Themen für Abschlussarbeiten

An unserer Professur werden Bachelor- und Masterarbeiten zu verschiedenen Themen im Bereich der angewandten Kognitionsforschung vergeben. Bei Interesse wenden Sie sich bitte an die jeweils angegebene Kontaktperson.

Bitte beachten Sie, dass die unten aufgeführten Themen nur eine Auswahl darstellen. Für weitere Themen sprechen Sie unsere Mitarbeiter bitte direkt an!

Bereits abgeschlossene Studienarbeiten finden Sie hier.

Vorstellungen von Mathematik – wie unterscheiden sich Menschen darin und was heißt das für die Mensch-Maschine Interaktion?

Die Regelungstechnik liefert mathematische Lösungen für praktische Probleme, die in verschiedenen Anwendungsdomänen auftauchen. Ganz gleich ob eine Metallkonstruktion am Aufschwingen gehindert werden soll, ob die Temperatur in einer Schokoladengießanlage konstant gehalten werden soll oder ob dafür gesorgt werden soll, dass Saftbehälter auf einer schrittweise arbeitenden Maschine beim Anhalten nicht überschwappen – in allen Fällen muss das Verhalten des Systems immer wieder gemessen und dann so angepasst werden, dass ein erwünschter Zustand hergestellt oder beibehalten wird. Welches regelungstechnische Verfahren am geeignetsten ist, unterscheidet sich jedoch von Fall zu Fall. Um Anwender bei der Auswahl geeigneter Verfahren zu unterstützen, können Assistenzsysteme (AS) zum Einsatz kommen: Der Mensch beschreibt sein Problem und das AS schlägt passende mathematische Lösungen vor. Dies erfordert aber, dass Mensch und AS kompatible oder zumindest ineinander übersetzbare Problemrepräsentationen haben. Deswegen möchten wir im ersten Schritt eines mehrstufigen Projekts untersuchen, welche Vorstellungen Menschen von ihren Problemen und von deren Anforderungen an eine mathematische Lösung haben und wie sie diese Probleme und Anforderungen an ein AS kommunizieren würden. Wie stark unterscheiden sich diese Vorstellungen zwischen verschiedenen Domänen und zwischen verschiedenen Menschen innerhalb einer Domäne?

Um diese Fragen zu beantworten, möchte wir Experteninterviews mit Anwendern von Regelungstechnik aus verschiedenen technischen Domänen durchführen. Die Studie könnte zum Beispiel folgendermaßen aussehen: Im ersten Schritt beschreibt der Experte ein typisches Problem aus seiner Domäne, für das er bereits eine geeignete Lösung kennt. Im zweiten Schritt wird er gebeten, dieses Problem so zu formulieren, wie er es einem Assistenzsystem beschreiben würde, um Lösungen zu finden. Im dritten Schritt bekommt er ein schwieriges, regelungstechnisches Problem, dessen Lösung er nicht kennt und wird erneut gebeten, das Problem für ein Assistenzsystem zu formulieren. Zum Schluss werden Fragen zu allen drei Schritten gestellt. Die Ergebnisse werden einer qualitativen Inhaltsanalyse unterzogen, um Eigenschaften der Beschreibungen zu extrahieren und zwischen den Experten und Domänen zu vergleichen.

Die Studie erfolgt in Kooperation mit der Professur für Grundlagen der Elektrotechnik. Das Thema eignet sich besonders für Studenten, die Freude an interdisziplinärer Arbeit haben und gern tief in technische Arbeitsdomänen einsteigen. Hier wird es vor allem darum gehen, sich mit den zugrundeliegenden Prinzipien und Denkweisen auseinanderzusetzen, anstatt mit Oberflächenmerkmalen. Besondere Vorkenntnisse, zum Beispiel im Bereich der Mathematik, sind nicht erforderlich. Um eine Vorstellung davon zu bekommen, was die Regelungstechnik leisten kann, könnt ihr euch folgendes Video ansehen: https://tu-dresden.de/ing/elektrotechnik/rst/studium/laborversuchsstaende

Kontakt: Romy Müller

„Entscheiden Sie sich jetzt!“ Beeinflussung von Verhalten auf Websites – zwischen Nudging und Manipulation

