical as well as practical. While considered a mental variable that could not be quantified and measured in metric terms in the early nineteen-hundreds -and was thus considered outside the bounds of scientific inquiry- human attention has constituted a fundamental element of psychological research since then. Today, everyone has an intuitive understanding of what attention is, how it can be assessed and how it impacts perception, memory, expectation, awareness, relevance, decision-making and other behaviours. Yet, there is hardly any human capacity as complicated to describe. Competing sensual stimuli which are controlled via top-down (conscious) and bottom-up (unconscious) sensory and perceptual processes, and the allocation to their respective importance makes attention hard to parametrize or even to measure. Formalizing human attention is extremely difficult, since it not only involves evidence based research (like the analysis of measurable, indicative signs of attention), but also theory based research of human cognitive capacities.

This special issue of IEEE PERVASIVE focusses on novel approaches to attention modelling, attention representation, attention recognition or estimation, together with attention management as a -theoretical as well as practical- system design principle.

Alois Ferscha
(Guest Editor)

IEEE Pervasive Computing Special Issue Vol 14, No 1, Jan-Mar 2014
Cover & Content [pdf] [html]
Guest Editor's Introduction, p. 19ff [pdf]
Spotlight: Attention, Please!, p. 48ff [pdf]

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