BBDC Basic:
Kommen Sie vorbei & erleben Sie Big Data!

Der Basic Track richtet sich an Gymnasiasten. In dem Datenanalyse-Wettbewerb der Cognitive Systems Lab (CSL), Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) und dem Fraunhofer-Institut für digitale Medizin (MEVIS) der Universität Bremen messen sich Teilnehmende um Preisgelder bis 1.500 Euro, und attraktive Sachpreise.

MEVIS-Track Challenge

Die Zukunft der Medizin ist digital, und das ist auch wichtig! Ärzt:innen werden in ihrem Arbeitsalltag mit einer Flut von Daten konfrontiert aus denen sie eine Diagnose, eine Behandlungsplanung und eine individuelle Prognose für ihre Patent:innen ableiten müssen. Um mit dieser Datenmenge besser umgehen zu können, kann KI helfen. Die Aufgabe des MEVIS zeigt anhand des Krankheitsbilds „Herzinfakt“, wie eine KI dabei hilft die Daten zu verarbeiten und die Arbeit der Ärtz:innen erleichtert. Aber auch die Grenzen der Vorhersagen und Prognosen sollen gut überlegt werden.


Abgabefristen

  1. MEVIS-Challenge Part 1 : 06.11.2024
  2. MEVIS-Challenge Part 2 : 19.01.2025

Aufgabenstellung:

  1. Lade die Daten aus der csv.-Datei und analysiere diese. Dabei wird dir auffallen, dass einige Datensätze unvollständig sind. Eine KI kann aber nur auf vollständigen Daten trainiert werden. Wie gehst du mit fehlenden Informationen um
  2. Definiere einen geeigneten Train/Validation Split.
  3. Challenge Part 1: Trainiere einen Zufallswald (random forest) zur Vorhersage, ob irgendeine Komplikation nach dem Herzinfarkt auftreten wird. Dabei soll noch nicht unterschieden werden, welche Komplikation das ist. Du darfst dabei bestehende Routinen aus frei verfügbaren python-Packages verwenden.
  4. Challenge Part 2:Trainiere einen Zufallswald (random forest) oder ein beliebiges anders frei verfügbares KI-Modell zur Vorhersage der verschiedenen Komplikationen. Hierbei soll nun explizit ausgegeben werden, welche Komplikation oder Komplikationen auftreten.

Challenge deine KI ! – Das Testen:​

  • Datei unter dem Namen „Prognosen.csv“. Dabei soll jede Zeile für einen Patienten/eine Patientin und die Spalten für eine bestimmte Komplikation stehen. Tritt eine Komplikation auf, soll in der entsprechenden Spalte eine 1 eingetragen werden, analog zu den gegebenen Trainings- und Testdaten. Die erste Zeile der csv.-Datei soll die Spaltennamen enthalten. Ein Beispiel ist in der Datei „Beispiel-Ergebnisse.csv“ zu finden.
  • Lade deine Datei „Prognosen.csv“ hier hoch und bekomme deinen Score. Der maximale Score liegt bei 1.0, das Minimum bei 0.0. Er gibt prozentual an, für wie viele der Patient:innen deine Prognose richtig ist.
  • Du bist nicht zufrieden mit deinem Ergebnis oder andere sind noch besser? Dann tune deine KI und versuche es erneut!

 Hinweise (Bitte Beachten):

  • Challenge Part 1: Zur Auswertung von Part 1 wird lediglich die letzte Spalte deiner eingereichten Ergebnistabelle verwendet. Alle anderen Spalten dürfen hier also leer bleiben.
  • Challenge Part 2: Zur Auswertung von Part 2 werden alle Spalten deiner eingereichten Ergebnistabelle verwendet. Die letzte Spalte ist hier also auch entsprechend eurer Vorhersagen auszufüllen.