Zoom-Meetings, Online-Shopping, Videos schauen, Nachrichten lesen – die Liste der Dinge, für die wir das Internet nutzen, ist vielfältig erweiterbar. Lebensbereiche wie Kontaktpflege, Konsum oder Unterhaltung verlagern sich zunehmend in den digitalen Raum. Das macht vieles bequemer – und gibt Websiteanbietenden gleichzeitig die Möglichkeit, das Verhalten von User:innen durch das Websitedesign zu beeinflussen. Zur Unterstützung eigener Interessen nutzen Unternehmen irreführende Designstrukturen, sogenannte Dark Patterns (weiterführende Erklärung und Beispiele siehe hier: https://dapde.de/de/dark-patterns/arten-und-beispiele/). Durch diese soll die Wahrnehmung, Motivation oder Emotionalität derartig beeinflusst werden, dass Nutzer:innen sich im Interesse des Unternehmens verhalten - auch wenn dies entgegen ihrer Intention läuft. Um diese Praktiken technologisch und rechtlich regulieren zu können, braucht es ein fundiertes Verständnis der psychologischen Mechanismen von Dark Patterns. Wie nehmen User:innen derartige Strukturen wahr? Zu welchen Kosten kann sich der Einflussnahme widersetzt werden? Wo liegen interindividuelle Unterschiede in der Wirksamkeit von Dark Patterns? Wie können Nudging und Manipulation voneinander abgegrenzt werden?

Es besteht die Möglichkeit, literaturbasiert oder empirisch zu arbeiten. Mögliche Forschungsthemen sind aufgelistet.

- Systematisches Review von der Beeinflussung durch Websitedesign in verschiedenen Kontexten
- Welche bestehenden Systematisierungen von Websites, die Dark Patterns verwenden, gibt es?
- Welche Strategien entwickeln Personen im Umgang mit Deceptive Design?
- Welche experimentellen Paradigmen werden zur Messung von „Verhaltensmanipulation“ eingesetzt?
- Blickbewegungsmessung bei der Interaktion mit verschiedenen Websites

Melden Sie sich bei Interesse, gern auch mit eigenen assoziierten Themenvorschlägen.

Kontakt: Deborah Löschner

Bachelorarbeit: Systematischer Review zur Intraindividuellen Zuverlässigkeit von Blickbewegungsmessung

Blickbewegungsmessung wir häufig als Messmethode eingesetzt, um die Ausrichtung der visuellen Aufmerksamkeit und die Verarbeitung visueller Informationen objektiv zu erfassen. Unterschiede zwischen Bedingungen werden häufig nur einmal erfasst, und anschließend als stabil und wiederholbar angenommen. Dabei bleibt allerdings offen, ob bei einer erneuten Messung die gefundenen Unterschiede stabil replizierbar sind.

In der Bachelorarbeit soll mit Hilfe eines systematischen Reviews der Frage nachgegangen werden, wie der aktuelle Forschungsstand zur Reliabilität von Parametern der Blickbewegungsmessung ist. 

Kontakt: Jens Helmert
 

Literaturarbeit (Bachelor) zur Reverse Hierarchy Theory of Visual Perception

Eine der einflussreichsten Konkurrenztheorien zur Feature Integration Theory (FIT, Treisman & Gelade, 1980) ist die Reverse Hierarchy Theory of Visual Perception (RHT, Hochstein & Ahissar, 2002). Beide Theorien stellen prüfbare und gegensätzliche Hypothesen auf, welche Rolle Aufmerksamkeit bei der Erkundung und beim Verstehen visueller Szenen spielt. In der Literatur existieren zahlreiche Untersuchungen zur Prüfung von Vorhersagen der FIT. Auch die RHT ist in den letzten Jahren zahlreich zitiert worden. Ziel der Bachelorarbeit ist es, die Zitationen der RHT zu systematisieren, um einen Überblick zu erarbeiten, in welchen Forschungsbereichen sie als relevant erachtet wird. Darüber hinaus werden mit Bezug zur RHT zitierende Studien gesucht, die folgende Kriterien erfüllen: Empirische Arbeit mit Versuchspersonen,  Einbeziehung von Blickbewegungsmessung, Fixationsdauern, Sakkadenamplituden, Scanpfade, oder Gist-Erkennung als abhängige Variablen.

