Immersive, sensor-enabled technologies such as augmented and virtual reality expand the way human beings interact with computers significantly. While these technologies are widely explored in entertainment games, they also offer possibilities for educational use. However,their uptake in education is so far very limited. Within the ImTech4Ed project, we aim at systematically exploring the power of interdisciplinary, international hackathons as a novel method to create immersive educational game prototypes and as a means to transfer these innovative technical prototypes into educational use. To achieve this, we bring together game design and development, where immersive and interactive solutions are designed and developed; computer science, where the technological foundations for immersive technologies and for scalable architectures for these are created; and teacher education, where future teachers are educated. This article reports on the concept and design of these hackathons.

Die vorliegende Arbeit lässt sich dem Bereich der quantitativen Literaturanalyse zuordnen und verfolgt das Ziel, mittels computergestützter Verfahren zu untersuchen, inwieweit sich Romane hinsichtlich ihrer Figurenkonstellation ähneln. Dazu wird die Figurenkonstellation, als wichtiges strukturgebendes Ordnungsprinzip eines Romans, als soziales Netzwerk der Figuren operationalisiert. Solche Netzwerke können unter Anwendung von Verfahren des Natural Language Processing automatisch aus dem Text erstellt werden. Als Datengrundlage dient ein Korpus von deutschsprachigen Romanen aus dem 19. Jahrhundert, das mit automatischen Verfahren zur Figurenerkennung und Koreferenzauflösung prozessiert und manuell nachkorrigiert wurde, um eine möglichst saubere Datenbasis zu schaffen. Ausgehend von der intensiven vergleichenden Betrachtung der Figurenkonstellationen von Fontanes "Effi Briest" und Flauberts "Madame Bovary" wurde in einer manuell erstellten Distanzmatrix die menschliche Intuition solcher Ähnlichkeit zwischen allen Romanen des Korpus festgehalten, basierend auf der Lektüre von Zusammenfassungen der Romane. Diese Daten werden als Evaluationsgrundlage genutzt. Mit Hilfe von Methoden der sozialen Netzwerkanalyse können strukturelle Eigenschaften dieser Netzwerke als Features erhoben werden. Diese wurden anschließend zur Berechnung der Kosinusdistanz zwischen den Romanen verwendet. Obwohl die automatisch erstellten Netzwerke die Figurenkonstellationen der Romane im Allgemeinen gut widerspiegeln und die Netzwerkfeatures sinnvoll interpretierbar sind, war die Korrelation mit der Evaluationsgrundlage niedrig. Dies legt die Vermutung nahe, dass neben der Struktur der Figurenkonstellation auch wiederkehrende Themen und Motive die Erstellung der Evaluationsgrundlage unterbewusst beeinflusst haben. Daher wurde Topic Modeling angewendet, um wichtige zwischenmenschliche Motive zu modellieren, die für die Figurenkonstellation von Bedeutung sein können. Die Netzwerkfeatures und die Topic-Verteilung wurden in Kombination zur Distanzberechnung herangezogen. Außerdem wurde versucht, jeder Kante des Figurennetzwerks ein Topic zuzuordnen, das diese Kante inhaltlich beschreibt. Hier zeigte sich, dass einerseits Topics, die sehr spezifisch für bestimmte Texte sind, und andererseits Topics, die über alle Texte hinweg stark vertreten sind, das Ergebnis bestimmen, sodass wiederum keine, bzw. nur eine sehr schwache Korrelation mit der Evaluationsgrundlage gefunden werden konnte. Der Umstand, dass keine Verbindung zwischen den berechneten Distanzen und der Evaluationsgrundlage gefunden werden konnte, obwohl die einzelnen Features sinnvoll interpretierbar sind, lässt Zweifel an der Evaluationsmatrix aufkommen. Diese scheint stärker als zu Beginn angenommen unterbewusst von thematischen und motivischen Ähnlichkeiten zwischen den Romanen beeinflusst zu sein. Auch die Qualität der jeweiligen Zusammenfassung hat hier einen nicht unwesentlichen Einfluss. Daher wäre eine weniger subjektiv geprägte Möglichkeit der Auswertung von Nöten, beispielsweise durch die parallele Einschätzung mehrerer Annotatoren. Auch die weitere Verbesserung von NLP-Verfahren für literarische Texte in deutscher Sprache ist ein Desideratum für anknüpfende Forschungsansätze.

Software frameworks for Realtime Interactive Systems (RIS), e.g., in the areas of Virtual, Augmented, and Mixed Reality (VR, AR, and MR) or computer games, facilitate a multitude of functionalities by coupling diverse software modules. In this context, no uniform methodology for coupling these modules does exist; instead various purpose-built solutions have been proposed. As a consequence, important software qualities, such as maintainability, reusability, and adaptability, are impeded. Many modern systems provide additional support for the integration of Artificial Intelligence (AI) methods to create so called intelligent virtual environments. These methods exacerbate the above-mentioned problem of coupling software modules in the thus created Intelligent Realtime Interactive Systems (IRIS) even more. This, on the one hand, is due to the commonly applied specialized data structures and asynchronous execution schemes, and the requirement for high consistency regarding content-wise coupled but functionally decoupled forms of data representation on the other. This work proposes an approach to decoupling software modules in IRIS, which is based on the abstraction of architecture elements using a semantic Knowledge Representation Layer (KRL). The layer facilitates decoupling the required modules, provides a means for ensuring interface compatibility and consistency, and in the end constitutes an interface for symbolic AI methods.