Leaderboard Part 1

Leaderboard Part 2

Organizers

CSL-Track Challenge

Der Alltag ist zunehmend digital geprägt, und Smartphones nehmen dabei eine zentrale Rolle ein. Sie haben sich als vielseitige und komfortable Begleiter etabliert, die überall mitgenommen und genutzt werden können. Ein faszinierender Aspekt moderner Smartphones liegt in der Vielzahl integrierter Sensoren, die oft unbemerkt bleiben. Diese Sensoren erfüllen jedoch entscheidende Aufgaben und erleichtern die Bedienung des Geräts erheblich.

Im Rahmen dieser Challenge wird der Fokus auf die Bewegungserkennung mithilfe von Sensoren gelegt. Besonders hervorzuheben ist die IMU (Inertial Measurement Unit), die aus einem Beschleunigungssensor (Accelerometer), der Beschleunigungen in drei Dimensionen erfasst, und einem Gyroskop, das Rotationsgeschwindigkeiten misst. Ziel der Challenge ist es, mithilfe der Sensordaten folgende einfache Bewegungsmuster zu klassifizieren mit dem Smartphone in der Hand:

  1. Stehen
  2. Gehen
  3. Fallenlassen (Smartphone)
  4. Zweimal Springen
  5. Dreimal Springen
  6. Links rotieren
  7. Rechts rotieren
  8. Drei Kniebeugen
  9. Gehen Linksgeneigt
  10. Gehen Rechtsgeneigt
  11. Gehen ZickZack
  12. Treppen steigen

Fristen

  • Testdaten werden zum 15.01.2025 verschickt.
  • Leaderboard Einreichung von 15.01.2025 – 21.02.2025 möglich.

          Pro Woche stehen insgesamt 3 Einreichungen zur Verfügung.

Aufgabenstellung

Phase 1 – Datenaufnahme:

In der ersten Phase besteht die Aufgabe darin, ausreichend Daten für die ersten drei genannten Bewegungsmusterklassen („Stehen“, „Gehen“, „Fallenlassen“) mit einem Smartphone aufzunehmen. Dabei sollte die Datenaufnahme so strategisch und effizient wie möglich gestaltet werden, um den Aufwand für die nachträgliche Annotation der Daten zu minimieren oder vollständig zu vermeiden (Beachte Hinweise unten).

  • Für die Datenaufnahme kann eine geeignete Sensor-App aus dem Play Store oder Apple App Store verwendet werden.
  • Es ist notwendig, im Vorfeld ein Konzept zu entwickeln, das beschreibt, wie die Datenaufnahme optimal durchgeführt werden kann.
  • Zur Vereinfachung sollte die Datenaufnahme mit dem Smartphone ausschließlich in der folgenden Haltung erfolgen: Der Bildschirm (z-Achse) zeigt nach oben, das Smartphone liegt gerade auf der Hand (siehe Foto).
  • Beachte alle unten genannten Hinweise während der Aufnahme, damit die Daten für die Challenge brauchbar bleiben.
  • Mindestens 20 Experimente sollten pro Klasse durchgeführt werden, sodass insgesamt 60 Experimente als Basis für das Training bereitgestellt werden. Die Dauer eines Experiments sollte etwa 10 Sekunden betragen, wobei eine zeitliche Abweichung von -1 bis +1 Sekunden zulässig ist.
  • Nutze für alle Aufnahmen eine Abtastfrequenz von 500Hz.
  • Die aufgenommenen Daten sind in einer geeigneten Umgebung zu plotten und auf ihre Brauchbarkeit zu überprüfen.
  • Anschließend ist ein Datensatz vorzubereiten, der für die Klassifikation verwendet werden kann. Der Datensatz wird dem jeweiligen zuständigen Betreuer zugeschickt und anschließend auf Brauchbarkeit geprüft.

Phase 2 – Machine Learning:

Nach Abschluss der Datenaufnahme beginnt die Entwicklung eines beliebigen Modells zur Klassifikation der Bewegungsmuster, sobald die eigen aufgenommenen Daten (Klassen 1-3)  auf Richtigkeit geprüft, und die restlichen Daten (Klassen 4-12) zur Verfügung gestellt wurden.