Wann? ab sofort

Wen ansprechen? Jens Helmert oder Martin Schoemann 

Hochstein, S., & Ahissar, M. (2002). View from the Top: Herarchies and Reverse Hierarchies in the Visual System. Neuron, 36, 791-804.

Treisman, A. M., & Gelade, G. (1980). Feature-Integration Theory of Attention. Cognitive Psychology, 12(1), 97-136. doi:Doi 10.1016/0010-0285(80)90005-5

Das Situationsbewusstsein beim hochautomatisierten Fahren – Chancen und Grenzen von Trainingsmaßnahmen

Durch hochautomatisiertes Fahren, bei dem das Fahrzeug über einen definierten Streckenabschnitt die Längs- und Querregelung des Fahrzeugs übernimmt, wandelt sich die Rolle des Fahrers vom aktiven Operateur, der das Fahrzeug bedient, zum passiven Systemüberwacher, der nur dann eingreifen muss, wenn das System an seine Leistungsgrenzen stößt, z.B. bei Systemausfall oder einer technischen Fehlfunktion. Gleichzeitig darf sich der Fahrzeugführende im hochautomatisierten Fahrmodus (kurzfristig) von der Fahraufgabe abwenden, muss aber „wahrnehmungsbereit“ sein, um jederzeit der Pflicht zur Übernahme der Fahrzeugsteuerung nachkommen zu können. Dieser Paradigmenwechsel im Fahrer-Fahrzeugsystem, bei dem die Rolle für die Rückfallebene vertauscht wird -  indem sie vom Fahrzeug auf den Fahrer übertragen wird - verlangt trotz zulässiger Nebentätigkeiten eine adäquate Übernahme des Fahrers in „Notsituationen“. Derzeit ist bekannt, dass selbst nach vorheriger Warnung Fahrer mit einer Nebentätigkeit 5-7 Sekunden für eine sichere Übernahme benötigen, schnellere Übernahmen sind qualitativ schlechter. Eine zuverlässige Übernahme der manuellen Fahrzeugkontrolle aus hochautomatisierter Fahrt wird u.a. durch das Situationsbewusstsein mit den Stufen Wahrnehmen, Verstehen und Projizieren, vermittelt. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen von Bachelorarbeiten folgende Fragestellungen bearbeitet werden:

• Welche Erkenntnisse z.B. aus der Luftfahrt existieren bereits über Trainingseffekte zum Situationsbewusstsein? Wie lassen sich diese Erkenntnisse auf die Übernahme eines Kraftfahrzeugs aus hochautomatisierter Fahrt übertragen?
• Wie könnte ein Trainingsprogramm für Situationsbewusstsein aussehen?
• Mit welchem Untersuchungsdesign ließe sich ein derartiges Trainingsprogramm evaluieren?

Der Schwerpunkt der jeweiligen Bachelorarbeit wird vorab geklärt, die Grundlage bildet jeweils eine umfassende Literaturanalyse. Bei Interesse melden Sie sich bitte bei Sebastian Pannasch oder bei Thomas Wagner.

Wie beanspruchend sind fahrfremde Aufgaben während hochautomatisierter Fahrten?

Hochautomatisiertes Fahren bedeutet, dass unter bestimmen Umständen das Fahrzeug ohne menschliche Eingriffe lenkt, bremst oder beschleunigt.  Dabei überwacht das System die Umgebung und reagiert auf vielfältige Situationen. Während solcher hochauto-matisierten Fahrten dürfen sich Fahrer:innen Aufgaben zuwenden, die nicht die Fahrzeugführung betreffen, also fahrfremd sind. Allerdings müssen Fahrer:innen die Fahrzeugführung wieder übernehmen können, sobald das Fahrzeug eine Situation nicht allein bewältigen kann. Aus praktischer Sicht stellen sich verschiedene Fragen. Beeinträchtigen fahrfremde Aufgaben die Sicherheit einer solchen Übernahme? Gehen fahrfremde Aufgaben mit negativen Beanspruchungsfolgen einher? Oder erhöhen diese Aufgaben sogar die Sicherheit, indem sie Unterbeanspruchung und Schläfrigkeit vorbeugen?

Um diese Fragestellungen zu beantworten, verwenden wir den dynamischen Fahr-simulator des Instituts für Arbeit und Gesundheit der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung.  Während der hoch-automatisierten Fahrten bearbeiten die Fahrer:innen verschiedene Varianten einer komplizierten Planungsaufgabe. Diese belasten unterschiedliche Verarbeitungs-ressourcen nach der Theory of Threaded Cognition (Salvucci & Taatgen, 2011). Neben der Fahrleistung erfassen wir Belastung und Beanspruchung über Selbstauskunft, Herzratenvariabilität und Blickverhalten. Die Datenerhebung beginnt ab sofort.

Im Rahmen einer empirischen Masterarbeit entwickeln Sie eine eigene Teilfragestellung und bearbeiten diese. Während der Datenerhebung werden Sie durch studentische Hilfskräfte unterstützt. Bei Interesse melden Sie sich bitte bei Kerstin Kusch.

Wie wirkt sich Schichtarbeit im Zusammenspiel mit variabler Arbeitslast auf Müdigkeit in der Flugsicherung aus?

Dies ist eine mögliche Leitfrage für empirsche Master- oder literaturbasierte Bachelorarbeiten, welche in Zusammenarbeit mit der schwedischen Flugsicherung angeboten werden.
Literaturbasierte Bachelorarbeit: Für den Automobilkontext existieren Modelle (bspw. May & Baldwin, 2009), welche Müdigkeit auf Basis von Aufgaben- und auch Chronobiologiefaktoren erklären. Im Rahmen der Abschlussarbeit soll ein Literaturscreening durchgeführt und geprüft werden, ob Müdigkeitsmodelle aus anderen Domänen ebenso fuer Flugsicherung valide sein können.
Empirische Masterarbeit: Irreguläre und präferenzbasierte Schichtarbeit und der Einfluss dessen auf objektive sowie subjektive Müdigkeitsparameter soll mittels Feldstudiendaten aus einer skandinavischen En-route Flugsicherungszentrale untersucht werden. Geeignete sowie ungeeignete Schichtrotationen sollen identifiziert und gegenübergestellt werden, Empfehlungen zur optimalen Schichtplangestaltung sollen abgeleitet werden.

Kontakt: Maximilian Peukert

Physiologische Messung von kognitiver Erschöpfung und Mind Wandering im Cockpit 

Praktikum oder Abschlussarbeit am Institut für Flugführung - Abteilung Systemergonomie in Braunschweig. Weiterführende Informationen finden Sie hier.

Kontakt: Anneke Hamann

Welche physiologischen Daten eignen sich zur Vorhersage von Cybersickness?

Virtuelle Realität (VR) ist schon lange keine abgehobene Science-Fiction mehr, sondern eine vielversprechende Technologie mit vielen Anwendungsfeldern. Obwohl VR-Brillen und entsprechende Hardware mittlerweile recht erschwinglich sind, gibt es einen Elefanten im Raum, der die Technik hinsichtlich ihrer Zugänglichkeit unattraktiv macht. Ein unerwünschter Nebeneffekt bei der Interaktion mit VR stellt Desorientierung, Schwindel, Schwitzen, Kopfschmerz, in extremen Fällen Erbrechen oder Ohnmacht dar. Diese Palette von Symptomen wird unter dem Begriff Cybersickness zusammengefasst und ist interindividuell unterschiedlich ausgeprägt.  