  • Die restlichen Trainingsdaten werden durch deine Assistenz versandt.
  • Für das Training muss ein aggregierter Datensatz erstellt werden. Identifiziere dabei geeignete Merkmale für die Klassifikation.
  • Entscheide dich für eine Klassifikationsmethode.
  • Das ausgewählte Modell soll darauf trainiert werden, die jeweiligen Klassen anhand der Daten zu erkennen.
  • Nach dem Training kannst du die Leistung der gewählten Merkmale und des Modells mithilfe der bereitgestellten Testdaten überprüfen. Klassifiziere die Testdaten mit deinem Modell und lade die fertige Datei (.csv) auf dem Leaderboard hoch, um die Genauigkeit (Accuracy) deines Modells zu bewerten.

 Sicherheitshinweis!

  • Die Experimente sollten in einer sicheren Umgebung durchgeführt werden, beispielsweise zu Hause oder in einem dafür eingerichteten Labor. Dabei ist unbedingt darauf zu achten, die Umgebung abzusichern, um Verletzungen an sich selbst oder anderen Personen zu vermeiden.

Hinweise Aufnahme:

  • Bei der Aufnahme von Daten für die Klasse „Smartphone Fallenlassen“ ist darauf zu achten, dass das Smartphone keinesfalls auf einen harten Untergrund❌ fällt. Der Untergrund sollte eine weiche Oberfläche✅, wie beispielsweise eine Bettmatratze, sein, um den Fall sicher abzufedern und Schäden am Smartphone auszuschließen. Das Smartphone darf keinesfalls mit Schwung geworfen❌ werden, sondern sollte ohne zusätzliche Bewegungen aus der Hand losgelassen✅ werden und gerade nach unten fallen.
  • Um für das Gehen brauchbare Daten zu erhalten, sollte die Geschwindigkeit während eines Experiments immer konstant bleiben. Achtet außerdem bitte darauf nicht zu langsam, aber auch nicht zu schnell zu bewegen, da sich dies negativ auf die Klassifikation auswirken könnte.
  • Bei der Datenaufnahme bitte beachten, dass bei iOS-Geräten die Achsen invertiert sein könnten. In dieser Challenge wird nach Konventionen von Android gearbeitet.
  • Achtet auf die richtige Haltung des Smartphone’s während der Datenaufnahme, wie im Foto abgebildet (gilt für alle Klassen):

Z-Achse Oben, Y-Achse Vorne und Hinten, X-Achse links und Rechts

Hinweise Klassifikationsaufgabe/Leaderboard:

  • Bitte beachten Sie, dass der Zweck dieses Wettbewerbs darin besteht, zu lernen, wie Computer durch Training der künstlichen Intelligenz große Datenmengen automatisch lesen, verarbeiten und erkennen können. Result.csv sollte nach der automatischen Erkennung automatisch vom Programm generiert werden, oder die Erkennungsergebnisse sollten vom Programm ausgedruckt und dann manuell in die Datei kopiert werden. Grundsätzlich akzeptieren wir keine Ergebnisse, die nur von Menschen analysiert und „geschrieben“ werden (statt Ergebnisse, die durch Training mit Python-Codes erzielt werden). Wenn Sie einen preiswürdigen Platz erhalten, aber keine Codes bereitstellen können, die ausgeführt werden können und automatisch Ergebnisse für künstliche Intelligenz generieren, behalten wir uns das Recht vor, Ihre Ergebnisse und Ihr Ranking zu stornieren.

Leaderboard: BBDC Basic CSL-Track​

Organizers

  • Hauptverantwortlichkeit: Hui Liu (hui.liu@uni-bremen.de)
  • Technische Unterstützung: Jordan Behrendt, Matthew White, Anthony Mendil, Lourenco Rodriguez, Arthur Belousov
  • Supervisor(s): Tanja Schultz und Heinz Brandt
  • Finanzielle Unterstützung: Stiftung Bremer Wertpapierbörse

CSL-Track Challenge

Der Alltag ist zunehmend digital geprägt, und Smartphones nehmen dabei eine zentrale Rolle ein. Sie haben sich als vielseitige und komfortable Begleiter etabliert, die überall mitgenommen und genutzt werden können. Ein faszinierender Aspekt moderner Smartphones liegt in der Vielzahl integrierter Sensoren, die oft unbemerkt bleiben. Diese Sensoren erfüllen jedoch entscheidende Aufgaben und erleichtern die Bedienung des Geräts erheblich.