Um die Zugänglichkeit von VR für vulnerable Personen in Zukunft zu erhöhen, ist es notwendig die Cybersickness zu Grunde liegenden Mechanismen zu verstehen. Dabei sind physiologische Messmethoden zum Teil aufgrund ihrer mangelnden Ökonomie und hohen Artefaktanfälligkeit insbesondere bei raumfüllender-VR, bei der sich Versuchspersonen relativ frei bewegen können, nur bedingt sinnvoll anzuwenden. Weniger obstruktive Methoden stellen das Eye-Tracking, das Head-Tracking und − wenn genutzt − das Controller-Tracking dar. Ziel der Arbeit ist die Auswertung und Einordnung physiologischer Daten (z.B. Pupillendurchmesser, Blickrichtung oder Controlleraktivität) aus bereits erhobenen Datensätzen (Erhebungszeitraum Oktober 2020 bis Januar 2021). Dabei darf der Fokus nach Interesse selbstbestimmt werden. Programmierkenntnisse sind von Vorteil, werden aber nicht vorausgesetzt. Um die Datensätze greifbarer zu machen, können Sie gern, selbst aus der Perspektive einer Versuchsperson und oder Versuchsleitung und oder Softwareentwickler*in die VR-Umgebungen kennen lernen. 

Kontakt: Judith Josupeit

Problemlösen und Entscheidungen in komplexen Systemen: Kognitive Prozesse und deren Unterstützung

Wie gehen Menschen vor, wenn sie in komplexen sozio-technischen Systemen Probleme lösen und Entscheidungen treffen? Wie kann man diese Prozesse mithilfe von Assistenzsystemen unterstützen? Im Kontext dieser Fragestellungen bieten wir verschiedene Themen an. Diese reichen von kontrollierten Laborexperimenten über praxisnahe Erhebungen im Berufsumfeld bis hin zu konzeptionellen Arbeiten zur Gestaltung von Assistenzsystemen. Viele der Themen werden in Kooperation mit anderen Forschungseinrichtungen bearbeitet (z.B. Fraunhofer IVV, Professur für Berufspädagogik, Uniklinik) und bieten daher viele Möglichkeiten zum interdisziplinären Austausch. Hier eine Übersicht von möglichen Themen, die wir regelmäßig aktualisieren und je nach eurem Interesse erweitern und anpassen können:

• Förderung von KFZ-Störungsdiagnosestrategien durch Verstehbarmachen von Systemzusammenhängen in simulationsbasierten Assistenzsystemen (konzeptionelle Arbeit) 
• Methodische Arbeiten zum Vergleich verschiedener Concept Mapping Techniken zur Erfassung mentaler Modelle (empirische Arbeit)
• Darstellung von Kausalrelationen in Prozessketten: Wie beeinflusst Information über kausale Mechanismen den proaktiven Umgang mit Störungen? (experimentelle Arbeit)
• Darstellung von Kausalrelationen in Prozessketten: Wie beeinflusst Information über Ursachen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen den proaktiven Umgang mit Störungen? (experimentelle Arbeit)
• Erklärbare künstliche Intelligenz: Wie beeinflussen Begründungen der vom Algorithmus ausgewählten Einflussfaktoren den Prozess der Störungsdiagnose? (experimentelle Arbeit)

Kontakt: Romy Müller

Literaturbasierte Arbeit zum Thema Physiologie und Cybersickness

Virtuelle Realität (VR) kann das menschliche Wohlbefinden beeinflussen. So kann unter anderem visuell induzierte Kinetose, engl. Cybersickness, ein unbehagliches Gefühl von Übelkeit und Desorientierung, in provokativen virtuellen Umgebungen entstehen. Neben der Möglichkeit Cybersickness über Fragebögen zu operationalisieren, stellen physiologische Marker eine Möglichkeit dar Cybersickness zu quantifizieren. Aus dem Bereich Simulator Sickness (Kinetose induziert durch Simulatoren) sind einige physiologische Marker bekannt, die sich allerdings nur teilweise auf Cybersickness übertragen lassen. Das liegt zum Einen an der limitierten Übertragbarkeit aufgrund der interschiedlichen Bewegungsintensität und zum Anderen an technischen Unterschieden und Limitationen.

Welche physiologischen Marker haben universelle Gültigkeit und welche Marker sind auf eine der beiden Umgebungen beschränkt?
Welche technischen Limitationen gibt es bei der Erfassung von Cybersickness, die die theoriegeleitete Forschung erschweren können?