Im Rahmen dieser Challenge wird der Fokus auf die Bewegungserkennung mithilfe von Sensoren gelegt. Besonders hervorzuheben ist die IMU (Inertial Measurement Unit), die aus einem Beschleunigungssensor (Accelerometer), der Beschleunigungen in drei Dimensionen erfasst, und einem Gyroskop, das Rotationsgeschwindigkeiten misst. Ziel der Challenge ist es, mithilfe der Sensordaten folgende einfache Bewegungsmuster zu klassifizieren mit dem Smartphone in der Hand:

  1. Stehen
  2. Gehen
  3. Fallenlassen (Smartphone)
  4. Zweimal Springen
  5. Dreimal Springen
  6. Links rotieren
  7. Rechts rotieren
  8. Drei Kniebeugen
  9. Gehen Linksgeneigt
  10. Gehen Rechtsgeneigt
  11. Gehen ZickZack
  12. Treppen steigen

Fristen

  • Testdaten werden zum 15.01.2025 verschickt.
  • Leaderboard Einreichung von 15.01.2025 – 21.02.2025 möglich.

          Pro Woche stehen insgesamt 3 Einreichungen zur Verfügung.

Aufgabenstellung

Phase 1 – Datenaufnahme:

In der ersten Phase besteht die Aufgabe darin, ausreichend Daten für die ersten drei genannten Bewegungsmusterklassen („Stehen“, „Gehen“, „Fallenlassen“) mit einem Smartphone aufzunehmen. Dabei sollte die Datenaufnahme so strategisch und effizient wie möglich gestaltet werden, um den Aufwand für die nachträgliche Annotation der Daten zu minimieren oder vollständig zu vermeiden (Beachte Hinweise unten).

  • Für die Datenaufnahme kann eine geeignete Sensor-App aus dem Play Store oder Apple App Store verwendet werden.
  • Es ist notwendig, im Vorfeld ein Konzept zu entwickeln, das beschreibt, wie die Datenaufnahme optimal durchgeführt werden kann.
  • Zur Vereinfachung sollte die Datenaufnahme mit dem Smartphone ausschließlich in der folgenden Haltung erfolgen: Der Bildschirm (z-Achse) zeigt nach oben, das Smartphone liegt gerade auf der Hand (siehe Foto).
  • Beachte alle unten genannten Hinweise während der Aufnahme, damit die Daten für die Challenge brauchbar bleiben.
  • Mindestens 20 Experimente sollten pro Klasse durchgeführt werden, sodass insgesamt 60 Experimente als Basis für das Training bereitgestellt werden. Die Dauer eines Experiments sollte etwa 10 Sekunden betragen, wobei eine zeitliche Abweichung von -1 bis +1 Sekunden zulässig ist.
  • Nutze für alle Aufnahmen eine Abtastfrequenz von 500Hz.
  • Die aufgenommenen Daten sind in einer geeigneten Umgebung zu plotten und auf ihre Brauchbarkeit zu überprüfen.
  • Anschließend ist ein Datensatz vorzubereiten, der für die Klassifikation verwendet werden kann. Der Datensatz wird dem jeweiligen zuständigen Betreuer zugeschickt und anschließend auf Brauchbarkeit geprüft.

Phase 2 – Machine Learning:

Nach Abschluss der Datenaufnahme beginnt die Entwicklung eines beliebigen Modells zur Klassifikation der Bewegungsmuster, sobald die eigen aufgenommenen Daten (Klassen 1-3)  auf Richtigkeit geprüft, und die restlichen Daten (Klassen 4-12) zur Verfügung gestellt wurden.

  • Die restlichen Trainingsdaten werden durch deine Assistenz versandt.
  • Für das Training muss ein aggregierter Datensatz erstellt werden. Identifiziere dabei geeignete Merkmale für die Klassifikation.
  • Entscheide dich für eine Klassifikationsmethode.
  • Das ausgewählte Modell soll darauf trainiert werden, die jeweiligen Klassen anhand der Daten zu erkennen.
  • Nach dem Training kannst du die Leistung der gewählten Merkmale und des Modells mithilfe der bereitgestellten Testdaten überprüfen. Klassifiziere die Testdaten mit deinem Modell und lade die fertige Datei (.csv) auf dem Leaderboard hoch, um die Genauigkeit (Accuracy) deines Modells zu bewerten.

 Sicherheitshinweis!

  • Die Experimente sollten in einer sicheren Umgebung durchgeführt werden, beispielsweise zu Hause oder in einem dafür eingerichteten Labor. Dabei ist unbedingt darauf zu achten, die Umgebung abzusichern, um Verletzungen an sich selbst oder anderen Personen zu vermeiden.

Hinweise Aufnahme:

  • Bei der Aufnahme von Daten für die Klasse „Smartphone Fallenlassen“ ist darauf zu achten, dass das Smartphone keinesfalls auf einen harten Untergrund❌ fällt. Der Untergrund sollte eine weiche Oberfläche✅, wie beispielsweise eine Bettmatratze, sein, um den Fall sicher abzufedern und Schäden am Smartphone auszuschließen. Das Smartphone darf keinesfalls mit Schwung geworfen❌ werden, sondern sollte ohne zusätzliche Bewegungen aus der Hand losgelassen✅ werden und gerade nach unten fallen.
  • Um für das Gehen brauchbare Daten zu erhalten, sollte die Geschwindigkeit während eines Experiments immer konstant bleiben. Achtet außerdem bitte darauf nicht zu langsam, aber auch nicht zu schnell zu bewegen, da sich dies negativ auf die Klassifikation auswirken könnte.
  • Bei der Datenaufnahme bitte beachten, dass bei iOS-Geräten die Achsen invertiert sein könnten. In dieser Challenge wird nach Konventionen von Android gearbeitet.
  • Achtet auf die richtige Haltung des Smartphone’s während der Datenaufnahme, wie im Foto abgebildet (gilt für alle Klassen):

Z-Achse Oben, Y-Achse Vorne und Hinten, X-Achse links und Rechts

Hinweise Klassifikationsaufgabe/Leaderboard:

  • Bitte beachten Sie, dass der Zweck dieses Wettbewerbs darin besteht, zu lernen, wie Computer durch Training der künstlichen Intelligenz große Datenmengen automatisch lesen, verarbeiten und erkennen können. Result.csv sollte nach der automatischen Erkennung automatisch vom Programm generiert werden, oder die Erkennungsergebnisse sollten vom Programm ausgedruckt und dann manuell in die Datei kopiert werden. Grundsätzlich akzeptieren wir keine Ergebnisse, die nur von Menschen analysiert und „geschrieben“ werden (statt Ergebnisse, die durch Training mit Python-Codes erzielt werden). Wenn Sie einen preiswürdigen Platz erhalten, aber keine Codes bereitstellen können, die ausgeführt werden können und automatisch Ergebnisse für künstliche Intelligenz generieren, behalten wir uns das Recht vor, Ihre Ergebnisse und Ihr Ranking zu stornieren.

Leaderboard: BBDC Basic CSL-Track​

Organizers

  • Hauptverantwortlichkeit: Hui Liu (hui.liu@uni-bremen.de)
  • Technische Unterstützung: Jordan Behrendt, Matthew White, Anthony Mendil, Lourenco Rodriguez, Arthur Belousov
  • Supervisor(s): Tanja Schultz und Heinz Brandt
  • Finanzielle Unterstützung: Stiftung Bremer Wertpapierbörse