Ziel der Arbeit soll sein einen Überblick zu geben, dabei sollen Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den beiden Konstrukten auf Basis von physiologischen Markern herausgearbeitet werden.

Kontakt: Judith Josupeit

Aktuelle Fragestellungen zur Mensch-Maschine-Interaktion / Human Factors in der Luftfahrt 

Die detaillierten Ausschreibungsinhalte finden Sie hier: link

Kontakt: Sebastian Pannasch

Ermittlung von Operator-Kompetenzen für das Safety-Engineering modularer Anlagen

Die Modularisierung von Prozessanlagen zur Flexibilisierung der Produktion bringt neue Herausforderungen für das Safety-Engineering mit sich. Während in konventionellen Anlagen Sicherheitssysteme entsprechend der jeweilig vorherrschenden Risiken entwickelt und angepasst werden können, beschränkt sich die Beherrschung von Risiken in modularen Anlagen auf die Sicherheitssysteme der einzelnen Module. Insofern ist die Beherrschung modulübergreifender Risiken eine große Herausforderung. Damit eine Anlage sicher betrieben werden kann und gleichzeitig eine flexible Verschaltung der Module gewährleistet ist, müssen die Beherrschungsmaßnahmen intermodularer Risiken bei der Anlagenverschaltung durch den Operator implementiert werden.

In der Masterarbeit sollen folgende Fragen untersucht werden:

• Welche Fähigkeiten sowie Wissensgrundlage ist notwendig, um Tätigkeiten des Safety-Engineerings in konventionellen Prozessanlagen auszuführen?
• Welcher Wissens- sowie Fähigkeitslücken besteht bei Operatoren modularer Anlagen, unter der Annahme, dass Operatoren das Safety-Engineering mit konventionellen Maßnahmen durchführen?

Die Betreuung dieses interdisziplinären Themas erfolgt durch Vertreter der Ingenieurspsychologie sowie der Prozessleittechnik.

Kontakt: Sebastian Pannasch

Zwei visuelle Systeme der Informationsverarbeitung

Bei der Verarbeitung von visuellen Informationen werden zwei Pfade der Verarbeitung angenommen: ambiente Verarbeitung erfolgt über den posterior-parietalen Pfad und extrahiert vor allem räumliche Informationen, sowie fokale Verarbeitung, die über den inferior-temporalen Pfad objektbezogene Informationen zur Verfügung stellt. Mit Hilfe von Blickbewegungsmessung ist es möglich, die Balance der Aktivität dieser beiden Systeme bei der Betrachtung von visuellen Szenen zu untersuchen. Die Hypothese zum Zusammenhang der Verarbeitungssysteme und den Blickbewegungen geht davon aus, dass ambiente Verarbeitung mit kurzen Fixationen und relativ langen Sakkaden einhergeht, während fokale Verarbeitung durch lange Fixationen innerhalb kurzer Sakkaden gekennzeichnet ist.

Die Zuordnung der Fixationen und Sakkaden zu den visuellen Systemen hat in letzter Zeit Aufmerksamkeit in der Forschungsliteratur erfahren. Eine Hypothese besagt, dass durch die Anwendung statistischer Verfahren (coefficient k) die Klassifikation automatisiert werden kann, und dadurch auch eine Veränderung über den Verlauf einer Bildbetrachtung erfassbar wird.

Die Masterarbeit soll sich mit dieser neuen Herangehensweise beschäftigen, und mit Hilfe von bereits erfassten Daten das herkömmliche und das neue Verfahren gegenüberstellen. Die Aufgaben beinhalten folgende Punkte:

• Was ist der aktuelle Stand der Literatur zum Thema?

• Lassen sich frühere Ergebnisse mit Hilfe des coefficient k replizieren?

• Welche Auswirkungen haben Normalisierungsalgorithmen (da Fixationsdauern links-steil rechts-schief verteilt sind) vor Anwendung der z-Standardisierung auf k?

• Welche Auswirkung hat die individuelle z-Standardisierung (also pro VP) auf die Aussagekraft von coeffcient k?

• Was können wir aus den Ergebnissen für zukünftige Forschung lernen?

 Kontakt und Betreuung: Sebastian Pannasch, Jens Helmert